Титановые сплавы

Титан является металлом, имеющим поли­морфные превращения, и существует в двух аллотропических формах: α и β. Для того, чтобы получить титановые сплавы его легируют различными металлами: алюминием, марганцем, хромом, молибденом, вана­дием и др. Легирование изменяет положение температуры алло­тропического превращения титана α → β. Элементы, повышающие температуру (α → β )-превращения, способствуют стабилизации α -твердого раствора и называются α-стабилизаторами (алюминий, кислород, азот). Элементы, пони­жающие температуру (α → β )-превращения, спо­собствуют стабилизации β-твердого раствора и называются β-стабилизаторами (молибден, ванадий, ниобий, хром, марганец, же­лезо). В титановых сплавах с хромом, марганцем, железом происхо­дит эвтектоидный распад β-фазы с образованием α и γ-фаз (обычно раствор на основе интерметаллида ТiХ).

В зависимости от строения титановые сплавы разделяют на три группы: сплавы со структурой α-твердого раствора; сплавы со смешанной структурой (α + β)-твердого раствора и сплавы со структурой β-твердого раствора. Термической обработкой упроч­няются (α + β)- и β-сплавы, а α-сплавы не упрочняются.

Наиболее важным элементом является алюминий: он содер­жится во всех сплавах. Алюминий увеличивает прочность, жаро­прочность и сопротивляемость титановых сплавов окислению при высоких температурах. Другие элементы, стабилизирующие α-фазу (кислород, азот), влияют положительно (увеличивая прочность) только при очень небольшом их количестве - до 0,15% O2 и 0,04%о N2. Большее содержание этих элементов вызывает хруп­кость в сплавах. Для получения в титановых сплавах (α + β)-или β-структуры их легируют в определенном количестве α-стабилизатором (алюминием) и β-стабилизаторами (хромом, молиб­деном, ванадием и др.). Титановые сплавы подвергают рекристаллизационному отжигу и отжигу с фазовой перекристаллизацией, закалке и старению. Для повышения износостойкости и задиростойкости эти сплавы подвергают азотированию, цемента­ции   или    окислению.

Отжиг. Рекристаллизационный отжиг применяют для титана и α-сплавов для снятия наклепа после их холодной обработки давлением. Температура рекристаллизационного отжига 520- 850° С в зависимости от химического состава сплава (легирующие элементы повышают температуру рекристаллизации) и вида полу­фабриката (более низкая температура для листов, более высокая для прутков, поковок, штампованных деталей).