Замедленное разрушение титана и его сплавов

ЗАМЕДЛЕННОЕ РАЗРУШЕНИЕ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ [c.179]

Для замедленного разрушения титана и его сплавов, как правило, требуется более длительное время, чем для разрушения сталей при сварке для образования холодных трещин, например в соединениях жесткой крестовой пробы, в случае сплавов титана с обычным содержанием газов также требуются сутки, недели или месяцы, а в случае закаливающихся сталей — минуты, часы или сутки. [c.37]

Два фактора, влияющие на степень анодного растворения участвуют в коррозионном растрескивании титана (и его сплавов) в солянокислом метанольном растворе во-первых, наличие примесей (или легирующих элементов), сегрегация которых может иметь место по границам зерен, что будет усиливать локальное растворение, и, во-вторых, количество воды в растворе. При низком содержании воды скорость анодного растворения так велика, что водородное охрупчивание может лишь в малой степени участвовать в процессе развития трещины. Однако при примерно 1% НгО замедление анодного растворения может привести к преобладанию адсорбции водорода перед вершиной трещины, и разрушение будет определяться главным образом водородным охрупчиванием [445]. [c.171]

Рассмотрены механические свойства титана и его сплавов при испытаниях иа растяжение, удар, двухосное растяжение, а также влияние температуры испытаний на эти характеристики. Значительное внимание уделено циклической прочности, термической стабильности, солевой коррозии, замедленному хрупкому разрушению, вязкости разрушения. Подробно рассмотрено влияние примесей, в частности водорода, на механические свойства титана и его сплавов. Описано влияние технологических факторов на служебные свойства титановых сплавов, рассмотрены методы повышения работоспособности сплавов в реальных конструкциях. [c.2]

Исследования, проведенные по этой методике, показали, что водород способствует образованию трещин в сварных соединениях из титана и его сплавов. Титановые сплавы как с а-, так и с а-Ьр-структурой при содержании водорода более некоторого критического значения разрушаются преждевременно. В соединениях, выполненных аргоно-дуговой сваркой встык без присадочного материала на листах толщиной 1—1,2 мм, замедленное разрушение при испытаниях по схеме [c.464]

Титан охрупчивается под действием водорода, образующегося в результате электрохимической коррозии или поглощаемого металлом из газовой фазы. С увеличением содержания водорода в свариваемом титане возрастает склонность к образованию холодных трещин в сварных конструкциях. Разрушение в большинстве случаев зарождается вблизи сварного шва в зоне термического влияния, что связано с повышенным содержанием в ней водорода. Холодные трещины в сварных соединениях возникают спустя некоторое время после сварки, причем инкубационный период может длиться несколько месяцев [13]. Из отечественных сплавов наиболее склонны к замедленному разрушению а-сплав ВТ5-1 и псевдо-а-сплавы 0Т4 и 0Т4-1. В литературе [211] указывается, что в напряженных изделиях из титановых сплавов возможно перераспределение водорода в поле упругих напряжений. По этой и другим причинам в сварных соединениях из титана и его сплавов наблюдается образование двух пиков повышенного содержания водорода (в 2— [c.77]

Одним из важных направлений в исследовании свариваемости сплавов титана является изучение фазовых превращений, изменения структуры и свойств в условиях непрерывного нагрева и охлаждения при сварке, а также замедленного разрушения и образования холодных трещин в сварных соединениях. Реакция сплавов титана на термический цикл сварки в существенной мере определяет возможность их применения для сварных конструкций. Разнообразие существующих способов сварки и высокий уровень совершенства их технологии и автоматизации значительно расширили области использования титана и его сплавов в ответственных сварных изделиях и конструкциях авиационной, ракетной и судостроительной промышленности, а в последние годы и в химическом, энергетическом и общем машиностроении. [c.7]

Технический титан и его низколегированные сплавы удовлетворительно свариваются в защитных инертных газах (аргоне, гелии) неплавящимся вольфрамовым электродом, плавящимся электродом в вакууме или под специальными бескислородными флюсами. Высокая активность титана с газами воздуха приводит при отсутствии защиты расплавленного металла к заметному газонасыщению и снижению пластичности, длительной прочности, коррозионной стойкости сварного соединения и увеличивается склонность к замедленному разрушению. Термический цикл сварки титана существенно отличается от такового при сварке стали потери энергии теплоотводом меньше, а продолжительность пребывания металла околошовной зоны в области высоких температур в два—три раза больше. В процессе сварки происходят сложные фазовые и структурные [c.237]

