Сплавы титана и их свариваемость

СПЛАВЫ ТИТАНА И ИХ СВАРИВАЕМОСТЬ [c.124]

В отечественной и зарубежной литературе предлагаемый читателю атлас является единственным изданием, в котором обобщены результаты исследований изменения фазового состава, структуры и механических свойств широкого круга промышленных и опытных сплавов титана в зоне термического влияния при сварке, а также приведены характеристики сопротивляемости сплавов титана и их сварных соединений замедленному разрушению. На основе этих данных сформулированы и приведены критерии расчетного выбора режимов и технологии сварки сплавов титана различных структурных классов. Описания методов испытания на свариваемость в атласе нет, так как они подробно рассмотрены в аналогичном атласе для сталей, изданном в 1972 г. [1], а также в специальной монографии [2]. [c.7]

Этот способ широко используют в промышленности для соединения металлов повышенной толщины стали и чугуна различного состава, меди, алюминия, титана и их сплавов. К преимуществам способа относится возможность сварки за один проход металла практически любой толщины, что не требует удаления шлака и соответствующей настройки сварочной установки перед сваркой последующего прохода, как при других способах сварки. При этом сварку выполняют без снятия фасок на кромках. Для сварки можно использовать один или несколько проволочных электродов или электродов другого увеличенного сечения. В результате этого достигается высокая производительность и экономичность процесса, повышающиеся с ростом толщины свариваемого металла. [c.152]

Инертными называют газы, которые химически не взаимодействуют с нагретым металлом и не растворяются в нем. При их использовании сварку можно выполнять как плавящимся, так и неплавящимся электродом. К инертным газам относятся аргон (Аг), гелий (Не) и их смеси. Они служат для сварки алюминия, магния, титана и их сплавов, склонных при нагреве к энергичному взаимодействию с кислородом, азотом и водородом. Инертные газы обеспечивают защиту дуги и свариваемого металла, не оказывая на него металлургического воздействия. [c.105]

Сплавы с а-структурой имеют более высокие прочностные свойства по сравнению с технически чистым гита-ном. Основной легирующий элемент в этих сплавах — алюминий. С повышением содержания алюминия повышается прочность сплавов, но снижаются пластические свойства и технологическая пластичность. Сплавы этого класса не упрочняются термической обработкой и поэтому термически стабильны до температур 400—500° С. Весьма ценным свойством сг-сплавов титана является их хорошая свариваемость эти сплавы даже при значительном содержании алюминия однофазны и поэтому не возникает охрупчивания в металле шва и в околошовной зоне. [c.116]

Монография состоит из семи глав. В гл. I рассмотрены основные положения теории фазовых превращений в металлах и сплавах в твердом состоянии, а также закономерности превращений железа, титана и их сплавов в изотермических условиях. В гл. II показаны условия их протекания в зоне термического влияния при сварке плавлением. В гл. III описаны новые методы и аппаратура для изучения кинетики фазовых превращений и изменений структуры и свойств металлов в неравновесных условиях при сварке и термомеханической обработке, а также для исследования задержанного разрушения и образования холодных трещин. В гл. IV приведены результаты исследования превращений при непрерывном нагреве, кинетики роста зерна и гомогенизации аустенита и Р-фазы сплавов титана при сварке. В гл. V рассмотрены основные закономерности фазовых превращений в условиях непрерывного охлаждения при сварке. В гл. VI изложен механизм задержанного разрушения сталей и сплавов титана, установлены критерии оценки этого явления и показано влияние легирующих элементов, параметров термического цикла и жесткости сварных соединений на" сопротивляемость этих материалов образованию холодных трещин при сварке. В гл. VII приведены характеристики свариваемости сталей и сплавов титана различных структурных классов и систем легирования, сформулированы критерии выбора технологии и режимов их сварки и показаны пути регулирования структуры и свойств сварных соединений как в процессе сварки, так и при последующей термической, термомеханической или механико-термической обработке. [c.10]

