Класификация на титана и неговите сплави - Титан и неговите сплави
Техническият титан и неговите сплави се получават от титанова гъба. Титановата гъба е поресто сиво вещество с насипна плътност 1,5-2,0 g/cm3 и много висок вискозитет.
В зависимост от съдържанието на примеси, търговският титан се подразделя на няколко степени: VT1-00 (99,53% Ti), VT1-0 (99,48% Ti) и VT1-1 (99,44% Ti).
Понастоящем приетата класификация на титановите сплави се основава на структурата, която се образува по време на отгряването според индустриалните режими. Включва:
1.а-сплави, чиято структура е представена от а -фазата.
2. Псевдо-а-сплави, чиято структура е представена от а-фаза и малко количество b-фаза (не повече от 5%) или интерметални съединения.
3. (a + b) -сплави, структурата на които е представена от a - и b -фази; сплавите от този тип също могат да съдържат интерметали.
4. Псевдо-b-сплави със структура в отопено състояние, представени от a -фаза и голямо количество b -фаза; в тези сплави чрез закаляване или нормализиране от b-областта може лесно да се получи еднофазна b-структура.
5.b-сплави, структурата на които е представена от термично стабилна b -фаза.
6. Сплави на базата на интерметални съединения.
Общи характеристики на титановите сплави
Почти всички титанови сплави, с редки изключения, са легирани с алуминий, който има следните предимства пред други легиращи компоненти:
а) широко достъпни и относително евтини;
б) плътността на алуминия е много по-малка от плътността на титана, поради което въвеждането на алуминий увеличава специфичната якост на сплавите;
в) алуминият ефективно укрепва a -, (a + b) - и b - сплави, като същевременно поддържа задоволителна пластичност;
г) с увеличаване на съдържанието на алуминий, топлоустойчивостта на сплавите се увеличава;
д) алуминият увеличава еластичните модули;
е) с увеличаване на съдържанието на алуминий в сплавите, тяхната склонност към водородно омекотяване намалява.
Титановите а-сплави, в допълнение към Al, са легирани с неутрални втвърдители (Sn и Zr). Много ценно свойство на а-титановите сплави е тяхната добра заваряемост; тези сплави, дори и със значително съдържание на алуминий, са еднофазни, следователно няма омекотяване на зоната на заваряване и топлина.
Недостатъците на а-сплавите включват относително ниската им якост; сплавите от този клас не са термично закалени. Със съдържание над 6% (тегловни) Al, технологичната пластичност на сплавите е ниска. С увеличаване на съдържанието на алуминий, работните температури на титановите а-сплави се увеличават. В този случай обаче съществува опасност от тяхното омалотяване в резултат на утаяването на фаза а 2. Сплавите от този клас, макар и в по-малка степен от титана, са склонни към водородна чупливост.
Сплав VT5, съдържаща 5% Al, има по-високи якостни свойства в сравнение с титан, но нейната преработваемост е ниска. Използва се за части, работещи при температури до 400 ° С.
Сплав VT5-1, принадлежаща към системата Ti - Al - Sn, е по-технологична от BT5 и е предназначена за производство на продукти, работещи в широк диапазон от температури: от криогенни до 450 ° С.
Дисперсионно втвърдяващи се сплави са представени от английската сплав Ti + 2% Cu. В отопено и закалено състояние сплавта е с ниска якост и еластичност и има същата обработваемост като техническия титан. С остаряването сплавта се втвърдява с 30-50% поради втвърдяване от валежи и придобива sВ = 750-800 МРа. Сплавта Ti + 2% Cu се използва в Англия за производство на листове и ленти. Тази сплав е заварена и пластичността на завареното съединение е практически същата като тази на основния метал.
В псевдо-а-сплавите трябва да се въведат b-стабилизатори заедно с алуминий, за да се увеличи якостта и устойчивостта на топлина, като същевременно се поддържа достатъчна технологичност и заваряемост. Псевдо-а-сплавите, със същата пластичност като а-сплавите, имат 10-20% по-висока якост, което се дължи на значително усъвършенстване на зърната по време на прехода от a - към (a + b) -структура. При стайна температура псевдо-а-сплавите се отличават с по-висока технологична пластичност в сравнение с а-сплавите.
Псевдо-а-сплавите се характеризират с висока термична стабилност и добра заваряемост. Значителен недостатък на псевдо-а-сплавите е тяхната висока склонност към водородна чупливост.
Тази група е представена от сплави от системата Ti - Al - Mn (OT4-0; OT4-1; OT4; VT4; OT4-2), които имат висока технологична пластичност. Сплавите се заваряват добре при всички видове заваряване. Недостатъците на тези сплави: а) относително ниска якост и устойчивост на топлина; б) голяма тенденция към водородна чупливост. С увеличаване на съдържанието на алуминий и манган в тази серия сплави тяхната якост се увеличава, а пластичността и технологичността им се влошават.