Свойства титановых сплавов

В связи с высоким спросом на титан и титановые сплавы производство титана постоянно рас­ширяется.

Все титановые сплавы обладают низкими антифрикционными свойствами, поэтому для изготовления трущихся деталей машин не применяются.

Титановый сплав, легированный алюминием (4%), ванадием 03 %), хромом (11 %), имеет предел прочности в три раза выше, чем конструкционная легированная сталь.

При легировании сплава молибденом (до 30 %) сплав будет иметь высокую коррозионную стойкость в агрессивных средах (газ, кислота, щелочи). Высокие свойства сохраняются до температуры 400 °С.

Различают три вида титановых сплавов:

• -сплавы — чистый титан и сплав титана с алюминием, оловом и цирконием (ВТ5, ВТ5-1, ОТ4-1, ОТ4, ВТ4, ОТ4-2);

• -сплавы (ВТ15);

• + - сплавы (ВТ6, ВТ16, ВТЗ-1, ВТ8 и ВТ9 и др.).

По способам переработки в изделия титановые сплавы подраз­деляются на литейные и деформируемые.

Титановые литейные сплавы

Титановые литейные сплавы вы­пускают следующих марок: ВТ1, ВТ5Л,

ВТЗ-1Л, ВТ1Л, ВТ21Л. Они состоят из алюминия (до 6 %), хрома (до 2 %), молибдена (до 2 %) и ванадия (1,2%). Кроме того, в титановых литейных сплавах с небольшой массовой долей имеются кремний и железо.

Эта группа сплавов обладает высокими литейными свойствами: высокой жидкотекучестью, незначительными линейной (1 %) и объемной (3 %) усадками, малой склонностью к образованию го­рячих трещин, высокой плотностью отливок и практически от­сутствием ликвации.

Титановые литейные сплавы идут на изготовление фасонных отливок различной формы и труб. Их отливают в кокилях и обо­лочковых формах. Недостатками титановых литейных сплавов являются высокая химическая активность со всеми формовочными материалами и газопоглощаемость.

В связи с этим получение от­ливок проводят в среде нейтральных газов или в вакууме.

Титано­вые литейные сплавы закалке не подвергаются в связи с тем, что эта операция снижает пластичность и ударную вязкость деталей.

Олово, свинец, цинк и сплавы на их основе

Олово — металл серебристо-бе­лого цвета, относится к группе легкоплавких металлов.

Плот­ность олова при температуре 20 °С составляет 7,3 г/см³, проч­ность на растяжение — 15... 20 МПа (1,5... 2,0 кгс/мм²), твер­дость — 7,6 НВ и относительное удлинение — 40 %.

Высокая пластичность олова наблюдается только до температуры 170°С Олово обладает коррозионной стойкостью, не окисляется на воздухе, устойчиво в кислотах и воде. Эти свойства позволяют применять олово в пищевой промышленности, для лужения по­суды и кухонных котлов, тары, жести и различных антикоррози­онных покрытий.

Особенностью олова является то, что оно спо­собно при температуре выше 18 °С приобретать структуру -модификации — белое олово, при температуре ниже 18 °С переходит в -модификацию — серое олово.

При отрицательных температу­рах олово изменяет свою кристаллическую решетку, и металл самопроизвольно превращается в серый порошок, так называе­мую оловянную чуму (рисунок. 4), поэтому допускается кратковре­менное хранение технического олова при температуре не ниже 20 °С.

В случае обнаружения признаков оловянной чумы склады должны быть тщательно подметены, проветрены, а слитки от­правлены на переплавку.

Олово имеет очень низкую тепло- и электропроводность.

По ГОСТ 860—75 техническое олово выпускается в виде прут­ков по 0,25 кг и чушек по 5 и 25 кг следующих марок: ОВЧ-000, 01пч, 01, 02, 03 и 04.

В качестве примесей в олове находятся следующие химические элементы: висмут, железо, медь, мышьяк, свинец, сера и сурьма.

В чистом виде олово марки 01пч применяется для лужения кон­сервной жести, посуды для пищевых продуктов.

Остальные марки применяются для получения различных сплавов: припоев, бабби­тов, типографских и подшипниковых сплавов, бронз и др. Окси­ды олова используются для производства эмалей и красок.

