Оглавление:
Титановые сплавы
- Во многих отделах новой технологии широко применяются конструкционные сплавы на основе Ti с удельной прочностью, превышающей железо, а также алюминиевые и магниевые сплавы. Ti представляет собой металл с низкой плотностью (4,5 / Кали) и значительной температурой плавления (1665 С), и существует в 2 полиморфных модификациях с различными атомными решеточными структурами.
(882°с) Ti существует в виде модификации кристаллической решетки G12, а выше этой температуры-в виде модификации 8 решетки K8. Период решетки а-ти: а= 0.29503–0.00004 Нм, с — = 0.46831 -? 4-0. 00004 Нм, С / а = 1.5873 -?0.0004. Период решетки? — Ti: 900±5°C при a = 0,33132 Нм; а = 0,3°±0,0003 Нм при 20°. В машиностроении используются технические ти Вт 1-1 и 2 марок ВТ1-2(таблица 12.5). Таблица 125 Состав
Ниже температуры полиморфного превращения Людмила Фирмаль
Технического Гитера N механические свойства (ГОСТ 9853-61） Милка шуггин%(солей, не«в.«Мл / л»*.% / / О. МН.＃ Нисколько. ВТ1-1 0.1%с; 0.15％о;; 0.04 НТ; 0.3%Ге•150-600 25-30 500 ВТ1-2 0,15%Si: 0,015% H, 550 — ’50 20-25 450 Титан образуется путем легирования Ti с различными другими metals. AI, Cr, Eg, Mn, Mo, Sri, V являются наиболее важными. 12.17 показано влияние некоторых из этих факторов на прочность. Из рисунка видно, что максимальный усиливающий эффект оказывает она, а минимальный усиливающий эффект-V. 12.18 показывает эффект. А1 в сочетании с добавлением Sn к прочности Ti.
Легирующие элементы, е.’л’ 12 17 влияние некоторых элементов на прочность Ti Рисунок 12 18.Эффект от ЗП и Л1 на прочность титанового сплава Все известные двухфазные диаграммы сплавов на основе Ti разделены на 3 большие группы по свойствам жидкофазных линий и твердофазных линий вблизи ординаты Ti (около 30-40% от массы легирующей примеси). 1.
- Система, обеспечивающая непрерывный твердый раствор легирующего вещества £ — Ti： а) неограниченная растворимость легирующего вещества в a-Ti (Zr и Hf); б) ограниченная растворимость легирующей примеси a-TI и существование стабильной{3-фазы после достижения определенной критической концентрации (V, Nb, Ta, Mo). c) ограниченная растворимость легирующей добавки в a-ti в присутствии 3 соосаждения твердых растворов с выделением интерметаллидной фазы(СГ). 2.
Эвтектические системы с химическими соединениями： а) ограниченная растворимость легирующего вещества в A-и p-Ti при эвтектоидном разложении 3 твердых растворов с выделением интерметаллической фазы (Si, Mn, Fe, Ni, Cu и других металлов, а также H2);; b) ограниченная растворимость легирующих веществ в 3 твердых растворах (B, Ce, La)при разложении перитеида, a-и{5-T1. 3.Перитектическая кристаллическая система, содержащая химические соединения： а) (O2, N2）; Б) перитеидное превращение твердого раствора 3 (с, А1）; в) эвтектоидное разложение твердого раствора B (W).
простая перитектика Людмила Фирмаль
Помимо диаграммы состояния большое значение для разработки титановых сплавов имеют следующие элементы: а) зависит от характера образующегося твердого раствора, соотношения атомного диаметра элемента; элементы с меньшим атомным размером(H2,O2, N2, C) образуют интерстициальный раствор. Элемент с атомным диаметром, близким к Ti (AI, Cr, Mo) — замещенный раствор; б) влияние аддитивных элементов на температуру полиморфного превращения (легирующие добавки к Ti делятся на 3 группы); все эти металлы (кроме AG и Sn) снижают температуру превращения Ti (в некоторых случаях их обычно называют β-стабилизаторами).
АИ относится к группе А-стабилизаторов, увеличивая ее. О преобразование, преобразование с повышением температуры, О2, N2 и C, также относятся к а-стабилизатор. Sn, Zr, Ge оказывают незначительное влияние на температуру превращения Ti, так называемого нейтрального элемента. в) скорость прохождения£-и a-превращений Полиморфа; в сплавах Ti, содержащих 3 стабилизатора, промежуточная ω-фаза образуется при превращении нестабильной части фазы, что приводит к охрупчиванию при определенных условиях охлаждения, но в некоторых случаях 3-фазное превращение происходит очень быстро, поэтому оно не фиксируется вообще при быстром охлаждении, и сплав становится хрупким). Все легирующие элементы и примеси, обусловленные действием на Ti, по характеру твердого раствора, влиянию на температуру и скорости полиморфного превращения можно классифицировать по схеме, приведенной на Рис.5. 12.19.
