Page 7 - machining_titanium_rus_metric

СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

В металлообработке под словом «титан» подразумевается не столько чистый титан,
сколько его сплавы. По большей части промышленность потребляет только сплавы.
Легирование титана направлено на получение новых сплавов с различными свойствами
и возможностью термообработки некоторых из них. Типовые легирующие элементы –
алюминий, ванадий, молибден, железо, хром и другие. Даже небольшая доля этих
элементов может резко изменить свойство сплава. СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

Чистый титан может существовать в двух кристаллических формах: низкотемпературная
α-фаза с гексагональной плотноупакованной кристаллической решеткой
и высокотемпературная β-фаза с объемно-центрированной кубической решеткой.
Легирующие элементы в титановых сплавах приводят к увеличению α-фазы или β-фазы.
Элементы, которые усиливают или стабилизируют фазу называются стабилизаторами:
α-стабилизаторы или β-стабилизаторы. Например, алюминий, азот и свинец –
α-стабилизаторы, а ванадий и молибден – β стабилизаторы. Некоторые элементы,
добавляемые в титановые сплавы, не усиливают ни α- , ни β-фазу, но они важны
как «нейтральные» элементы, которые придают сплаву определенные свойства.

По металлургическим характеристикам титан делится на следующие группы:
• Коммерчески чистый титан (нелегированный), обладающий хорошей коррозионной
стойкостью, но низкой прочностью.
• α-сплавы (альфа-сплавы), состоящие только из α-фазы и имеющие множество
α-стабилизаторов, которые характеризуются сохранением прочности при относительно
высоких температурах.
• Псевдо-α-сплавы (псевдо-альфа-сплавы), которые представляют собой α-сплавы
с небольшим добавлением β-стабилизаторов и имеют хорошее сопротивление ползучести
при рабочих температурах 450 ° C -550 ° C.
• α-β-сплавы (альфа-бета-сплавы), пожалуй, самая распространенная группа, которая
представляет собой тип смеси обеих фаз и содержит α- и β-стабилизаторы. Сплавы этой
группы пригодны для термической обработки и старения для повышения прочности.
• β-сплавы (бета-сплавы) включают достаточно большое количество β-стабилизаторов
для получения структуры β-фазы после обработки или даже в некоторых случаях –
охлаждения. Группа характеризуется высокой прокаливаемостью и, следовательно,
высокой прочностью. Однако увеличение количества легирующих элементов приводит
к повышению плотности. Кроме того, увеличение прочности при термообработке
на твердый раствор и старении приводит к снижению пластичности.

Псевдо-β-сплавы (псевдо-бета-сплавы) иногда отделены от группы, потому
что они не сохраняют структуру β-фазы после обработки полностью.

Как правило, α-сплавы имеют лучшую пластичность, а β-сплавы – высокую прочность.
α-β-сплавы по характеристикам находятся между ними (Рис. 1).

Существуют разные кодовые системы для обозначения титана. Например, Американское
общество по испытанию материалов (ASTM) использует метод нумерации сплавов: сплав 1,
сплав 2…, сплав 12...

В данном руководстве используется система обозначения по химическому составу,
где показано процентное содержание основных легирующих элементов в сплаве.
Например: «Ti6Al4V» или «Ti-6Al-4V» означает, что титановый сплав содержит 6%
алюминия (Al) и 4% ванадия (V). Количество других легирующих элементов невелико,
при необходимости его можно найти в подробном описании сплава. Оставшийся
компонент – титан.

5