Сплавы титана обладают удовлетворительной свариваемостью. Основным недостатком титана и его сплавов является их высокая активность по отношению к кислороду и азоту воздуха. Поэтому при сварке титана и его сплавов плавлением необходима тщательная защита сварочной ванны и затвердевшего сварного шва от соприкосновения с окружающим воздухом. Для сварки титана применяют дуговую сварку в инертном газе вольфрамовым электродом и контактную сварку сопротивлением. Возможна также дуговая сварка под флюсом, конденсаторная сварка, сварка электронным лучом. [c.51]

Сплавы а-класса не упрочняются термической обработкой. Ценное свойство а-сплавов титана — их хорошая свариваемость. Механические свойства применяемых в настоящее время промышленных а- и псевдо-а-сплавов титана приведены в табл. 1.6. [c.11]

Добавка 0,4—0,8% Мп обеспечивает дополнительное упрочнение при старении и повышает их коррозионную стойкость. Присутствие титана улучшает свариваемость сплава Д20, который способствует образованию мелкозернистой структуры металла шва. Магний в сплавах этого типа резко ухудшает их свариваемость. По этой причине сплав Д21 плохо сваривается. Однако из-за повышенного содержания меди сплавы Д20 и Д21 имеют несколько пониженную общую коррозионную стойкость, но склонности к коррозии под напряжением у ннх не наблюдается. [c.94]

Процесс сварки оказывает влияние на механические и физические свойства металла в сварно.м соединении. Степень этого влияния зависит от состава металла, от применяемого метода сварки и от технологии процесса. Так, для обеспечения удовлетворительного качества шва обычную контактную сварку таких металлов, как высокопрочные алюминиевые сплавы, молибден и сплавы титана приходится вести при относительно больших давлениях, прикладываемых к свариваемым поверхностям, и высоких температурах нагрева. Это приводит к резкому снижению прочности и пластичности. металлов и ухудшению их коррозионной стойкости. [c.263]

Вследствие активного взаимодействия титана и его сплавов с газами дуговая сварка покрытыми электродами не обеспечивает требуемых качеств сварного соединения и не применяется. Применяют ручную дуговую сварку вольфрамовыми электродами в аргоне, гелии или в их смеси. Однако обычная защита, применяемая при сварке горелкой с обдувом защитным газом электрода, зоны дуги и ванны, также недостаточна, так как металл уже реагирует с кислородом при нагреве до 450 °С и выше. Следовательно, необходимо обеспечить защиту выполненного горячего шва и обратной стороны соединения, подвергаемой нагреву. Для полной защиты при сварке титана и его сплавов неплавящимся электродом применяют защитные камеры нескольких типов. Прн сварке на воздухе в цехе или на монтажной площадке применяют камеры-насадки (рис. 18.2, а) для местной защиты зоны сварки и нагретого сварного соединения. При местной защите обратная сторона шва может быть защищена специальной подкладкой с канавкой (рис. 18.2,6), куда подают защитный газ. При сварке трубопроводов применяют поддув защитного газа внутрь трубы (рис. 18.2, в). Для общей защиты свариваемой детали применяют жесткие, мягкие или полумягкие герметичные камеры, куда помещают деталь и горелку и наполняют инертным газом под небольшим давлением. Сварщик манипулирует горелкой с помощью гибких или жестких механических рук и наблюдает за процессом сварки через иллюминаторы или через про- [c.236]

Особенности сваркн титана и его сплавов. Большим затруднением при сварке титана и его сплавов является высокая активность их к кислороду и азоту воздуха. Кислород, азот, а также водород и углерод отрицательно влияют на свариваемость и являются вредными примесями. Для получения хорошего качества сварки необходимо, чтобы свариваемый и присадочный металлы содержали вредные примеси в следующих пределах кислорода 0,12—0,15%, азота 0,04— 0,05%, водорода 0,01—0,015%, углерода 0,1%. [c.416]

