Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Глава 17. Титан и его сплавы.
17.1 Свойства титана
Производство титана в конце прошлого века значительно выросло, что связано с наличием у него таких свойств как коррозионная стойкость, малая плотность, высокая удельная прочность, технологичность при обработке давлением и свариваемость, хладостойкость, немагнитность и др. свойства. Титан – металл серибристо - белого цвета, имеющий плотность (4,5 г/см ). Температура плавления титана (1668° С) в зависимости от степени его чистоты. Титан имеет две полиморфные модификации: -титан с гексагональной плотноупакованной решеткой и высокотемпературную модификацию - титан с кубической объёмно- центрированной решеткой. Температура полиморфного ↔ превращения 882° С. Механические свойства титана существенно зависят от примесей. Примеси повышают прочность, но сильно снижают пластичность, наиболее сильное отрицательное влияние оказывают газообразные примеси: кислород, азот, водород. Технически чистый титан марки ВТ1-1 (количество примесей ~0,7% по массе) имеет следующие свойства: =450-600МПа, =380-500МПа, =25 %, при понижении температуры прочностные свойства растут при сохранении пластичности. Титан имеет низкий уровень модуля нормальной упругости: Е=112ГПа, почти в 2 раза меньший, чем у железа., что затрудняет изготовление жестких конструкций. Высокую коррозионную стойкость титана обеспечивает стойкая пассивная пленка ТiO . Благодаря чему титан и его сплавы не корродируют в атмосфере, пресной и морской воде, устойчивы против кавитационной коррозии и коррозии под напряжением, а также в органических кислотах. Из-за высокой химической активности титана его выплавку, разливку и дуговую сварку производят в вакууме или атмосфере инертного газа. Рабочая температура использования титановых сплавов не более500-550° С. При технологических и эксплуатационных нагревах необходимо защищать титан от газонасыщения. Титан хорошо обрабатывается давлением при комнатной и повышенных температурах, хорошо сваривается контактной и дуговой сваркой в защитной атмосфере, обеспечивая высокую прочность и пластичность сварного соединения, но плохо обрабатывается резанием. 17.2 Фазовые превращения в титановых сплавах. Основной целью легирования титановых сплавов является повышение прочности, жаропрочности и коррозионной стойкости. Для получения сплавов с заданными свойствами титан легируют . Легирующие элементы оказывают влияние на температуру полиморфного превращения. Элементы повышающие температуру полиморфного превращения и на диаграммах состояния расширяющая область - фазы, называют -стабилизаторами. Элементы, понижающие температуру полиморфного превращения и расширяющие область существования ( -фазы) называют - стабилизаторами. К - стабилизаторам относится . Как правило, все промышленные сплавы титана содержат алюминий, повышающий прочность, но снижающий пластичность сплавов.
По структуре титановые сплавы делятся на классы: 1. – сплавы, имеющие структуры твердого раствора легирующих элемен тов в – титане. Основной легирующий элемент – алюминий. Кроме того, сплавы могут содержать нейтральные элементы () и небольшое количество -стабилизаторов (). 2. -сплавы, имеющие двухфазную структуру и состоящие из кристаллов двух фаз: -твердых растворов. В сплавах этой группы, кроме алюминия, содержатся 2-4% -стабилизаторов. 3. - сплавы, содержащие значительное количество -стабилизаторов. 17.3 Термическая обработка титановых сплавов. Промышленные титановые сплавы, в зависимости от их состава и назначения, подвергают термической обработке: отжигу, закалке и старению. Только рекристаллизационному отжигу, подвергают титан и -сплавы, не упрочняемые термической обработкой. Температура отжига тоже должна быть выше температуры рекристаллизации, но не превышать температуру превращения , так как в -области происходит сильный рост зерна. Для -сплавов применяют: предварительную термообработку- изотермический или двойной отжиг для повышения пластичности; упрочняющую термообработку – закалку со старением. При быстром охлаждении (предварительно нагретых до области -фазы выше , по аналогии со сталью), в -сплавах протекает сдвиговое мартенситное превращение в интервале температур (рис. 17.1). Поэтому выбор степени легирования термически упрочняемых титановых сплавов производится на основании законов термического упрочнения: если количество -стабилизатора в сплаве находится в интервале концентраций , то после закалки образуется только мартенситная -или -фаза. В сплавах, имеющих