Классификация титана и его сплавов.

Технически чистый титан имеет достаточно низкую прочность (550 Мпа), поэтому области его применения ограничены.

Введение легирующих элементов позволяют обеспечить большую прочность, достаточную пластичность и вязкость.

Титановые сплавы имеют очень широкий диапазон структур, который обусловлен полиморфизмом титана.

При охлаждении при температуре 882С происходит превращение b (ОЦК) фазы в a (ГПУ) фазу и наоборот при нагреве ГПУ решетка превращается в ОЦК. Это температура полиморфного превращения.

Легирующие элементы могут повышать или понижать эту температуру. Поэтому их разделяют на α -стабилизаторы и β - стабилизаторы.

В целом сплавы можно разделить по структуре на 5 групп:

1) a-титановые сплавы, структура которой представлена a-фазой. Они легированы Al, Ga, O,N,C. ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ5, ПТ-7М.

2) Псевдо -a-титановые сплавы, структура которой представлена a-фазой и небольшим количеством b-фазы (не более 5%). Содержат также b-стабилизаторы( Mo,Cr,V, Mn, Nb,Fe, Cu, Ta, ). ОТ4-1, ОТ4, ВТ4, ТС5, ВТ20. Обе эти группы относятся к коррозмонно-стойким сплавам, но имеют невысокую пластичность и прочность )900-1000 Мпа).

3) (a + b) титановые сплавы, структура которых представлена обеими фазами. Они упрочняются закалкой и старением, имеют прочность от1100 до 1300 Мпа :ВТ6, ВТ3-1, ВТ8, ВТ9, ВТ14, ВТ16, ВТ23.

4) Псевдо b титановые сплавы со структурой в отожженном состоянии, представленной a-фазой и большим количеством b-фазы. В этих сплавах закалкой или нормализацией с температур b-области можно легко получить однофазную b-структуру. ВТ19,ВТ35, ВТ32.

5) b- титановые сплавы, структура которых представлена термодинамически стабильной b-фазой. (прочность достигает 1500 Мпа) ВТ30, ВТ15, ВТ32, ТС-6.

По способу получения заготовок различают деформируемые и литейные титановые сплавы.

По назначению разделяют:

А)конструкционные общего назначения;

Б)жаропрочные;

В)коррозионно-стойкие;

Г) криогенного назначения.

Термическая обработка титана и его сплавов.

Для титана и его сплавов применяют следующие виды термообработки: отжиг, закалку, старение, а также ХТА и ТМО.

Титан и a-титановые сплавы подвергают отжигу для снятия нагартовки, обусловленной пластической деформацией. Температура обязательно ниже Тпп и не выше температуры рекристаллизации сплава.

Отжиг (a + b) сплавов сочетает элементы отжига 1 и 2 рода

Температурапростогоотжига составляет около 800С.

Используют изотермический отжиг, который заключается в нагреве до высоких температур (850-950С), охлаждение до 500-650С и выдержке при этих температурах с последующим охлаждением на воздухе. Такой отжиг обеспечивает хорошее сочетание высокой прочности, жаропрочности и пластичности.

Двойной отжиг отличается от изотермического тем, что после высокотемпературного нагрева сплав охлаждают до комнатной температуры, а потом уже вновь нагревают до температуры второй стадии. В итоге двойной отжиг обеспечивает более высокую прочность при пониженной пластичности.

Для уменьшения остаточных напряжений, образующихся при различных технологических операциях, например при механической обработке, сварке и т.д., применяют неполный отжиг (450-650С).

Упрочнение двухфазных сплавов достигается при закалке и старении.

Температура закалки промышленных сплавов определяется тем, какие метастабильные фазы образуются: более a’ или a”.

Они имеют отличную по параметрам кристаллическую решетку.

Распад a’^,- фазы( мартенсита) при старении не приводит к заметному упрочнению, в то время как распад a” – дает сильное упрочнение.

В b- сплавах закалка на b- фазу.

Последующее после закалки старение обычно при температурах 500-600С, при котором распад мартенситных или b-фазы происходит с образованием дисперсных частиц a-фазы, за счет которой обеспечивается упрочнение.

В настоящее время, хотя и ограниченно, применяют термомеханическую обработку (НТМО и ВТМО).

Для двухфазных сплавов это эффективно, так как прочность повышается на 5…30% по сравнению со стандартной термообработкой закалкой и старением.

Из всех видов ХТО для титана и его сплавов широко применяют азотирование и оксидирование.