Дугу возбуждают кратковременным замыканием дугового промежутка. Для заполнения щва в зону сварки вводят присадочную проволоку тонкий металл (с отбортовкой) сваривается без присадочной проволоки. Сварка производится на постоянном или переменном токе. Сварочный ток, диаметр присадочной проволоки, скорость сварки выбираются в зависимости от рода свариваемого металла и его толщины. Этот способ широко применяют при сварке различных конструкций из высоколегированных сталей, титана, алюминия и других цветных металлов и их сплавов. [c.8]

При сварке неплавящимся электродом защитный газ (аргон или гелий) подают в зону сварки через газовое сопло, а электрическая дуга горит между вольфрамовым электродом и свариваемым металлом. Дугу возбуждают кратковременным замыканием дугового промежутка. Для заполнения шва в зону сварки вводят присадочную проволоку тонкий металл (с отбортовкой) сваривают без присадочной проволоки. Сварку выполняют на постоянном или переменном токе. Сварочный ток, диаметр присадочной проволоки, скорость сварки выбирают в зависимости от рода свариваемого металла и его толщины. Этот вид сварки широко применяют для сварки различных конструкций из высоколегированных сталей, титана, алюминия и других цветных металлов и их сплавов. [c.7]

Положительные результаты могут быть получены при использовании методов сварки давлением, а также барьерных слоев и вставок из третьего металла, не образующего при высоких температурах со свариваемыми материалами хрупких фаз. Особенностью титана и титановых сплавов является их высокая активность с атмосферным газом, что требует ведения процесса в условиях, обеспечивающих их защиту (инертные газы, вакуум, жидкие среды). [c.192]

Защита обратной стороны шва имеет большое значение при сварке некоторых сплавов и высоколегированных сталей ввиду их активного взаимодействия с воздухо.м. Для защиты применяют псд-кладки с обратной стороны шва, изготовляемые из меди (при сварке сталей и жаропрочных сплавов) или из нержавеющей стали (при сварке титана и легких сплавов). Применяют также защиту поддувом аргона или другого инертного газа (при сварке труб и сосудов), защиту флюсом-пастой, которая наносится тонким слоем на обратную сторону свариваемых кромок. [c.165]

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]

Критерии расчетного выбора технологии и режимов сварки, основанные на установлении связи между параметрами термических циклов и изменениями структуры и механических свойств сварных соединений с учетом рационального сочетания режимов термообработки до и после сварки характеристики свариваемости сталей и сплавов титана различных структурных классов и рекомендации по их легированию повышение прочности сварных соединений сталей и сплавов титана с помощью термомеханической и механико-термической обработки. [c.6]

Кроме молибдена и титана из тугоплавких металлов могут быть использованы еще ниобий, тантал и вольфрам. За последние годы повысился интерес к вольфрамомолибденовым сплавам, упрочнение которых достигается за счет образования твердого раствора. Эти сплавы обладают наибольшей прочностью при высоких температурах, однако они трудно обрабатываются обычными методами. Достоинством тугоплавких ниобиевых и танталовых сплавов по сравнению с вольфрамомолибденовыми является их лучшая деформируемость и свариваемость, а также повышенная пластичность при низких температурах. Благодаря меньшей стоимости и удельному весу ниобиевые сплавы являются более перспективными для применения до температур порядка 1300° С. При более высоких температурах целесообразнее использовать танталовые сплавы, более стойкие к окислению, по сравнению с нелегированными тугоплавкими металлами. [c.184]