Для развития замедленного разрушения титана и его сплавов требуется большее время, чем для замед-лешюго разрушения сталей. Это обусловлено тем, что ко1щентрация избыточных вакансий в титановых сплавах меньше, чем в сталях, главныл образом из-за меньшего объемного эффекта полиморфного превращения. [c.183]

Причпиоп разрушения титана и его сплавов могут быть 1акже жидкие металлы. В1 ервые разрушение по этой прич]п1с было отмечено при испытании на выносливость компрессора Вестингауз ХУ-54, в котором разрушился диск 16-й ступени [221, с. 152]. Причиной разрушения оказалось кадмирование болтов. При температурах работы компрессора кадмий плавится, а жидкий кадмий приводит к хрупкому разрушению [230]. Ртуть при комнатной температуре и при температурах 370 и 700° С [53. с. 267], жидкий цинк [221, с. 152] также вызывают хрупкое разрушение титановых сплавов. Замедленное разрушение под действием жидких металлов носит интеркристаллитный характер. Жидкий металл проникает по границам зерен, снижает межзеренную энергию и тем самым облегчает распространение трещнн. [c.195]

В настоящей работе авторы обобщили литературные данные п некоторые неопубликованные собственные результаты по механическим свойствам титана и его сплавов. В предлагаемой читателю монографии рассмотрены механические свойства титана и его сплавов при различных схемах проведения испытаний — растяжение, удар, двухосное растяжение, циклические и статические нагрузки. Значительное место уделяется сравнительно мало известным проблемам замедленному разрушению, вязкости разрушения и солевой коррозии титановых сплавов. Работы последних лет показали, что указанные явления необходимо учитывать при разработке реальных конструкций во избежание внезапных разрушений. Мы хотели бы подчеркнуть, что на важность замедленного разрушения, вязкости разрушения и солевой коррозии в служебных характеристиках титана и его сплавов наше внимание обратил проф. докт. техн. наук [c.3]

Установленные в настоящее время пределы максимально допустимого содержания водорода не являются абсолютными. В том случае, когда титановые сплавы должны работать прп низких температурах, содержание в них водорода долж1ю быть пнже указанных. Для крупнозернистого материала допуски на максимальное содержание водорода в титане должны быть значительно ниже, чем для мелкозернистого материала. При применении титана и его сплавов в сварных соединениях уровень максимально допустимых содержаний водорода следует устанавливать по результатам нспытаний на замедленное хрупкое разрушение сварных образцов, так как ноле напряжений в шве и околошовной зоне способствует направленному перемещению атомов водорода и развитию нреждевремешюго разр шения сварных деталей. [c.500]

Склонность титана и его сплавов к замедленному разрушению и образованию холодных трещин при сварке была обнаружена на самом начальном этапе применения этих материалов в сварных конструкциях. Уже в первых работах, посвященных этому вопросу (Е. А. Гусева 43], М. X. Шоршоров 25, 39, 44—46], С. М. Гуревич [47, 48], А. С. Михайлов и Б. С. Крылов 49, 50]), было показано, что сопротивляемость титана образованию холодных трещин при сварке понижается с увеличением содержания водорода, азота и кислорода. В а сплавах с низким содержанием алюминия наиболее вредное влияние оказывает водород, так как с ним дополнительно связана гидридное превращение. [c.35]

На склонность титана и его сварных соединений к замедленному разрушению существенное влияние оказывает неоднородность распределения водорода. В работе [88] было показано, что при наводораживании плоских образцов сплава 0Т4 толщиной 2 мм, подвергаемых изгибу, водород распределяется по толщине металла весьма неравномерно (рис. 28). Например, при углах изгиба 15 и 60° на поверхности образца в зоне высоких растягивающих напряжений (соответственно 100 и 110 кГ/л.м ) концентрация водорода в 10 раз выше, чем на глубине 0,2 мм, где напряжение ниже (соответственно 15 и 95 кПмм ). Повышенная концентрация водорода наблюдается в зонах с высокими напряжениями как в макроскопических, так и в микроскопических объемах. Причина неоднородности распределения водорода в металлах обусловлена сегрегацией его в места наибольших искажений кристаллической решетки. Этому способствует высокая диффузионная подвижность водорода, которая зависит от концентрации диффундирующего газа, градиента напряжений и температуры. [c.60]

