| 8695912 9216 5224 943 1 Sn и Zr хорошо растворяются в обеих аллотропич. модификациях титана и очень мало влияют на темп-ру a/в-превращения; они относятся к т. н. нейтральным упрочнителям. Все остальные добавки к пром. Т. с. предпочтительнее растворяются в (3-Ti, являются в-стабилизаторами и снижают температуру полиморфного превращения титана. Их растворимость в a- и в-модификациях титана меняется с температурой, что позволяет упрочнять сплавы, содержащие эти элементы, путём закалки и старения.
В связи с наличием полиморфизма титана и его способностью образовывать твёрдые растворы и хим. соединения со мн. элементами диаграммы состояния Т. с. отличаются большим разнообразием. Однако в пром. Т. с. концентрация легирующих элементов, как правило, не выходит за пределы твёрдых растворов на основе a-Ti и в-Ti и металлидные фазы обычно не наблюдаются.
В нелегированном титане, а также в сплавах титана с а-стабилизаторами и нейтральными упрочнителями нельзя зафиксировать высокотемпературную в-модификацию путём закалки ввиду наличия мартенситного превращения, в результате .к-рого образуется вторичная сс-фаза игольчатой формы. В сплавах же с в-стабилизаторами можно, в зависимости от концентрации, зафиксировать любое количество в-фазы вплоть до 100%. На сплошную в-структуру могут закаливаться двойные сплавы, содержащие не менее 4% Fe, 7% Mn, 7% Cr, 10% Mo, 14% V, 35% Nb, 50% Та; эти концентрации наз. критическими. В закалённых сплавах докритического и критического составов в-фаза является нестабильной и при последующей низкотемпературной обработке (старении) распадается с образованием дисперсных выделений вторичной а-фазы, что даёт эффект упрочнения. В сплавах закритического состава (напр., Ti -30% Mo) образуется стабильная в-фаза и эффекта упрочнения не наблюдается.
Общепринято деление пром. Т. с. на 3 группы по типу структуры. К сплавам на основе a-структуры относятся сплавы с Al, Sn и Zr, а также с небольшим количеством в-стабилизаторов (0,5-2%). Ввиду незначит. количества или даже отсутствия в их структуре 3-фазы они практически не упрочняются термич. обработкой и поэтому относятся к категории сплавов средней прочности (оb = 700-950 Мн/м , или 70-95 кгс/мм2). Листовая штамповка этих Т. с. возможна только вгорячую. Достоинства a-сплавов - отличная свариваемость, высокий предел ползучести и отсутствие необходимости в термич. обработке, а также отличные литейные свойства, что важно для фасонного литья. Малолегированные a-сплавы, а также относимый к этой группе технич. титан, имеющие предел прочности менее 700 Мн/м2 (70 кгс/мм2), поддаются листовой штамповке вхолодную. Двухфазные а+ в-сплавы - наиболее многочисл. группа пром. Т. с. Эти сплавы отличаются более высокой технологич. пластичностью, чем a-сп лавы, и вместе с тем могут быть термически обработаны до очень высокой прочности (ob = 1500-1800 Мн/м2, или 150-180 кгс/мм2); они могут обладать высокой жаропрочностью. К недостаткам двухфазных сплавов следует отнести несколько худшую свариваемость по сравнению со сплавами предыдущей группы, т. к. в зоне термич. влияния возможно появление хрупких участков и образование трещин, для предотвращения чего требуется спец. термич. обработка после сварки. Сплавы на основе |3-с труктуры имеют наиболее высокую технологич. пластичность и хорошо поддаются листовой штамповке вхолодную; после старения приобретают высокую прочность; хорошо свариваются, но сварные соединения нельзя подвергать упрочняющей термич. обработке из-за охрупчивания, что ограничивает применение сплавов этого типа. Др. недостатком в-сплавов является сравнительно невысокая предельная рабочая темп-ра - примерно 300 °С; при более высоких темп-рах большинство сплавов этого типа становится хрупким.