К а-тптановым относят сплавы, структура которых представлена в основном а-фазой. Основным легирующим элементом этих сплавов является алюминий. Оказывая весьма благоприятное влияние на свойства титана, алюминий обладает следующими преимуществами перед остальными легирующими компонентами. Он широко распространен в природе, доступен и сравнительно дешев. Удельный вес алюминия значительно меньше удельного веса титана, поэтому при введении алюминия уменьшается удельный вес сплавов и повышается их удельная прочность по удельной прочности а-титановые сплавы превосходят большинство нержавеющих и теплостойких сталей при температурах до 400—500° С. Жаропрочность и сопротивление ползучести сплавов титана с алюминием выше, чем у остальных сплавов с такой же степенью легирования титан с а-структурой является лучшей основой для сплавов, работающих при повышенных температурах, чем титан с Р-структурой. Алюминий повышает модуль нормальной упругости, способствуя повышению устойчивости изделий из титана. Двойные сплавы титана с алюминием, содержащие до 6% А1, термически стабильны и не охрупчиваются при нагреве до температур 400—500° С. Сплавы титан — алюминий коррозионноустойчивы при довольно высоких температурах и слабо окисляются это позволяет проводить горячую обработку титана с алюминием при более высоких температурах, чем нелегированного титана. Весьма ценным свойством сплавов титана с алюминием является их хорошая свариваемость эти сплавы даже при значительном содержании алюминия однофазны и поэтому не возникает охрупчивания в материале шва и в околошовяой зоне. [c.412]

Основная проблема свариваемости титана и его сплавов связана с влиянием термического цикла сварки на их свойства. Сварочный нагрев в ряде сплавов титана приводит к образованик> стабильных и метастабильных структур, вызывающих охрупчивание металла, рост зерен в околошовной области и т. п. Все этс отрицательно влияет на механические свойства соединений. [c.82]

Для соединения тугоплавких металлов и их сплавов преимущественно применяют сварку плавлением дуговую в инертных газах (в камерах и со струйной защитой), под бескислородным флюсом (для титана), в вакууме электроннолучевую, лазером. Для некоторЬ1х изделий применяют следующие способы сварки давлением диффузионную в вакууме и защитных газах, взрывом, контактную. По свариваемости и технологии сварки тугоплавкие металлы можно разделить на две группы. К первой группе относятся титан, цирконий, ниобий, ванадий, тантал, ко второй — молибден, вольфрам. Металлы и сплавы первой группы обладают хорошей стойкостью к образованию горячих трещин, но склонны к образованию холодных трещин. Склонность этих металлов к холодным трещинам связана с водородом, который охрупчивает металл в результате гидридного превращения при содержании его выше предельной растворимости. Кроме того, охрупчивание металла происходит также при насыщении кислородом, азотом, углеродом и теплофизическом воздействии сварки, вызывающем перегрев, укрупнение зерна и выпадение хрупких фаз. [c.500]

Из приведенных выше данных следует, что примеси внедрения должны повышать жаропрочные свойства титана. Положительное влияние кислорода па жаропрочность титановых сплавов действительно было обнаружено в ряде работ [9, 112]. Однако к легированию титановых сплавов элементами внедрения относятся осторожно. Примеси внедрения (азот, кислород и углерод) оказывают вредное влияние на некоторые свойства титановых сплавов. Они ухудшают их технологичность, пластичность и свариваемость [96, с. 142 119]. Примеси внедрения повышают чувствительность титановых сплавов к концентраторам напряжений и к хладноломкости, ухудшают их термическую стабильность — важную характерцстику титановых сплавов. Под термической стабильностью понимают способность сплавов сохранять высокие прочностные и пластические свойства после длительного действия повышенных температур. Для оценки термической стабильности сплавов образцы выдерживают в течение определенного времени (100 или 1000 ч) при разных температурах, а затем охлаждают до комнатной температуры и определяют их механические свойства. После выдержки при достаточно высоких температурах сплав теряет низкотемпературную пластичность из-за протекающих в нем превращений, чаще всего из-за распада -фазы и упорядочения а-фазы. Чем [c.97]

