5.2 Титан і титанові сплави

Титан і титанові сплави належать до числа порівняно нових конструкційних матеріалів. Їхнє широке використання в промисловості почалося приблизно 30–35 років тому. Причиною цього служить той комплекс властивостей, якими володіють ці сплави й, у першу чергу, винятково висока корозійна стійкість практично у всіх агресивних середовищах. Титанові сплави мають найбільш високу питому міцність з усіх сплавів на основі кольорових металів.

Прикладом того, наскільки важлива висока питома міцність, може служити такий. У системах перекачування агресивних рідин використовуються змійовики з освинцьованої міді, вага яких досягає 484 кг. Якщо ж аналогічні змійовики виготовляються з титанових сплавів, то вага їх становить усього 24 кг. Крім високих характеристик корозійної стійкості й питомої міцності, титан і його сплави мають гарну технологічність (прокочуються, штампуються, зварюються). Винятково важливою властивістю титанових сплавів є відсутність холодноламкості, вони можуть працювати при температурах від –250 ºС до 500– 800 ºС. Це робить незамінними сплави титану при роботі в умовах півночі, а також у промисловості холодильного устаткування. Титан і його сплави не здійснюють шкідливого впливу на людський організм і харчові продукти. Тому вони широко використовуються в медицині і фармацевтичній промисловості. При тривалому зберіганні делікатесних продуктів (наприклад, ікри) у ємностях з титанових сплавів продукт зберігається набагато краще, ніж у ємностях з нержавіючої сталі. Титан активно взаємодіє з неметалічними елементами (С, N, O, H). Із цих елементів найнебезпечніший водень, тому що він викликає крихкість. Здатність титану до активної взаємодії з ними дозволяє використовувати його якості гетери і різні фільтри.

Сумарна кількість домішок у титані може досягати 0,5 % (у технічному), при сумарному вмісті домішок у кількості 0,3 % титан вважається чистим і маркується ВТ1 – 0. Міцність такого титану досягає 450 – 500 МПа при δ=15–20 %. Механічні властивості зазначених сплавів залежно від складу й термообробки змінюються в діапазоні від 600–700 МПа до 1000–1150 МПа, при δ від 40–20 % до 12–8 %, відповідно.

Поряд зі сплавами, які деформуються, промисловістю використовуються й ливарні сплави. Склад їх такий самий, як і в деформованих, але в марці вказується літера Л (напр., ВТ5Л, ВТ4Л и ін.). Міцність ливарних сплавів трохи нижча, ніж деформованих відповідного складу, але головне – в них більш низька ударна в'язкість.

Як ми вже відзначали, титан і його сплави дуже широко використовуються в різних галузях медичної, хімічної, харчової промисловості. Вони незамінні в рибопереробній промисловості через найвищу корозійну стійкість в морській воді. Застосовуються вони для насосів, кошиків, підвісок. Сталева підвіска працює 100 – 150 циклів, а титанова до 2500 циклів. При цьому труби з нержавіючої сталі працюють у випарних апаратах 2 – 3 роки, а з титанових сплавів – до 20 років. Широко використовують титанові сплави в холодильній промисловості у вигляді різних ємностей для заморожувателів, сепараторів і центрифуг, а також для різних дозаторів і порціонників.