Введение элемента связано с вредными примесями, а замена элемента связана с полезными легирующими добавками. Легирующие элементы растворяются в Ti или образуют металл. Пустые соединения. Легирование повышает прочность, но в некоторых случаях снижает пластичность. Наиболее важную роль играют A1.It повышает термостойкость и придает свариваемость титановым сплавам. Поэтому он используется в качестве легирующего компонента всех титановых сплавов. Cr, Mn и Fe обеспечивают высокие прочностные свойства титановых сплавов при сохранении хорошей пластичности. Однако, dl 11- Рисунок И2. классификация легирующих элементов и примесей, влияющих на 19 Ti Рисунок И2. 20 влияние различных элементов на механические свойства Ti (сплошная линия a0, пунктирная линия-5）
При работе в высокотемпературных условиях (400°С и выше) сплав, содержащий эти элементы, становится хрупким в результате эвтектоидного разложения твердого раствора. МО и в, которые хорошие сплавляя добавки, стабилизируют сплав повлиянный на хрупкостью. Поэтому добавление 1-2% МО к сплаву предотвращает хрупкость даже при температуре 450°С. Если содержание титанового сплава превышает 0,015% H2, то чувствительность к концентрации напряжений будет высокой, а вязкость будет снижена. Рисунок 12.21: схема классификации титанового сплава по анаграмме состояния Рис. 12.22.Микроструктура титанового сплава： а-ВТЗ(х200). б-ВГВ(HZYu）
На рисунке 12.20 показано влияние различных элементов на механические свойства Ti. Все титановые сплавы можно классифицировать на 3 группы: структуры, смешанные структуры на -£, и структура ’я(рис. 12.21). однофазные сплавы со структурой a-Ti включают сплавы Ti, содержащие Al, Sn, О2, N2 и С. Повышают температуру полиморфного превращения и повышают стабильность фазы А. Это системы Ti и Ti-Al. К этой группе относится, например, сплав ВТ5(рис. 12.22, а).Такой сплав сохраняет достаточную прочность до 650 градусов Цельсия. После термообработки они не становятся хрупкими и обладают хорошей свариваемостью. Однако сплавы этого типа требуют значительных усилий при обработке давлением из-за низкой пластичности. однофазные сплавы со структурой p-Ti включают сплавы Mn, Fe, Cr, Mo и V Ti.
Снижает температуру полиморфного превращения и повышает стабильность 0 фазы. Это системы Ti-AI-Mo-Cr. Ti-Cr и другие Эти сплавы сохраняют прочность до 540°с, обладают высокой пластичностью и не требуют термообработки для упрочнения. Однако из-за отсутствия легирующих элементов они не находят широкого применения, так как обладают особой чувствительностью к примесям. 2-фазные сплавы, которые имеют в своей структуре а-фазные и 3-фазные кристаллы, содержат большинство используемых сплавов Ti. Он содержит 3-6% AI и 3-9% 3-фазных стабилизирующих элементов. Это системы: ти — Ас — КР; ти — а)—МН; ті — Аl — МО; ти — Аш — Ви, и соавт. В эту группу входят, например, сплавы ВТ6(рис. 12.22, б).Этот тип сплава имеет высокую прочность и отличную пластичность при комнатной температуре.
Они подвергаются термической обработке, но при недостаточном контроле может появиться хрупкость. Существенным недостатком является то, что прочность поддерживается только до 430°С. Промышленные сплавы Ti обычно содержат несколько легирующих элементов(постоянная примесь неизбежно содержится). как известно, легирование является достаточно эффективным средством повышения механических свойств Ti. Поэтому некоторые титановые сплавы обладают достаточной пластичностью и высокой прочностью в отожженном состоянии. Для повышения прочности многие титановые сплавы проходят термообработку, состоящую из закалки 700-950°С в воде и искусственного старения при температуре 480-550°С. старение при температурах ниже 430°с недопустимо из-за резкого увеличения brittleness.
By изменяя температуру закалки и старения, можно получить различные свойства титановых сплавов(табл. 12.6.） Таблица 12.6 химический состав и механические свойства Кованый титановый сплав (гос!) в отожженном или горячекатаном состоянии 10994-64） Химический состав сплава Me / x <4.%ц.%А, МН / м * А1 Мп другие VT4 4.0-5.0 1.0-2.0 «00-900 15-22 200-300 От4. 2.0-3.5 1.0-2.0-700-850 15-40 250-550 От4.-1 1.0–2.5 0.8—2.0-700-850 15-40 250-550 ВТ5. 4.0-5.5 860-950 12-25 300-450 ВТ5.-1 1.0-5.5- ЗП 2.0-3.0 800-950 12-25 300-450 VT6 5 0 ДО 6.5 V 3.5-4.5 900-1000 8-13 300-450 Смешанный сплав а-ф-Дж3 главным образом использован в индустрии. Исключение составляют только технический Титан VT1 и сплавы VT5 и BT5-J.
Смотрите также:
| Жаростойкость и жаропрочность сталей и сплавов | Рессорно-пружинные стали |
| Жаропрочные и жаростойкие стали | Подшипниковые стали |
