Навігація
Головна
 
Головна arrow Техніка arrow Матеріалознавство в машинобудуванні

Титан і сплави на його основі

Титан - елемент IV групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва, порядковий номер - 22. Титан - метал сріблясто-білого кольору. Температура плавлення - 1670 ° С. Цей метал має дві поліморфні модифікації. Низькотемпературна модифікація - Τiα, решітка ГПУ, існує до 882 ° С. Високотемпературна модифікація - Tiβ, решітка ОЦК. Щільність α-титану становить 4,5 г / см3, а щільність β-титану - 4,3 г / см3 при 900 ° С.

Промислові марки технічного титану - ВТ1-00 (99,53% Ti) і ВТ1-0 (99,48% Ti). Особливості титану - мала щільність, висока питома міцність і корозійна стійкість. Однак титан має низький модуль пружності (майже в 2 рази менший, ніж у заліза), що не дозволяє виготовляти з нього жорсткі конструкції. До недоліків титану відносяться також низькі антифрикційні властивості і погана різанням (див. 11.5.3).

Технічний титан широко застосовується в хімічній промисловості для виробів, що працюють в агресивних середовищах.

Сплави на основі титану

Основними перевагами титанових сплавів є: невелика щільність (~ 4,5 г / см3), висока стійкість проти корозії та високі властивості; вони не схильні до хладноломкости і зберігають механічні властивості навіть при дуже низьких температурах. Для деяких сплавів титану характерні, крім того, хороші жароміцні властивості (але вони нижчі, ніж у жароміцних сталей).

Титанові сплави перевершують мідні сплави по стійкості проти корозії в морській воді, а також в інших агресивних середовищах. Недоліки титанових сплавів ті ж, що у чистого титану, - погана оброблюваність різанням, високий коефіцієнт тертя, порівняно невисокий модуль пружності.

Легуючі компоненти по їх впливу на структуру сплавів поділяють на α-стабілізатори (Al, Sn) та β-стабілізатори (Mo, V, Mn, Сг і ін.). Перші розширюють область існування α-фази, підвищуючи температуру поліморфного α → β перетворення, дія друге протилежно.

Відмінності структурних класів титанових сплавів в залежності від легуючих компонентів і їх кількості представлені в табл. 8.2.

Сплави з a-структурою (основний легуючий компонент - алюміній) мають відносно невисокою міцністю при 20 ° С, але більш високої при низьких і підвищених температурах (400 ... 500 ° С). Ці сплави незміцнюється термічною обробкою. Пластичність таких сплавів знижена, обробка тиском виконується тільки в гарячому стані. Сплави поставляються в прокаті різних профілів, труб, дроту. Призначені для роботи в широкому діапазоні температур - від кріогенних до 450 ° С (ВТ5) і 500 ° С (ВТ5-1).

Псевдо-α-сплави - їх структура складається в основному з α-фази і невеликої кількості (1 ... 4%) β-фази внаслідок легування β-стабілізаторами (Μη, V, Мо і ін.). Наявність β-фази підвищує технологічну пластичність. Сплави з невисоким вмістом алюмінію ОТ4, ОТ4-1 обробляються тиском в холодному стані. При більшому вмісті алюмінію необхідна гаряча деформація. Сплави цієї групи, леговані Zr, Si, Mo, Nb, V (BT20) (див. Табл. 8.2), мають найвищу жароміцністю серед титанових сплавів.

Двофазні (α + β ) -сплави крім алюмінію містять β-стабілізатори (хром, молібден, залізо та ін.), Що знижують температуру поліморфного перетворення. Ці сплави зміцнюється термічною обробкою (гарт + старіння), мають високі механічні властивості (див. Табл. 8.2).

β-Сплави, що мають структуру твердого розчину легуючих компонентів в β-титані, містять компоненти, що знижують температуру поліморфного перетворення титану. Це вольфрам, хром, залізо, молібден і ін. Сплави не знайшли застосування в промисловості через високу вартість і низьких механічних властивостей.

За технологією виготовлення титанові сплави підрозділяються на деформуються, ливарні і порошкові. У ливарних в кінці позначення стоїть буква A .

