Механические свойства бериллиевой бронзы БрБ2 в зависимости от состояния сплава

Состояние сплава	в, МПа	, %
Закалка	800	30 - 40
Закалка + старение	1000	5
Закалка + пластическая деформация + старение	1200	5

4.3. Титановые сплавы

Титан – 22 – й элемент периодической системы элементов Д.И. Менделеева, находится в третьем периоде, в четвертой группе. Титан – металл серого цвета, существует в двух модификациях: α - Ti с гексагональной плотноупакованной (ГП) решеткой (низкотемпературная модификация) и β - Ti с ОЦК решеткой (высокотемпературная модификация). Полиморфное превращение α↔β происходит при температуре 882С.

Титан относится к переходным металлам, имеет высокую температуру плавления – 1668ºС. Среди металлов-основ промышленных сплавов титан по плотности (ρ = 4,5 Мг/м³) расположен между алюминием (2,8 Мг/м³) и железом (7,8 Мг/м³).

Уникальность титановых сплавов заключается в комплексе нескольких основных для конструкционного материала свойств: высокая удельная прочность, превосходящая удельную прочность алюминиевых сплавов и сталей (табл.5.1); высокая коррозионная стойкость (превосходит коррозионно-стойкие стали в 30 – 50 раз) в окислительных средах, а также в морской воде; высокая прочность при удовлетворительной пластичности в широком интервале температур; отсутствие порога хладноломкости.

К достоинствам титана и его сплавов относятся такие его технологические свойства, как хорошая обрабатываемость давлением в горячем и холодном состоянии; свариваемость аргонодуговой и точечной сваркой. Это предопределяет использование сплавов в виде практически всех полуфабрикатов (листы, ленты, прутки, поковки, штамповки и т.п.) и в сварных конструкциях.

В то же время титану и его сплавам свойственен ряд существенных недостатков: вдвое более низкий по сравнению с железом модуль упругости (Е) создает трудности при обеспечении жесткости конструкций; активное взаимодействие с газами при повышенных температурах: растворение кислорода ( выше 400 – 500ºС), азота (выше 600 – 700ºС) значительно снижает пластичность и коррозионную стойкость; способность к растворению водорода при повышенных температурах (растворимость при эвтектоидной температуре 335ºС составляет 0,18 %) и выделению гидридов титана при охлаждении, что вызывает водородную хрупкость.

Водородная хрупкость – это резкое снижение ударной вязкости и увеличение склонности к замедленному разрушению при содержании водорода в титане и его сплавах больше критических концентраций. Предельно допустимая норма зависит от состава и структуры сплавов и находится в пределах 0,005 – 0,01 %. Следует иметь в виду, что повышение содержания водорода в сплавах («наводораживание») может происходить при различных технологических операциях.

Активное взаимодействие титана с газами требует специальной защиты при всех высокотемпературных технологических операциях: литье, деформации, термической обработке.

Механические свойства чистого титана характеризуются невысокой прочностью и высокой пластичностью. В зависимости от типа полуфабриката титан имеет следующие свойства: _в = 450 – 600 МПа; _0,2 = 380 – 500 МПа; δ = 20 – 25 %; φ = 50 %. Уровень прочности может быть существенно повышен (до 800 – 850 МПа) в результате применения холодной пластической деформации. Технический титан маркируется буквами ВТ и числами «1, 0»: ВТ1 – 0, ВТ1 – 00. Титан и его сплавы применяют в различных отраслях техники:

– в авиа- и ракетостроении, благодаря высокой удельной прочности; из титановых сплавов изготавливают корпуса, силовые детали обшивки, детали двигателей;

– в судостроительной промышленности из титановых сплавов изготавливают корпуса подводных лодок и морских судов, которые не обрастают ракушечником из-за токсичности титана;

– в медицинской технике из титана делают протезы суставов и сердечные клапаны, которые полностью биологически совместимы (и не взаимодействуют) с кровью и с тканями человеческого организма.