Механические свойства основных серийных а + р-сплавов приведены в табл. 7. За рубежом наиболее распространен сплав Т1 —6% А1 —4% V. В 1969 г. из него было изготовлено до 50% по объему всех полуфабрикатов, выпускаемых из титана и его сплавов [13]. В СССР применяют два родственных сплава этой системы — ВТ6 и ВТбс, которые обладают хорошим комплексом прочностных, пластических и технологических свойств. Из них изготавливают листы, прутки, трубы, поковки и штамповки. Важным их преимуществом перед другими а + р-сплавами является хорошая свариваемость. [c.12]

Машины стыковой контактной сварки предназначены для соединения заготовок из низко)тлеродистой и легированной сталей титана, цветных металлов и их сплавов сечением от сотых долей до десятков тысяч квадратных миллиметров. Свариваемые заготовки могут иметь разную конфигурацию это стержни, проволока, трубы, полосы, ленты, прокатный профиль (в том числе рельсы), заготовки сложной формы, например литые стойки картера блока тепловозного дизеля, свариваемые одновременно в пяти местах суммарной площадью 50 ООО мм . [c.394]

Весьма важным при соединении жаропрочных сплавов является удаление окисных пленок и активация поверхностей. Диссоциация, возгонка или растворение окислов сопровождаются или обусловливаются разрывом связей, и сами по себе эти процессы могут давать активные центры. Однако окислы жаропрочных сплавов термодинамически прочные и в вакууме 1,3 10 — 1,3-10" Па не диссоциируют. Остаюш,иеся на соединяемых поверхностях окислы даже в случае их разрушения и дезориентации под действием пластической деформации влияют на работоспособность соединений в условиях длительного нагружения при высоких температурах. Поэтому большинство исследователей отмечают необходимость зачистки свариваемых поверхностей непосредственно перед сваркой. В ряде случаев рекомендуется использовать для удаления окислов вещества, восстанавливающие металл из окислов и дающие газообразные продукты взаимодействия. К таким веществам относятся углерод и его химические соединения типа углеводородов, хлористый и фтористый аммоний и др. Термодинамические расчеты и опыт вакуумной металлургии показывают, что в вакууме активность углерода к кислороду значительно возрастает. Восстанавливая металл, углерод окисляется до окиси углерода, которая легко удаляется. В восстановительном процессе может принимать участие углерод, имеющийся в сплавах, однако жаропрочные сплавы имеют низкое содержание углерода. Поэтому углерод в чистом виде или в виде соединений (стеарин, стирол и др.) может наноситься на поверхности. При этом во избежание повышения концентрации углерода в жаропрочном сплаве требуется точная дозировка углерода. При использовании фтористого аммония последний в процессе нагрева разлагается с образованием азота, водорода и фтористого водорода. Удаление окислов обусловлено образованием летучих фторидов алюминия, кремния, титана и других металлов, а также восстанавливающим действием водорода. Активация соединяемых поверхностей при диффузионной сварке жаропрочных сплавов возможна также путем введения в стык расплавляющихся металлических прослоек, которые после активации поверхности должны выдавливаться из стыка, а частично оставшиеся прослойки должны растворяться в основном металле. В ряде работ при сварке жаропрочных сплавов применяли никелевые прослойки, которые при температуре сварки находятся в твердом состоянии, но улучшают условия формирования соединения. [c.166]

Достоинствами а-сплавов являются их отличная свариваемость плавлением, хорошая пластичность и высокая прочность при криогенных температурах (вплоть до температуры жидкого водорода), нечувствительность к упрочнягош,ей термической обработке и сравнительно высокое сопротивление ползучести. Недостатком а-сплавов (за исключением нелегированного титана) является низкая технологическая пластичность при комнатной температуре, что затрудняет прокатку тонких листов и требует подогрева материала и инструмента при листовой штамповке. [c.183]