концентрацию -стабилизаторов в пределах , кроме - или - фазы, будет остаточная -фаза, а при содержании легирующего элемента более -только -фаза. (рис.17.1). Мартенситная -фаза представляет собой кристаллы пересыщенного твердого раствора легирующих элементов в -титане и имеет игольчатое строение. Чем выше концентрация в сплаве легирующих элементов, тем выше твердость и прочность -фазы. В -сплавах возникает мартенситная -фаза, отличающаяся типом решетки от -фазы. Появление -фазы вызывает уменьшение прочности и повышение пластичности. После закалки сплавов, имеющих концентрацию -стабилизатора , образуются ()и -фаза, а больше - только метастабильная -фаза. В -фазе может образоваться мартенситная -фаза, которая охрупчивает сплавы. Закалку -сплавов проводят с температур, соответствующих -области. При нагреве сплавов до двухфазной области -фаза при закалке остается без изменения, -фаза претерпевает те же превращения, какие протекают в сплаве того же состава, что и -фаза, при закалке из -области. Так, при температуре (рис.13.1), состав -фазы определяется точкой , состав -фазы – точкой ; -фаза этого состава при закалке приобретает структуру метастабильной -фазы. Следовательно, структура всех сплавов после закалки с температуры будет состоять из -фаз. При последующем старении закаленных сплавов происходит распад мартенситных -, -фаз и метастабильной -фазы с выделением дисперсных -и -фаз. В процессе старения закалённых сплавов происходит их упрочнение, обусловленное распадом - и остаточной -фаз. Повышение прочности, связанное с распадом -фазы невелико. Чтобы избежать хрупкости, связанной с образованием -фазы, применяют повышенную температуру старения (450-550°С).
Для определения эффекта упрочнения используют коэффициент стабильности (), показывающий отношение количества -легирующих элементов в сплаве к их количеству в сплаве критического состава () (табл.17.1). Для сплавов, содержащих несколько легирующих элементов, коэффициент стабильности находят с учетом содержания () каждого -стабилизирующего элемента и его в двойном сплаве с титаном:
Таб л и ц а 17.1. Значения для легирующих элементо в титановых сплавах.
Сплавы критического состава имеют , -сплавы и псевдо -сплавы имеют ; сплавы мартенситного класса ();сплавы переходного класса - . 17.4 Титановые сплавы Титановые сплавы имеют повышенную прочность по сравнению с техническим титаном, неплохую пластичность и коррозионную стойкость. Наибольшее применение получили - и -титановые сплавы. Химический состав(средний), классификация и механические свойства некоторых титановых сплавов приведен в табл. 17.2. Литейные титановые сплавы по составу в основном совпадают с аналогичными деформируемыми, но по сравнению с ними имеют меньшую прочность, пластичность и выносливость.В конце марки литейного сплава ставится буква Л (ВТ5 Л) Сложность получения отливок из титановых сплавов обусловлена взаимодействием титана с материалами формы; плавка и разливка проводятся в вакууме; многие сплавы обладают достаточно хорошими литейными свойствами (не склонны к образованию трещин при литье). Оптимальными для литья являются титановые -и ( + ) сплавы с количеством - фазы не более 8-10%. Прочность литейных титановых сплавов ВТ5 Л и ВТ 14Л составляет соответственно ,= 800 и 950 МПа.
Применение титановых сплавов. – сплавы: химическая промышленность, криогенные установки. Псевдо – сплавы: детали для работы при криогенных и повышенных температурах до 450° С -сплавы мартенситного класса (ВТ6 и ВТ14): Сварные конструкции для длительно работы про 400° С, кратковременно до 750° С ВТ16: детали для длительной работы при 350° С -сплавы переходного класса (ВТ22): детали, работающие при 500° С - сплавы(ВТ15): детали для длительной работы при 350° С,кратковременно до 750° С Сплавы со стабильной - структурой применяются редко из-за высокой стоимости и плотности, понижающей удельную прочность. При проведении сварки необходимо тщательное удаление поверхностной оксидной пленки основного и присадочного материала во избежание появления дефектов в швах, основными из которых являются поры и холодные трещины. Титановые сплавы склонны к повышенному налипанию на инструмент, что в сочетении с их низкой теплопроводностью затрудняет процесс механической обработки. Та б л и ц а 17.2
Химический состав, термическая обработка и механические свойства титановых сплавов. (ГОСТ18907-84)
|
|||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; просмотров: 92; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.19.56.45 (0.021 с.) |