7.4 Титан и его сплавы

Титан – металл серебристо-белого цвета с плотностью 4,5 Мг/м³ и температурой плавления 1672 °С. Имеет две аллотропические модификации: -низкотемпературную с плотноупакованной гексагональной кристаллической решеткой и -высокотемпературную (выше 882°С) с кубической объемно-центрированной решеткой.

Титан легкий, прочный, тугоплавкий, более коррозионностойкий, чем нержавеющие стали за счет возникновения оксидной пленки TiO₂. Титан обрабатывается давлением в холодном и горячем состояниях, хорошо сваривается, но плохо обрабатывается резанием.

Механические свойства титана прежде всего определяются составом: чем он чище (меньше примесей), тем ниже прочность и выше пластичность.

Воздействие примесей на титан многообразно. Азот, кислород и водород снижают пластичность; углерод – ковкость и обрабатываемость резанием; углерод и кислород – коррозионную стойкость.

Высокий уровень механических свойств, хорошая технологичность, низкая плотность и коррозионная стойкость определяют области применения титана. Он используется в качестве раскислителя при выплавке ста лей, модификатора чугунов, в литейных алюминиевых и магниевых сплавах, при производстве твердых сплавов.

Сплавы первой группы ВТ4, ВТ5, ОТ4, ВТ 18 и другие в основном легируются алюминием, в некоторых из них содержится марганец, молибден, ниобий, кремний, олово, цирконий. Сплавы отличаются повышенной прочностью при комнатной и повышенных температурах, термически стабильны, обладают низкой технологической пластичностью, особенно при содержании алюминия более 5%. Сплавы термически не упрочняются, их подвергают рекристаллизационному отжигу (65О...85О°С). Механические свойства сплавов следующие: ...880 МПа,

Сплавы второй группы ВТ6, ВТ8, ВТ 14 и другие содержат алюминий, ванадий, молибден. Они характеризуются более высокой прочностью, которую можно повысить за счет закалки и старения; меньшей склонностью к водородной хрупкости, чем а-сплавы.

Сплавы третьей группы ВТЗ-1, ВТ22, ВТ 15 и другие наиболее пластичны, но наименее прочны.

Титановые сплавы применяются в химической промышленности, судостроении, машиностроении, авиации, ракетной технике, энергомашиностроении, в машинах и оборудовании легкой и пищевой промышленности. Они успешно используются в криогенной технике (аммиачные компрессоры, холодильные установки, центробежные насосы магистральных газопроводов для северных нефтедобывающих районов, емкости для хранения жидкого водорода, азота, гелия и т.д.).

7.5 Подшипниковые сплавы и материалы

Подшипниковыми называют сплавы и материалы, предназначенные для уменьшения трения и износа в трущихся деталях машин и механизмов (подшипники, втулки и т. п.). Детали, изготовленные из этих материалов, обладают низким коэффициентом трения, хорошем прирабатываемостыо, высокой теплопроводностью и теплоемкостью, способностью удерживать на своей поверхности слой смазки, малой способностью к «схватыванию» с сопряженной деталью и устойчивостью против коррозии.

Подшипниковые сплавы и материалы делят на металлические и неметаллические. К металлическим относят легкоплавкие сплавы на основе олова, свинца, цинка и алюминия (их называют еще баббитами), а также бронзы и антифрикционные чугуны; к неметаллическим – пластмассы, древесину, резины и др. Кроме того, в качестве антифрикционных применяют пористые спеченные материалы.

Баббиты для обеспечения антифрикционных свойств должны обладать неоднородной (гетерогенной) структурой, характеризующейся наличием твердых включений в мягкой (пластичной) основе. Такая структура обеспечивает быструю приработку трущихся деталей и образование сети микроскопических каналов, по которым циркулирует смазка и уносятся продукты износа.

Лучшими являются оловянно-сурьмяные баббиты марок Б83 и В89; в них основой служит олово, содержат 7,25... 10 % сурьмы и 2,5...6,5 % меди. Характеристики баббитов следующие: прочность 90МПа, а пластичность 8 – 6...9 %, температура плавления сплавов 380 и 342°С соответственно.

Для подшипников скольжения на железнодорожном транспорте, в дизелях, газовых двигателях и других используются баббиты на основе свинца, содержащие в небольших количествах кальций, натрий и магний (БКА, БК2иБК2Ш).

Следующими по значимости являются цинковые подшипниковые сплавы ЦАМ10-5, ЦАМ5-10 и др., содержащие цинк, алюминий и медь и имеющие температуры плавления 395 и 500 °С соответственно.

Применяются также специальные алюминиевые баббиты марок АСС6-5, АСМ, АН2,5 и др., содержащие кроме алюминия сурьму, свинец, магний или никель. Они обладают (по сравнению с другими баббитами) более высокими механическими свойствами ,

Коэффициенты трения баббитов изменяются от 0,005 до 0,009.