Химический состав пром. Т. с., выпускаемых в СССР, приведён в табл. 1 (с разбивкой по типу структуры). По областям применения и виду полуфабрикатов можно приблизительно подразделить сплавы на след, группы: свариваемые сплавы преимущественно для листов (ВТ5-1, ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ВТ20, ВТ6С, ВТ14, ВТ15); сплавы повышенной прочности для штамповок (ВТ5, ВТ6, ВТ14, ВТ16, ВТ22); жаропрочные сплавы для штамповок (ВТЗ-1, ВТ8, ВТ9, ВТ18). Сплав ВТ6С специально рекомендуется для баллонов высокого давления, все жаропрочные сплавы - для дисков, лопаток и др. деталей компрессоров газотрубных двигателей, сплав ВТ22 - для массивных нагруженных штамповок, сплав ВТ16 - для болтов. В случае необходимости (напр., при изготовлении
штампосварных конструкций) все листовые сплавы могут применяться для изготовления штамповок.
Механические свойства Т. с. в отожжённом и термически упрочнённом состоянии приведены в табл. 2. Кроме обычной термич. обработки, состоящей из закалки и старения, применяются различные режимы отжига, термомеханич. обработка (напр., закалка из-под штампа с последующим старением), а также изотермич. деформация (медленная штамповка в штампах, нагретых до темп-ры деформации). В последнем случае достигаются очень однородные и высокие механич, свойства. Титан и его сплавы могут подвергаться ковке, объёмной и листовой штамповке, прокатке, прессованию, волочению; из них можно получать те же полуфабрикаты, что и из др. конструкционных металлов, с учётом повышенной склонности титана к окислению при нагреве. Рекомендуется применять защитные эмалевые покрытия, к-рые при обработке давлением одновременно являются технологич. смазками. Термич. обработку следует проводить в печах с нейтральной атмосферой или в вакууме. Большинство пром. Т. с. имеют довольно узкий интервал кристаллизации и поэтому обладают удовлетворительными литейными свойствами. Для получения фасонных отливок предпочтительнее a-сплавы, к-рые, кроме хороших литейных свойств, позволяют заваривать дефекты. Наиболее употребительный в СССР литейный Т. с.- сплав ВТ5Л. Для деталей повышенной прочности применяются сплавы ВТ6Л, ВТ9Л, ВТ20Л и др. В качестве материала для форм используются спец. керамические и графитовые смеси, а также стальные кокили.
В стадии пром. разработки находятся высоколегированные сплавы Ti - Ni, представляющие собой по составу практически чистое хим. соединение никелид титана. Сплавы такого типа, получившие назв. "нитинол", обладают способностью при определённых условиях восстанавливать свою первоначальную форму после нек-рой пластич. деформации ("эффект памяти"), что используется, напр., в автоматич. реле противопожарных устройств и т. п.
Табл. 1.-Химический состав промышленных титановых
сплавов СССР
Тип сплава
Марка сплава
Химический состав, % (остальное Ti)
Al
V
Mo
Mn
Cr
Si
другие элементы
a
ВТ5
4,3-6,2
-
-
-
-
-
-
ВТ5-1
4,5-6,0
-
-
-
-
-
2-3 Sn
Псевдо-a
ОТ4-0
0,2-1,4
-
-
0,2-1,3
-
-
ОТ4-1
1,0-2,5
-
-
0,7-2,0
-
-
-
ОТ4
3,5-5,0
-
-
0,8-2,0
-
-
-
ВТ20
6,0-7,5
0,8-1,8
0,5-2,0
-
-
1,5-2,5 Zr
ВТ18
7,2-8,2
-
0,2-1,0
-
-
0,18-0,5
0,5-1,5 Nb 10-12 Zr
a+в
ВТ6С
5,0-6,5
3,5-4,5
-
-
-
-
-
ВТ6
5,5-7,0
4,2-6,0
-
-
-
-
-
ВТ8
6,0-7,3
-
2,8-3,8
-
-
0,20-0,4-1
-
ВТ9
5,8-7,0
-
2,8-3,8
-
-
0,20-0,36
0,8-2,5 Zr
ВТЗ-1
5,5-7,0
-
2,0^3,0
-
1,0-2,5
0,15-0,40
|
