Загальна інформація про Титан та його сплави від металоторгових компаній в Україні.
Характеристики фізико-механічних властивостей титану (ВТ1-00)
Щільність r кг/м 3
Коефіцієнт лінійного розширення a×10 -6 град -1
Теплопровідність l, Вт/(м × град)
Межа міцності при розтягуванні s, МПа
Умовна межа плинності s 0,2,МПа
Питома міцність (s/r × g)× 10 –3 , км
Відносне подовження d, %
Відносне звуження Y, %
Модуль нормальної пружностіЕ'10 -3, МПа
Модуль зсувуG'10 -3, МПа
Коефіцієнт Пуассона m,
Ударна в'язкість KCU, Дж/см 2
Титан має дві поліморфні модифікації: a-титану з гексагональною щільноупакованою решіткою з періодамиа= 0,296 нм,с= 0,472 нм і високотемпературну модифікацію b-титану з кубічною об'ємно-центрованою решіткою з періодома= 0,332 нм при 900°С. Температура поліморфного a«b-перетворення становить 882°С.
Механічні властивості титану суттєво залежать від вмісту домішок у металі. Розрізняють домішки застосування - кисень, азот, вуглець, водень і домішки заміщення, до яких належать залізо і кремній. Хоча домішки підвищують міцність, але одночасно різко знижують пластичність, причому найбільш сильну негативну дію надають домішки застосування, особливо гази. При введенні лише 0,003 % Н, 0,02 % N або 0,7 % О титан повністю втрачає здатність до пластичного деформування і крихко руйнується.
Особливо шкідливий водень, що викликає водневу крихкість титанових сплавів. Водень потрапляє в метал при плавленні та подальшій обробці, зокрема при травленні напівфабрикатів. Водень малорозчинний в a-титані і утворює пластинчасті частинки гідриду, що знижує ударну в'язкість і особливонегативно виявляється у випробуваннях на уповільнене руйнування.
Промисловий спосіб виробництва титану полягає у збагаченні та хлоруванні титанової руди з подальшим його відновленням із чотирихлористого титану металевим магнієм (магнійтермічний метод). Отриманий цим методомтитан губчастий(ГОСТ 17746-79) залежно від хімічного складу та механічних властивостей випускають наступних марок: ТГ-90, ТГ-100, ТГ-110, ТГ-120, ТГ- 130, ТГ-150, ТГ-ТВ (див. табл. 17.1). Цифри означають твердість за Брінеллем НВ, ТБ - твердий.
Для отримання монолітного титану губка розмелюється в порошок, пресується і спікається або переплавляється в печах дугових у вакуумі або атмосфері інертних газів.
Механічні властивості титану характеризуються гарним поєднанням міцності та пластичності. Наприклад, технічно чистий титан марки ВТ1-0 має: s = 375-540 МПа, s 0,2 = 295-410 МПа, d³20 %, і за цими характеристиками не поступається ряду вуглецевих і Cr -Nі корозійностійких сталей.
Висока пластичність титану в порівнянні з іншими металами, що мають ГПУ-решітку (Zn, Mg, Cd), пояснюється великою кількістю систем ковзання та двійника завдяки малому сотненнюс/а= 1,587. Очевидно, із цим пов'язана висока холодостійкість титану та її сплавів (докладніше див. гл. 13).
При підвищенні температури до 250°С міцність титану знижується майже вдвічі. Однак жароміцні Ti-сплави за питомою міцністю в інтервалі температур 300-600 ° С не мають собі рівних; при температурах вище 600°С сплави титану поступаються сплавам на основі заліза та нікелю.
Титан має низький модуль нормальної пружності (Е= 110,25 ГПа) - майже в 2 рази менше, ніж у заліза та нікелю, що ускладнює виготовлення жорсткихконструкцій.
Титан належить до хімічно активних металів, проте він має високу корозійну стійкість, так як на його поверхні утворюється стійка пасивна плівка TiO2, міцно пов'язана з основним металом і виключає його безпосередній контакт з корозійним середовищем. Товщина цієї плівки зазвичай сягає 5-6 нм.
Завдяки оксидній плівці, титан та його сплави не кородують в атмосфері, у прісній та морській воді, стійкі проти кавітаційної корозії та корозії під напругою, а також у кислотах органічного походження.
Виробництво виробів з титану та його сплавів має низку технологічних особливостей. Через високу хімічну активність розплавленого титану його плавку, розлив і дугове зварювання виробляють у вакуумі або в атмосфері інертних газів.
При технологічних та експлуатаційних нагріваннях, особливо вище 550–600 °С, необхідно вживати заходів для захисту титану від окиснення та газонасичення (альфований шар) (див. гл. 3).
Титан добре обробляється тиском у гарячому стані та задовільно у холодному. Він легко прокочується, кується, штампується. Титан та його сплави добре зварюються контактним та аргонодуговим зварюванням, забезпечуючи високу міцність та пластичність зварного з'єднання. Недоліком титану є погана оброблюваність різанням через схильність до налипання, низької теплопровідності та поганих антифрикційних властивостей.
Основною метою легування титанових сплавів є підвищення міцності, жароміцності та корозійної стійкості. Широке застосування знайшли сплави титану з алюмінієм, хромом, молібденом, ванадієм, марганцем, оловом та ін. Легуючі елементи дуже впливають на поліморфні перетворення титану.
Марки, хімічний склад (%) татвердість титану губчастого (ГОСТ 17746-79)