Рисунок.4. Оловянная чушка (а) и оловянная чушка, разрушенная оловян­ной чумой (б)

Свинец — металл синевато-серо­го цвета, относится к легкоплавким металлам. Плотность свинца составляет 11,68 г/см³, температура плавления — 327 °С, твер­дость — 4 НВ и прочность — 16 МПа (1,6 кгс/мм²).

Металл мяг­кий, пластичный, имеет высокую деформируемость.

В настоящее время свинец широко применяется при изготовлении аккумуля­торов, кабелей, подшипниковых и типографских сплавов и при­поев.

Свинец является незаменимым изолятором в ядерной тех­нике, рентгеновских аппаратах, являясь одним из немногих ме­таллов, не пропускающих гамма-лучи. Свинец также применяется для этилирования бензина.

По ГОСТ 3778—98 технический свинец выпускается в виде чу­шек массой 30...40 кг или блоков массой до 1 т. В зависимости от химического состава существуют следующие марки: С000, С00, СО, CI, С2, СЗ.

Например, свинец марки С000 имеет массовую Долю чистого свинца 99,999 %, а свинец марки С3 — 99,9 %. При­месями являются следующие химические элементы: олово, сурьма, железо, магний, кальций и натрий. Олово и свинец, сплавля­ясь между собой, а также с висмутом и кадмием, образуют лег­коплавкие сплавы, которые широко применяются в качестве припоев, плавких предохранителей, анатомических слепков и ти­пографских шрифтов

Кроме того, свинец применяется для изго­товления охотничьей дроби и пуль, а также как присадочный ме­талл для производства бронз, припоев и баббитов.

Свинец выпускается в виде листов, лент, проволоки, труб блоков и монолитов различного назначения.

Кроме относительно чистого свинца по ГОСТ 1292—67 выпус­кается также сурьмянистый свинец (CCyl, ССу2, ССу3, ССу4 ССуА, ССуМ, ССуМТ) с массовой долей сурьмы 0,5 ...6,0 %. Сурьмянистый свинец применяется для изготовления подшипников скольжения и их вкладышей.

Цинк — металл синевато-белого цвета, плотностью 7,14 г/см³, температура плавления равна 419°С. Цинк обладает высокой хрупкостью, но при температуре 100... 150 °С имеет высокую пластичность, легко прокатывается, штампуется, вытягивается в проволоку. При окислении на воздухе на поверх­ности цинка образуется тонкая пленка углекислых солей, которая надежно защищает металл от дальнейшего окисления.

По ГОСТ 3640—94 технический цинк выпускается в виде чушек массой до 5 кг или 19... 21 кг, а также блоков массой до 1 т. Чушки выплавля­ются с пережимами, гладкие, заоваленные и полусферические.

В за­висимости от химического состава существуют следующие марки цинка: ЦВ00, ЦВ0, ЦВ, ЦО, ЦОА, ЦВ1, Ц1, Ц2 и ЦЗ.

Технический цинк используется в качестве анодов для гальвани­ческих покрытий, анодов для гальванических элементов, материала для типографических клише. Оксид цинка идет на изготовление бе­лил, эмали, глазури, стекла и т.д. Цинк также широко применяется для покрытия кровли в виде тонких рифленых и нерифленых листов.

Цинк и его сплавы обладают высокими литейными свойства­ми. Их используют для производства деталей в автомобильной, тракторной, радиотехнической промышленности. Наиболее вы­сокими технологическими и механическими свойствами облада­ют сплавы цинка с алюминием, магнием и медью.

Большое количество цинка идет на производство баббитов и припоев.

На основе цинка с добавлением легирующих элементов алю­миния, меди и марганца выпускается большая группа цинковых сплавов следующих марок: ЦАМ4, ЦАМ4-1, ЦАМ4-3, ЦАМ1 и др. Эти сплавы применяются для производства отливок литьем под давлением, а также листов, профилей методом прокатки и прес­сованием. Цинковые сплавы обладают высокими механическими свойствами. Предел прочности при растяжении о_в=250...460 МПа; относительное удлинение 8 = 2... 12% (относительное удлинение отдельных марок достигает 20...40 %); твердость 70... 120 НВ.