При комнатной температуре поверхность титана растворяет кислород, образуется его твердый раствор в а-титане. Возникает слой насыщенного раствора, который предохраняет титан от дальнейшего окисления. Этот слой называют альфированным. При нагреве титан вступает в химическое соединение с кислородом, образуя ряд окислов от TigO до Ti02- По мере окисления изменяется окраска оксидной пленки от золотисто-желтой до темно-фиолетовой, переходящей в белую. По этим цветам в околошовной зоне можно судить о качестве защиты металла при сварке. С азотом титан, взаимодействуя активно при температуре более 500 °С, образует нитриды, повышающие прочность, но резко снижающие пластичность металла. Растворимость водорода в жидком титане больше, чем в стали, но с понижением температуры она резко падает, водород выделяется из раствора. При затвердевании металла это может вызвать пористость и замедленное разрушение сварных швов после сварки. Все титановые сплавы не склонны к образованию горячих трещин, но склонны к сильному укрупнению зерна в металле шва и околошовной зоны, что ухудшает свойства металла, [c.199]

Разработан способ сварки серого чугуна (а. с, 1058756), принципиальная особенность которого состоит в том, что обычно серые чугуны не свариваются. Однако после ТЦО чугун СЧ 21-40 удовлетворительно сваривался на полуавтомате ПДГ-502 проволочными электродами типа ПАМЧ-11 при режимах сварки Уев = 28-г-30 В, /св= ЮО-г-110 А, В целях устранения перегрева околошовной зоны и замедленного разрушения (растрескивания) после сварки производят повторную ТЦО. Этот способ ТЦО до и после сварки, примененный при заварке мест разрушений блоков цилиндров автомобилей КамАЗ, дает большой экономический эффект. Следует отметить, что метод дает хорошие результаты и в случае применения его к сварным деталям, изготовленным из цветных сплавов. В частности, создана технология ТЦО сварных элементов искусственных клапанов сердца из технически чистого титана (сварочная проволока из сплава ВТ1-0) [71]. [c.228]

В отличие от сплава ВТ14М кривые замедленного разрушения сплава 0Т4-1 с содержанием кислорода и азота в сумме 0,16% (см. рис. 22, б) состоят из двух прямолинейных участков, точка перегиба которых по оси абсцисс при всех температурах соответствует приблизительно выдержке в течение 1 мин. В области высоких напряжений (слева от точки перегиба) отрезки, выражающие зависимость прочности от времени до разрушения, с уменьшением длительности испытания стремятся к величинам предела текучести сплава при соответствующих температурах, постепенно приближаясь один к другому. Справа от точки перегиба отрезки временной зависимости прочности по мере увеличения длительности испытания также стремятся один к другому, и угол их наклона зависит от температуры испытания. Чем выше температура испытания, тем больше расходятся кривые временной зависимости прочности от экстраполированных в область низких напряжений левых отрезков кривых (см. пунктирные и сплошные линии на рис. 22, б). Это, по-видимому, обусловлено развитием динамического деформационного старения сплава в процессе его ползучести под напряжением. Чем выше температура испытания в исследованных пределах (О—75° С), тем эффективнее идет процесс блокировки дислокаций. Это согласуется сданными исследования процесса деформационного старения сплавов титана технической чистоты, которое показало [75], что максимальный эффект блокировки наблюдается при температуре 232° С. [c.55]

Титан обладает полиморфизмом. При температуре ниже 882 С он находится в а-состоянии (гексагональная решетка), а выше — в р-состоянии (кубическая решетка). Это обстоятельство существенно влияет на паяемость титана, возможность удаления его окисной пленки и диффузию депрессантов из шва в паяемый металл. Элементы, образующие твердые растворы внедрения, от- носятся к вредным примесям (С, N, О, Н), охрупчивающим титан находясь в растворе, они могут приводить к замедленному хрупкому разрушению сплавов. [c.306]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...