Металловедение сплавов титана

СВАРКИ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ

Электронно-лучевая сварка.

Применительно к алюминиевым сплавам повышенной прочности этот вид сварки обладает рядом ценных преиму­ществ по сравнению с другими видами сварки плавлением: за счет высокой плотности энергии, малого тепловложения и относительно высокой скорости сварки достигается минимальное разупрочнение металла в околошовной зоне. Кроме того, в вакууме сохраняется высокая чистота металла шва. Обеспечивается минимальное коробление изделия вследствие малой ширины шва.

Электронно-лучевая сварка позволяет выполнять соединения различных типов. Свойства соединений, полученных на ЭЛУ либо превышают, либо равны соответствующим свойствам соединений, полученных аргонодуговой сваркой.

Титан относится к легким металлам (плотность r = 4,505 г/см³, Т_пл= 1668°С). Он имеет полиморфное превращение при температуре 882°С и две аллотропические формы: α -титан с гексагональной решеткой при температуре до 882°С иβ-титан с объемно-центрированной решеткой при температурах выше 882°С. Наличие полиморфизма создает предпосылки для улучшения свойств титановых сплавов с помощью термообработки.

Титановые сплавы имеют следующие преимущества по сравнению с другими сплавами:

1) сочетание высокой прочности (s_b = 0,8¸1,6 ГПа) с хорошей пластичностью (δ = 12¸15 %).

2) Наиболее высокую удельную прочность (соотношение s_b/r) по сравнению с другими сплавами.

3) Относительно хорошая жаропрочность, возможность работать при температурах до 600¸700°С. Сплав ВТ-20 (6%Al, 2% Zr, 1% Mo, 1% V) при 500°С имеет s_b = 0,7 ГПа, а жаропрочная сталь Х14Н18В2БР – 0,45 ГПа.

4. Высокая коррозионная стойкость во многих агрессивных средах (азотная кислота всех концентраций при комнатной и повышенной температурах, кипящие растворы щелочей и т.п.).

Легирующие элементы влияют на полиморфизм титана. Элементы, повышающие температуру a«b-превращения и расширяющие a-область на диаграмме состояния (рис. 7а), являются a-стабилизаторами (алюминий, кислород, азот, углерод). Элементы, понижающие температуру a«b-превращения (рис. 7б), являются b-стабилизаторами (железо, молибден, ванадий, хром, марганец, водород).

Кроме того, для некоторых элементов (магний, железо, хром) при охлаждении происходит эвтектоидное превращение b-фазы с выделением интерметаллидов Ti_x Me_y.

а) б)

Рис. 7.1. Влияние легирующих элементов на полиморфизм титана

а – a-стабилизация; б – b-стабилизация

В соответствии с системой легирования титановые сплавы могут иметь структуру a или a+b. сплавы на основе b-титана не применяются. Титановые сплавы могут подвергаться термообработке (рис. 7.2). Фаза a¢ образуется в результате мартенситного превращения b-фазы, о чем свидетельствует ее игольчатое строение.

Рис. 7.2. Структура титановых сплавов в зависимости

от термообработки и содержания легирующих элементов

Данные о некоторых сплавах титана приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1.

Сплавы титана

Микроструктура	Марка сплава	Пределы содержания газов, %	Содержание легирующих элементов, %	sb, МПа	Термообработка
N2	O2	H2	Al	Другие элементы
a	ВТ1-00	0,05	0,10	0,008	Технический титан	300¸450	Отжиг
ВТ1-0	0,04	0,12	0,01	450¸500
ВТ1-1	0,05	0,15	0,012	500¸550
ВТ-5	0,05	0,20	0,015	4,3¸6,0	–	700¸950
ВТ5-1	0,05	0,15	0,015	4,0¸5,5	2,0¸3,0 Sn	800¸1000
Псевдо- a-сплав	ВТ6	0,05	0,20	0,015	5,0¸6,5	3,5¸4.5 V	900¸1100	Закалка + искусственное старение
a+b	ВТ14	0,05	0,15	0,015	3,5¸5,5	2,5¸3,8 Mo 0,1 Zr

Дата добавления: 2014-12-25