Сплави титану в суднобудуванні
Вступ
Оксид титану TiO 2 вперше був виявлений в 1789 році У. Грегором, який при дослідженні магнітного залозистого піску виділив окис невідомого металу, назвавши її менакеновой. Перший зразок металевого титану отримав в 1825 році Й.Я. Берцеліус.
Титан (Ti) (Titanium) - хімічний елемент з порядковим номером 22, атомна вага 47,88, легкий сріблясто-білий метал. Щільність 4,51 м/см 3, t пл. =1 668 + (-) 5 ° С, t кип. =3260 ° С. Для технічного титану марок ВТ1-00 і ВТ1-0 щільність приблизно 4,32 м/см 3. Титан та титанові сплави поєднують легкість, міцність, високу корозійну стійкість, низький коефіцієнт теплового розширення, можливість роботи в широкому діапазоні температур.
1. Властивості титану
У періодичній системі елементів Д.І. Менделєєва титан розташований у IV групі 4-го періоду під номером 22. У найважливіших і найбільш стійких з'єднаннях він чотиривалентний. За зовнішнім виглядом схожий на сталь. Титан відноситься до перехідних елементам. Цей метал плавиться при досить високій температурі (одна тисяча шістсот шістьдесят вісім ± 4 ° С) і кипить при 3300 ° С, прихована теплота плавлення і випаровування титану майже в два рази більше, ніж у заліза.
Відомі дві аллотропические модифікації титану. Низькотемпературна альфа-модифікація, існуюча до 882,5 ° С і високотемпературна бета-модифікація, стійка від 882,5 ° С до температури плавлення.
За щільністю і питомої теплоємності титан займає проміжне місце між двома основними конструкційними металами: алюмінієм і залізом. Варто також відзначити, що його механічна міцність приблизно вдвічі більше, ніж чистого заліза, і майже в шість разів вище, ніж алюмінію. Але титан може активно поглинати кисень, азот і водень, які різко знижують пластичні властивості металу. З вуглецем титан утворює тугоплавкі карбіди, володіють високою твердістю.
Титан має низьку теплопровідність, яка в 13 разів менше теплопровідності алюмінію і в 4 рази - заліза. Коефіцієнт термічного розширення при кімнатній температурі порівняно малий, з підвищенням температури він зростає.
Модулі пружності титану невеликі і виявляють істотну анізотропію. З повишеііем температури до 350 ° С модулі пружності зменшуються майже за лінійним законом. Невелике значення модулів пружності титану - суттєвий його недолік, тому в деяких випадках для отримання досить жорстких конструкцій доводиться застосовувати більше перетин виробів в порівнянні з тими, які слідують з умов міцності.
Титан має досить високий питомий електроопір, що у залежності від вмісту домішок коливається в межах від 42 · 10 - 8 до 80 · 10 - 6 Ом · см. При температурах нижче 0,45 К він стає надпровідником.
Титан - парамагнітний метал. У парамагнітних речовин магнітна сприйнятливість при нагріванні зазвичай зменшується. Титан становить виняток з цього правила - його сприйнятливість істотно збільшується з температурою.
2. Механічні характеристики титану
Механічні властивості технічного титану залежать від вмісту домішок, особливо кисню, азоту та водню. Підвищення вмісту кисню на 0,05% призводить до зростання межі міцності приблизно на 60 МПа, а підвищення на 0,05% вмісту азоту - на 125 МПа. Незважаючи на збільшення міцності титану, ці елементи відносять до шкідливих домішок, оскільки перевищення їх змісту понад встановлених стандартами меж призводить до різкої втрати пластичності, підвищує чутливість металу до надрізів і охрупчіванію.
Технічно чистий титан володіє задовільними технологічними властивостями. Він може піддаватися деформированию в холодному і нагрітому стані, прокатці, пресуванню, штампуванню, литтю. Прокаткою і пресуванням з нього виготовляють всі види прокату і профілів. Технічний титан ріжуть газом і зварюють. Зварювання ведуть в середовищі захисних газів-аргону або гелію, а також у вакуумі. При тривалому впливі високої температури під час кування, прокатки і газового різання на повітрі на поверхні виробів з титану і титанових сплавів утворюється газонасичених шар, що складається з крихких окислів. Цей шар у всіх випадках повинен бути вилучений хімічної очищенням або механічною обробкою - фрезеруванням або строжкой, які слід виконувати на знижених швидкостях, застосовуючи інтенсивне охолодження. Це пов'язане з нагріванням інструменту у зв'язку з низькою теплопровідністю титану.
За механічним характеристикам ставляться до пластичним сплавам з низькою і середньою міц...
