ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Титан и его сплавы из "Металловедение Издание 4 1966 " Титан — серебристо-белый металл с малой плотностью (4,5 г/сл ) и высокой температурой плавления (1672° С). [c.402] Свойства титана существенно зависят от чистоты (титан наивысшей чистоты — 99,9% Т1 производится особым, так называемым, йодидным способом), папример чистоте титана (% Т1) 99,9 99,8 99,6 99,5 99,4 соответствует твердость (НУ) 100 145 165 195 225. Титан имеет две аллотропические модификации — низкотемпературная а с плотноупакованной гексагональной решеткой (а = 2,95 А и с = 4,67 А — при 20° С) и высокотемпературная р с кубической объемноцентрированной решеткой (а = = 3,31 А при 900° С). Температура перехода а р равна 882° С. [c.402] Ддахнмкпость массового производства титапа благодаря его большой распространенности, высокая нрочность при низком удельном весе и высокой коррозионной стойкости обусловили его применение в первую очередь в тех отраслях техники, где указанные особенности ценны (например, в авиации и ракетостроении, в химическом машиностроении). [c.403] Металлургические заводы изготавливают так называемую титановую губку, которую на машиностроительных заводах переплавляют, получая технический титан, или легируют разными элементами, получая тот или иной титановый снлав. [c.403] При переплавке титановой губки в вакуумной печи состав металла несколько изменяется — летучие примеси, папример водород удаляются, но одновременно обычно повышается содержание некоторых примесей (железо, углерод). [c.403] Содержание разных примесей в переплавленном техническом титане обычно ие превосходит следующих пределов С 0,1% Ог 0,15% N2 0,04% Нг 3 0,015% Fe 0,3% Si 0,15% следовательно, технически чистый титан содержит не менее 99,2% Ti. [c.403] Выше указывалось, что чем менее чист титан, том выше его твердость. Это вызвано тем, что указанные выше примеси, а также многие другие элементы образуют с титаном твердые растворы. Металлоиды — элементы с малым атомным радиусом (С, О, N, Н) образуют с титаном твердые растворы внедрения, сильнее упрочняют титан, чем металлы, т. о. элементы, образующие с титаном твердые растворы замещения (8д, А1 и др.). Упрочнение титана при образовании твердых растворов ведет к снижению пластичности (рис. 355). Следует иметь в виду, что в последнем случае, т. е. при легировании титана металлическими элементами (А1, Сг, Мп, Мо, V и др.), снижение пластичности менее интенсивно, чем при легировании элементами, образующими твердые растворы внедрения. Поэтому металлоиды (С, Ог, N2, На) следует считать вредными примесями, а металлы — элементами, полезными для получения в титановых сплавах хороших механических свойств. [c.403] Образование твердых растворов ведет к изменению температур превращения. Для оценки влияния легирующих элементов на титан важно установить, как влияют они на полиморфное превращение титана и образуют ли они химические соединения с титаном. Ответ на эти вопросы дают двойные диаграммы состояния, представленные на рис. 356 в виде классификационной схемы. На рис. 357 нриводятся реальные диаграммы состояния систем Т1—Та Т1—Б е и Т1—О, относящиеся соответственно к группам ПА, ПБ и 1А. [c.404] Элементы, атомные радиусы которых не отличаются от атомного радиуса титана более чем на 12—15%, как правило, образуют неограниченные твердые растворы (группа А). В противном случае значительной растворимости быть не может, а образуются ограниченные твердые растворы и промежуточные химические соединения типа Т1Х — титаниды (группа Б). [c.404] Полиморфное р - а-превращение может иметь два различных механизма. [c.406] При высоких температурах, т. е. в случае небольшого переохлаждения относительно равновесной температуры р — а-перехода, превращение происходит обычным диффузионным путем, а при значительном переохлаждении и, следовательно, при низкой температуре, когда подвижность атомов мала — по бездиффузионному, мартенситному механизму. В первом случае образуется полиэдрическая структура а-твердого раствора, во втором — игольчатая (пластинчатая) мартенситная структура, обозначаемая обычно как а (рис. 358, а и б). [c.407] Как и во всех других случаях, имеется температура, при которой начинается образование мартенсита при охлаждении (точка Мн). Веер-стабилизаторы понижают точку М , как показано на рис. 359. [c.407] Диаграмма равновесия (рис. 360) с наложенной на ней линией начала мартенситного превращения позволяет разобраться в вопросе об образовании структур при быстром и медленном охлаждении из р-области. [c.407] В — при содержании легир5 ющего элемента больше некоторого количества (точка 1 на рис. 360, о) р-фаза охлаждается до комнатной температуры без превращения. [c.408] При медленном охлаждении у всех сплавов, кроме находящихся в области концентрации до точки 3, р-фаза распадается по эвтектоидной реакции р (а TiX) с предварительным выделением избыточной а-фазы или титанида (TiX). [c.408] При быстром охлаждении, если мартенситная точка расположена выше 0° С, образуется мартенсит (по реакции р — а ), а если ниже 0° С, то сохраняется неустойчивая р-фаза. [c.408] В последних двух случаях структура сплава (а или р) нестабильна и при нагреве претерпевает превращения. Аналогичные или похожие превращения происходят и при неполном охлаждении. В этом случае структурные изменения могут быть охарактеризованы диаграммами изотермического распада р-фазы. [c.408] В качество примера приводятся диаграммы изотермического распада титаиомолиб-деновых сплавов с 2 4 и 8% Мо (рис. 361, а, б и в). Равновесной структурой этих сплавов являются а Р Твердые растворы [т. е. растворы Ti (Мо) -f- tip (Мо)]. Над двухфазной а Р-областью простирается область гомогенного -твердого раствора. Горизонтальные штрих-пунктирные линии на рис. 361 показывают интервал перехода двухфазного а - Р-состояния в однофазное р-состояние при нагревании (молибден понижает эту температуру, так как система Ti — Мо имеет вид, изображенный на рис. 356, ПА). При быстром охлаждении р-фаза переходит в а -фазу по мартенситной реакции. Мартенситный интервал Мц и Мк) обозначен косой штриховкой. Так как молибден понижает температуры М и Л/ц, то в сплаве с 8% Мо оии опускаются уже ниже 20° С, следовательно, закалка может зафиксировать в этом сплаве переохлажденное р-состояние при комнатной температуре. [c.408] Выше My выделяется а-фаза из переохлажденной Р-фазы время начала и окончания этого процесса указано на рис. 361. В интервале мартенситного превращения и ниже Мк мартенситная фаза распадается по реакции а — а + Р, образуя продукты превращения, похожие на эвтектоид. Переохлажденная до 500—300° С р-фаза (что может быть только в сплаве с 8% Мо) обра.чует ири распаде переходную оз-фазу, которая затем переходит в стабильные а - - р-фазы. [c.408] Вернуться к основной статье