Промислові титанові сплави - все про металургію
У промисловості титан знаходить застосування головним чином у вигляді сплавів. Титан існує в двох модифікаціях: до температури 880 ± 20 ° у вигляді альфа-фази і має гексагональну кристалічну решітку. При більш високих температурах титан переходить в бета-фазу, що має грати об'ємно-центрованої куба.
Добавка різних елементів по-різному впливає на температуру переходу альфафази титану в бета-фазу Деякі елементи, звані стабілізаторами альфафази, сприяють підвищенню температури переходу альфафази в бета-фазу, інші елементи, звані стабілізаторами бета-фази, сприяють зниженню температури переходу альфа-фази в бета-фазу. Крім цього, існують елементи, які знижують температуру переходу альфа-фази в бета фазу, але сплави титану з цими елементами, досягнувши певної, так званої евтектоїдной, температури, при подальшому охолодженні зазнають перетворення, при яких бета-фаза повністю розпадається, утворюючи альфа- фазу і проміжну гамма-фазу, збагачену легирующим елементом.
На рис. 36 показані різні типи діаграм стану утворених титаном з добавками легуючих елементів. На рис. 36, а наведена діаграма стану з елементами, стабілізуючими альфа-фазу; до них відносяться алюміній, кисень, азот, вуглець; на рис. 36, б - діаграма стану з елементами, стабілізуючими бета-фазу. До цих елементів належать молібден, ванадій, ніобій, тантал. На рис. 36, в приведена діаграма стану з елементами, що утворюють евтектоід. До цих елементів відносяться залізо, вольфрам, марганець, кремній, нікель мідь.
Сплави типу альфа
З стабілізаторів альфа-фази алюміній є єдиною легирующей добавкою, яка, збільшуючи міцність сплаву, не знижує різко пластичності сплаву. Всі інші стабілізатори - кисень, азот і вуглець - навіть в невеликих кількостях призводять до різкого підвищення міцності і зниження пластичності титану. Подвійні сплави титану з алюмінієм містять до 7% алюмінію, сплави, що містять алюмінію більше 7%, мають горячеломкостью при температурах понад 850 °. Алюміній додається також в потрійні сплави титану, так як його присутність в сплаві покращує зварюваність.
Сплави типу бета
Легування титану залізом, марганцем, хромом, молібденом знижує температуру перетворення альфа фази в бета-фазу і уможливлює існування бета-фази при низьких температурах. Однак сплави бета-титану не знайшли промислового застосування; всі сучасні промислові сплави титану мають змішану структуру альфа- і бета-фаз.
Сплави типу альфа - бета
До числа промислових титанових сплавів цього типу відносяться сплави з марганцем, хромом, залізом, молібденом, ванадієм. У США відомі сплави, що містять 4% Al і 4% Mn; подвійні сплави титану з 7% Mn, 3% Al і 5% Cr і з 6% Al, 4% V, 3% Mn, по 1% заліза, хрому, молібдену і ванадію; 2% Cr, 2% Fe, 2% Mo, 5% Al, 1% Cr, 1,25% Fe і 1,5% Mo, а також ряд інших.
Отримання сплавів дугового плавкою проводиться шляхом добавки легуючих елементів в електрод при першій переплавки губки. Друга переплавлення отриманого злитка, який в цьому випадку є електродом, що витрачається, сприяє найбільш рівномірному розподілу легуючої добавки як по перетину, так і по висоті злитка.
Застосування титанових сплавів
Титанові сплави немагнітних і мають високі механічні властивості і корозійну стійкість, а також малою питомою вагою. Висока механічна міцність титанових сплавів в поєднанні з малою питомою вагою дає питому міцність вищу, ніж питома міцність сплавів з інших промислових металів.
Титанові сплави застосовуються в авіаційній промисловості, суднобудуванні, ракетній техніці і різних галузях машинобудування. Застосування в авіації титанових сплавів визначається їх малою питомою вагою, високою міцністю.
Застосування титанових сплавів в суднобудуванні пояснюється високою корозійної стійкістю титанових сплавів в морській воді; ця галузь промисловості, можливо, буде основним споживачем титанових сплавів.
Крім того, титан знаходить застосування в спеціальному і особливо хімічному машинобудуванні, де висока корозійна стійкість титанових сплавів особливо цінна.