Файл: Пульцин Н.М. Титан и его применение в авиации.pdf

называемому эвтектоидному .охрупчиванию сплава, связанному с эвтектоидным распадом твердого .раствора. Это особенно относится к сплавам, содержащим хром, железо и некоторые другие элементы, образующие с титаном эвтектоиды. В таких сплавах .при длительной

эксплуатации в условиях повышенных температур и под действием рабочих напряжений происходит эвтектоидный распад остаточного р -раствора с образованием интерметаллидов титана с хромом и других и, как следствие, охрупчивание материала.

Охрупчивание может быть предупреждено двумя основными приемами легирования сплавов: а) введением элементов (напри­ мер, молибдена), усложняющих кристаллическую решетку оста­ точного твердого раствора, почти совсем не образующих ин­ терметаллидов и препятствующих эвтектоидному распаду при рабочих температурах; б) введением элементов, например меди, препятствующих образованию при закалке остаточной |3-фазы.

Титановые сплавы, как и стали, могут быть подвергнуты изо­

или менее продолжительного времени. В результате наблюда­ лись процессы, аналогичные тем, которые происходят при ста­ рении, а именно образование твердой и хрупкой структуры. Максимальная твердость получалась в результате выдержки при 400° в течение 1 часа. Причем она отмечается раньше, чем ста­ новится заметно под микроскопом выделение каких-либо фаз. Это объясняется образованием ш-фазы.

37

При высокой температуре изотермического превращения ви­ димая a-фаза образуется сначала по границам, а затем внутри p-зерна. При низких температурах a-фаза образуется в виде тон­ ких выделений внутри зерен, причем дисперсность их тем выше, чем ниже температура. Охруп­

Механические свойства титанового сплава при различных режимах изотермической выдержки

Изменение твердости того же сплава с 11 % молибдена в про­ цессе изотермического превращения при разных температурах иллю­ стрируется графиками, представленными на фиг. 29.

38

с в о й с т в а т и т а н о в ы х с п л а в о в

Титановые сплавы, как современные и перспективные материалы для конструкций летательных аппаратов и двигателей, оцениваются широкой гаммой различных механических и физических свойств. О них судят по прочности, твердости, пластичности и вязкости при низких, обычных и повышенных температурах, по физическим харак­ теристикам в различных условиях эксплуатации, по' коррозионной стойкости и по другим данным. Кроме того, важную роль в оценке титановых сплавов играют и технологические характеристики их.

Естественно, что весь комплекс эксплуатационных и техно­ логических свойств определяется структурой сплава. Поэтому остановимся на краткой общей оценке преимуществ и недостат­ ков сплавов, имеющих структуры а, а -f р или р [23].

Титановые, сплавы, имеющие a-структуру, сохраняют доста­ точную прочность до 650°. Они сопротивляются газовой корро­ зии в атмосфере воздуха до температуры 1090° и поэтому мо­ гут обрабатываться давлением при высоких температурах. Эти сплавы хорошо свариваются и не охрупчиваются при термичес­

шей пластичностью, в том числе и при изгибе. Ковка, прокатка и штамповка их выполняется легче, чем сплавов а или р. Мас­

совое производство этих сплавов сравнительно простое. Проч­ ность их может быть значительно повышена при помощи тер­ мической обработки. Вместе с тем <х+ р-сплавы склонны к ох­

рупчиванию при термической обработке, пластичность сварного шва их хуже, чем у а-сплавов. Они сохраняют достаточную прочность лишь до температур порядка 430°.

Титановые сплавы, имеющие стабильную p-структуру, обла­ дают отличной пластичностью при всех видах штамповки; лист такого сплава толщиной 0,7 мм может быть согнут вокруг ну­

левого радиуса до полного соприкосновения. Эти сплавы сохра­ няют высокую прочность до 540°, термической обработкой не упрочняются. Наряду с этим сплавы со стабильной структурой р весьма чувствительны к загрязнениям в процессе производства и насыщаются атмосферными газами при температурах выше 700°. Высокая прочность этих сплавов вызывает значительное пружинение их при штамповке. Существенным недостатком ти­ тановых сплавов со стабильной структурой р является высокое содержание в них дефицитных легирующих добавок.

Имея в виду достоинства и недостатки основных структур, а так­ же общие свойства титана и его сплавов, упомянутые во введении,

39

приведем характеристики некоторых конкретных марок титановых сплавов при различных условиях испытания [9]. В таблице 9 даны механические свойства важнейших титановых сплавов отечествен­ ного производства при обычной температуре.

Приведенные значения механических свойств являются осреднен­ ии м>и и в зависимости от степени неоднородности листов, прутков или других полуфабрикатов могут изменяться в некоторых пределах. Так, например, предел прочности сплава ВТ5-1 может изменяться от 75 до 95 кг/мм2, а относительное удлинение — от 8 до 12%.

Изменение свойств титановых сплавов при низких температурах иллюстрируется данными для ВТ5-1, приведенными в таблице 10.

Таблица 10

Механические свойства сплава ВТ5-1 при низких температурах

В этой таблице для сравнения повторены данные таблицы 9 пб механическим свойствам сплава ВТ5-1 при обычной температуре. Рассмотрение приведенных данных позволяет отметить интенсивное повышение пределов прочности и текучести, а также снижение пла­ стичности и вязкости при низких температурах. Однако существен­ ного уменьшения относительного сужения при этом не наблюдается.

Повышение прочности и снижение пластичности и вязкости при низких температурах наблюдается у многих металлов и спла­ вов и объясняется увеличением жесткости межатомных связей

40