4.3. Титан и его сплавы

Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см³. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680^oС. Чистый иодидный титан, в котором сумма примесей составляют 0,05…0,1 %, имеет модуль упругости 112 000 МПа, предел прочности около 300 МПа, относительное удлинение 65%. Наличие примесей сильно влияет на свойства. Для технического титана ВТ1, с суммарным содержанием примесей 0,8 %, предел прочности составляет 650 МПа, а относительное удлинение – 20 %.

При температуре 882^oС титан претерпевает полиморфное превращение, –титан с гексагональной решеткой переходит в – титан с объемно-центрированной кубической решеткой. Наличие полиморфизма у титана создает предпосылки для улучшения свойств титановых сплавов с помощью термической обработки.

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими:

• сочетание высокой прочности ( МПа) с хорошей пластичностью ( );

• малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;

• хорошая жаропрочность, до 600…700^oС;

• высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.

Однородные титановые сплавы, не подверженные старению, используют в криогенных установках до гелиевых температур.

В результате легирования титановых сплавов можно получить нужный комплекс свойств. Легирующие элементы, входящие в состав промышленных титановых сплавов, образуют с титаном твердые растворы замещения и изменяют температуру аллотропического превращения.

Элементы, повышающие температуру превращения, способствуют стабилизации — твердого раствора и называются –стабилизаторами, это – алюминий, кислород, азот, углерод.

Элементы, понижающие температуру превращения, способствуют стабилизации – твердого раствора и называются – стабилизаторами, это – молибден, ванадий, хром, железо.

Кроме – и –стабилизаторов различают нейтральные упрочнители: олово, цирконий, гафний.

В соответствии с влиянием легирующих элементов титановые сплавы при нормальной температуре могут иметь структуру или .

Сплавы на основе титана можно подвергать всем видам термической обработки, химико-термической и термомеханической обработке. Упрочнение титановых сплавов достигается легированием, наклепом, термической обработкой.

Часто титановые сплавы легируют алюминием, он увеличивает прочность и жаропрочность, уменьшает вредное влияние водорода, увеличивает термическую стабильность. Для повышения износостойкости титановых сплавов их подвергают цементации или азотированию.

Основным недостатком титановых сплавов является плохая обрабатываемость режущим инструментом. По способу производства деталей различаются деформируемые (ВТ 9, ВТ 18) и литейные (ВТ 21Л, ВТ 31Л) сплавы.

Области применения титановых сплавов:

• авиация и ракетостроение (корпуса двигателей, баллоны для газов, сопла, диски, детали крепежа);

• химическая промышленность (компрессоры, клапаны, вентили для агрессивных жидкостей);

• оборудование для обработки ядерного топлива;

• морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок);

• криогенная техника (высокая ударная вязкость сохраняется до –253^oС).

Таблица 16

Детали из цветных металлов и сплавов, применяемые в машиностроении

№ п/п	Наименование деталей	Марка материала
1.	Карбюраторные детали	АЛ6
2.	Арматура двигателей	ОЦС6-63
3.	Гайки ходовых винтов	ОСЦ5-7-12
4.	Гайки ходовых винтов зубонарезных станков	БрОФЮ-1
5.	Подшипники шпинделей	БрОЩО-2
6.	Подшипники ходовых винтов токарно-винторезного станка 1И611П	БрСЗО
7.	Подшипники металлорежущих станков (V до 10 м/с)	ОЦС6-6-3
8.	Червячные колеса металлорежущих станков	БрАЖ9-4
9.	Венцы червячных колес	ОЦС6-6-3
10.	Винтовые (семиодальные) колеса станков	БрАЖ9-4
11.	Пружины	БрОФ6,5-0,5
12.	Прокладки в подшипниках и втулках	БрОЦС4-4-2,5
13.	Седла клапанов двигателей, втулки	БрАЖ9-4
14.	Втулки выпускных клапанов	БрАЖН 10-4-4
15.	Теплостойкая арматура, работающая при повышенных температурах	БрАМЦ 92
16.	Горячие штамповки	АК6, АК8
17.	Поршни	АЛ5
18.	Детали двигателей, работающих при повышенных температурах	В95
19.	Ответственные детали авиационных двигателей	Д16Т
20	Радиаторные трубы	Л96
21.	Уплотнительные кольца радиаторов	Л68
22.	Втулки шарикоподшипников	ДС56-1Л
23.	Червячные винты	ЛАЖСМЦ66-6-3-1
24.	Втулки, арматура, работающая в агрессивной среде (морская вода)	ЛА67-2.5
25.	Арматура, работающая в морской воде под давлением до 25 ат/см2	БрОЦСК37-5-1
26.	Вкладыши подшипников	БрОЦС5-5-5
27.	Шестерни, втулки, работающие при больших удельных давлениях	БрОЮ-11