95. Титан и его сплавы. Состав, свойства

Титан – серебристо-белого цвета с плотностью 4,5 г/см³. В чистом виде он обладает умеренной твердостью, поэтому в промышленности преимущественно используются его соединения — титановые сплавы.

Состав:

Титановые сплавы получают путем легирования чистого титана различными металлическими и неметаллическими элементами. В качестве легирующих добавок чаще всего используют алюминий, ванадий, молибден, хром, олово и цирконий.

Примеси внедрения (кислород, водород, азот) даже в минимальных количествах способны критически снизить пластичность титановых сплавов, поэтому их содержание тщательно контролируется на всех этапах производства. 

Свойства:

• Высокая удельная прочность — соотношение прочности к массе. При плотности всего 4,5 г/см³ сплавы обеспечивают прочность на растяжение от 300 до 1500 МПа в зависимости от марки. Термическая обработка методами закалки и старения позволяет повысить этот показатель до 2000 МПа.

• Коррозионная стойкость — при контакте с кислородом на поверхности титана мгновенно образуется плотная оксидная пленка диоксида титана, которая обеспечивает защиту от агрессивных сред. Эта пленка устойчива к морской воде, большинству кислот и щелочей.

• Температурная устойчивость — материал сохраняет прочность при температурах до 500–600°C, что позволяет использовать его в авиационных двигателях.

• Биосовместимость — титан и его сплавы биоинертны — они не вызывают токсических реакций и не отторгаются организмом человека.

80. Нержавеющая сталь. Состав, свойства, применение

Нержавеющая сталь — легированный сплав железа с хромом, устойчивый к окислению и разрушению под воздействием влаги, кислот, щелочей и других агрессивных факторов окружающей среды.

Состав:

• Хром — основной антикоррозийный элемент, образует тонкую оксидную пленку на поверхности металла. Минимум — 10,5%, в некоторых марках — до 27%.

• Никель — делает структуру аустенитной — прочной, немагнитной, пластичной, повышает стойкость к кислотам, улучшает свариваемость. Содержание — от 8 до 20%, в зависимости от марки.

• Углерод— отвечает за прочность и твердость, но слишком высокий процент может снизить коррозионную стойкость.

Свойства:

• Коррозионная стойкость — благодаря наличию хрома на поверхности металла формируется пассивная оксидная пленка, которая препятствует разрушению материала под воздействием влаги, кислот и щелочей.

• Прочность — нержавеющие стали относятся к высокопрочным материалам, выдерживающим значительные статические и динамические нагрузки. Уровень прочности зависит от марки материала, его термообработки и структуры.

• Температура плавления— варьируется в пределах 1400–1530 °C в зависимости от химического состава сплава.

• Проводимость — нержавеющая сталь обладает низкой тепло- и электропроводностью по сравнению с чистыми металлами, например, такими как медь или алюминий.

• Магнитные свойства — реакция на магнитное поле зависит от структуры стали: мартенситные и ферритные стали относятся к магнитным, аустенитные стали — немагнитные или слабомагнитные, но могут становиться магнитными после холодной деформации.