Ливарні титанові сплави мають гарну жидкотекучестью, мають високу щільність виливків. плавку

Таблиця 8.2

Склад і властивості титанових сплавів

сплав

Хімічний склад,% мас.

Механічні властивості

А1

V

Мо

Інші

σ0, МПа

σ0, МПа

δ,%

KCU, МДж / м2

α-сплави

ВТ5

4,5 ... 6,2

1,2

0,9

0,3 Zr

700 ... 950

650 ... 850

12

0,4

BT5-I

4,3 ... 6,0

1,0

-

2 ... 3 Sn

700 ... 950

650 ... 850

12

0,45

псевдо-α-сплави

ОТ4-1

1,5 ... 2,5

-

-

0,7 ... 2 Μη

600 ... 750

470 ... 650

30

0,5

ОТ4

3,5 ... 5,0

-

-

0,8 ... 2 Mo

700 ... 900

550 ... 650

18

0,5

ВТ20

5,5 ... 7,0

0,8 ... 2,5

0,5 ... 2,0

1,5 ... 2,5 Zr

950 ... 1150

950 ... 1150

8

0,45

(Α + Р) -сплави

ВТ6

5,3 ... 6,8

3,5 ... 5,3

1100 ... 1150

1000 ... 1050

15

0,3

ВТ14

3,5 ... 6,3

0,9 ... 1,9

2,5 ... 3,8

0,3 Zr

1150 ... 1140

1080 ... 1300

8

0,5

ВТ16

1,6 ... 3,8

4,0 ... 5,0

4,5 ... 5,5

0,8 ... 1,2 Cr

1250 ... 1450

1100 ... 1200

5

0,5

ВТ22

4,4 ... 5,7

4,0 ... 5,5

4,0 ... 5,5

0,8 ... 1,2 Cr

1100 ... 1250

-

9

0,4

Примітка. Властивості сплавів ВТ6, ВТ14, ВТ22 наведені після гартування і старіння; інших - після відпалу.

і заливку сплавів у зв'язку з їх високою хімічною активністю здійснюють в середовищі нейтральних газів або в вакуумі. Ливарнісплави мають більш низькі механічні характеристики, ніж деформуються. Порошкові титанові сплави поки ще не знайшли широкого застосування через високу вартість виробництва і поганий оброблюваності.

Сплави на основі титану широко застосовуються в авіації, ракетній техніці, суднобудуванні, хімічній та інших галузях промисловості.

Легкоплавкие сплави. Бабіти

Бабіти - це легкоплавкі підшипникові сплави, що застосовуються для вкладишів підшипників ковзання. Метал вкладиша повинен володіти малим коефіцієнтом тертя, достатній зносостійкість і хорошою прірабативаемость (див. 2.6). Друге і третє вимога суперечать один одному. Висока зносостійкість забезпечується високою твердістю, а прірабативаемость досягається при низькій твердості. Одночасно ці вимоги задовольняються, якщо в структурі є тверда і м'яка фази. Після нетривалої роботи (підробітки) відбувається знос м'якої фази - основи, а на поверхню виступають тверді частинки, що забезпечують зносостійкість. При цьому між валом і вкладишем утворюються порожнечі, в яких утримується мастило.

Як бабітів використовують сплави системи "Рb - Sb", "Sn - Sb" та інші, а також сплави на основі цинку, леговані алюмінієм і міддю.

У сплавах системи "Pb - Sb" (див. Рис. 3.5) роль м'якої фази відіграє свинець (його твердість 3 IIВ), а роль твердої - сурма (30 НВ). Використовують заевтектичних сплави з вмістом Sb в кількості 16 ... 18%. Крім названих до складу бабітів можуть входити і інші легуючі елементи, наприклад мідь.

Бабіти (не так на цинковій основі) маркуються буквою "Б" і порядковим номером або додаткової буквою (наприклад, Б6, БН).

Цинкові сплави позначаються буквами "ЦАМ" і цифрами, що показують вміст алюмінію і міді. Наприклад, ЦАМ-10-5 (10% А1, 5% Сі, основа - Zn).

 
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук