Конструкционные сплавы титана, их свойства и области применения. Термическая обработка титана и его сплавов

Сплавы на основе титана можно подвергать всем видам термической обработки, химико-термической и термомеханической обработке. Упрочнение титановых сплавов достигается легированием, наклепом, термической обработкой.

Часто титановые сплавы легируют алюминием, он увеличивает прочность и жаропрочность, уменьшает вредное влияние водорода, увеличивает термическую стабильность. Для повышения износостойкости титановых сплавов их подвергают цементации или азотированию.

Основным недостатком титановых сплавов является плохая обрабатываемость режущим инструментом.

По способу производства деталей различаются деформируемые (ВТ 9, ВТ 18) и литейные (ВТ 21Л, ВТ 31Л) сплавы.

Областями применения сплавов титана являются:

· авиация и ракетостроение (корпуса двигателей, баллоны для газов, сопла, диски, детали крепежа);

· химическая промышленность (компрессоры, клапаны, вентили для агрессивных жидкостей);

· оборудование для обработки ядерного топлива;

· морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок);

· криогенная техника (высокая ударная вязкость сохраняется до –253^oС).

Титановые сплавы в основном подвергают отжигу, закалке и старению, а также химико-термической обработке.

Отжиг проводят главным образом после холодной деформации для снятия наклепа. Температура отжига должна быть выше температуры рекристаллизации, но не выше границы перехода в -состояние во избежание роста зерна. Температура рекристаллизации титана, в зависимости от его чистоты и степени предшествующей деформации, лежит в интервале температур 400-600 ^oС. Легирующие элементы повышают температуру рекристаллизации титана. Практически отжиг титановых сплавов проводят при температуре 670--800 ^oС с выдержкой от 0,25 до 3 часов. Целью отжига ( )-сплавов помимо снятия наклепа является стабилизация -фазы, так как эвтектоидный распад вызывает охрупчивание сплавов.

Упрочняющая термическая обработка (закалке и старение) применима только к сплавам с ( )-структурой. Закалка состоит в нагреве до -состояния и охлаждения в воде. В некоторых случаях, чтобы избежать интенсивного роста зерна, который происходит в -состоянии, закалку производят из ( )-области. При этом увеличиваются степень легированности -фазы и прочность сплавов при повышенных температурах.

Элементы, которые наиболее часто применяют для легирования титановых сплавов, имеют следующие критические концентрации: V - 15, Mo - 11, Mn - 8, Cr - 6, Fe - 4%. С увеличением концентрации легирующих элементов, особенно выше критической, температура начала и конца мартенситного превращения резко снижаются. Когда температура начала мартенситного превращения становится ниже комнатной, закалка фиксирует переохлажденную -фазу, обозначаемую ¢.

Для повышения износостойкости титановые сплавы подвергают азотированию. Лучшие результаты дает азотирование в среде сухого, очищенного от кислорода, азота. Оно повышает поверхностную твердость, износостойкость, жаропрочность и жаростойкость, способствует охрупчиванию титановых сплавов вследствие насыщения водородом. Азотируют сплавы при температуре 850-950 ^oС в течение 10-50 ч. При этом на поверхности образуются тонкий нитридный слой и обогащенный азотом -твердый раствор. Толщина нитридного слоя равна 0,06-0,2 мм, HV 12000. Для повышения жаростойкости титановые сплавы подвергают силицированию и другим видам диффузионной металлизации.

18. Медь и ее сплавы.

Медь и ее свойства. Применение меди. Латуни, их свойства, маркировка и применение. Бронзы деформируемые и литейные (оловянистые, алюминиевые, кремнистые, марганцовистые и бериллиевые). Состав и свойства бронз, их марки и область применения. Антифрикционные сплавы на оловянистой, свинцовистой и цинковой основе. Многослойные подшипники.