Применение циркония в металлургии обусловлено тем, что он является одним из энергичнейших раскислителей стали. Кроме того, связывая в прочные соединения азот и серу, цирконий, нейтрализует их вредное влияние на сталь. В сочетании с другими легирующими присадками цирконий повышает вязкость, прочность, износостойкость и свариваемость стали. Присаживают цирконий в сталь в виде сплавов, состав которых приведен в табл. 103. Цирконий является довольно распространенным элементом, содержание которого в земной коре составляет 0,02 %. Свойства наиболее важных минералов циркония приведены в табл. 104. Различают два основных типа месторождений циркония коренные и россыпи. Важнейшее значение имеют современные и древние прибрежно-морские россыпи, которые обычно представляют собой комплексные руды циркония и титана, реже содержащие также торий, уран и другие ценные элементы. Наиболее крупные месторождения циркония находятся в США, Индии, Бразилии и Австралии. Запасы циркониевых руд в СССР обеспечивают потребность отечественной промышленности в цирконии и его сплавах. Циркониевый концентрат поставляется по ОСТ 48-82—74 (табл. 105). Кроме того, циркониевый концентрат может содержать торий и уран, суммарно в эквиваленте не более 0,1 % тория. Это необходимо учитывать прн работе с циркониевым концеи- [c.316]

Титан и сплавы на его основе обладают высокой коррозионной стойкостью (сопротивлением межкристаллитной, щелевой и другим видам коррозии), удельной прочностью. Недостатками титана являются его активное взаимодействие с атмосферными газами, склонность к водородной хрупкости. Азот, углерод, кислород и водород, упрочняя титан, снижают его пластичность, сопротивление коррозии, свариваемость. Титан плохо обрабатывается резанием, удовлетворительно — давлением, сваривается в защитной атмосфере широко распространено вакуумное литье, в частности вакуумнодуговой переплав с расходуемым электродом. Титан имеет две аллотропические модификации низкотемпературную (до 882,5 °С) — а-титан с ГПУ решеткой, высокотемпературную — р-титан с ОЦК решеткой. Легирующие элементы подразделяют в зависимости от их влияния на температуру полиморфного превращения титана (882,5 °С) на две основные группы а-стаби-лизаторы (элементы, расширяющие область существования а-фазы и повышающие температуру превращения — А1, Оа, Ое, Га, С, О, Н) и р-стабилиза-торы (элементы, суживающие а-область и снижающие температуру полиморфного превращения, — V, N6, Та, 2г, Мо, Сг, Мп, Ре, Со, 81, Ag и др.), рис. 8.4. В то же время легирующие элементы (как а-, так и р-стабилизаторы) можно разделить на две основные группы элементы с большой (в пределе — неограниченной) и ограниченной растворимостью в титане. Последние могут образовывать с титаном интерметаллиды, силициды и фазы вне- [c.191]

Вольфрамовые сплавы по сравнению с титано-вольфралювыми обладают меньшей температурой слнпаемости (свариваемости) со сталью, поэтому их преимущественно применяют для обработки чугуна, цветных металлов и немет.аллических материалов. [c.46]

Элементы конструкций грейферов изготовляют из материалов, указанных в табл. 2.7. Можно применять и другие материалы, если их параметры не ниже указанных в таблице. Предпочтительны высокопрочные свариваемые стали марок 14ХМНДФР, 14Х2ГМР, 12Г2СМФ, алюминиево-цинково-магниевые самозакаливающиеся сплавы типа В92, а также сплавы на основе титана. [c.86]

Водород является основным источником образования пор при сварке титана. Он интенсивно выделяется из прилегаюших к шву участков околошовной зоны основного металла вследствие их высокого нагрева. В условиях быстрой кристаллизации пузырьки выделившегося водорода не успевают всплыть на поверхность шва и образуют поры. В техническом титане, обладающем хорошей свариваемостью, содержание водорода не должно превышать 0,01%, в легированных сплавах 0,005—0,008% [117]. [c.82]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...