Титан и сплавы на его основе

Технически чистый титан обладает удовлетворительными технологическими свойствами. Он может подвергаться деформированию в холодном и нагретом состоянии, прокатке, прессованию, штамповке, литью. Прокаткой и прессованием из него изготовляют все виды проката и профилей. Технический титан режут газом и сваривают. Сварку ведут в среде защитных газов—аргона или гелия, а также в вакууме. При длительном воздействии высокой температуры во время ковки, прокатки и газовой резки на воздухе на поверхности изделий из титана и титановых сплавов образуется газонасыщенный слой, состоящий из хрупких окислов. Этот слой во всех случаях должен быть удален химической очисткой или механической обработкой — фрезерованием или строжкой, которые следует выполнять на пониженных скоростях, применяя интенсивное охлаждение. Это сопряжено с нагревом инструмента в связи с низкой теплопроводностью титана.

Титан пожароопасен, а титановая пыль, находящаяся в воздухе во взвешенном состоянии, взрывоопасна. Тонкие стружки и мелкие частицы титана горят подобно магнию, а покрытые маслом мелкие частицы способны к самовозгоранию. Обычные средства огнетушения (вода, пена, газ) для борьбы с горением титана непригодны. Титан можно тушить сухим мелким песком.

К недостаткам технического титана и титановых сплавов следует отнести склонность их к ползучести при комнатных температурах. Это явление начинает наблюдаться при напряжениях свыше 50—60 % условного предела текучести сплава. Однако легированием металла склонность к ползучести может быть значительно снижена.

Наибольшим недостатком титана и титановых сплавов является их высокая стоимость. Так, стоимость 1 т листов колеблется от 4 до 7 тыс. руб., профилей — от 10 до 16 тыс. руб., труб — свыше 10 тыс. руб.

Все промышленные титановые сплавы по типу структуры являются твердыми растворами на основе одной из двух аллотропических модификаций титана — α-титана с г. п. у. решеткой или β-титана с о. ц. к. решеткой. Температура аллотропических превращений зависит от степени чистоты титана и степени легирования сплава. В зависимости от легирующих элементов и их содержания могут образовываться три группы сплавов: α-; (α+β)-; β-титановые сплавы. В промышленной практике большое распространение получили ct-титановые сплавы. К ним могут быть отнесены сплавы марок 0Т4-0, 0Т4-1, 0Т4, ВТ5-1 (табл. 8.6). Основным легирующим элементом в сплавах этой группы является алюминий. С повышением его содержания хотя и повышается прочность, но снижаются пластические свойства сплавов. Сплавы α-титановой группы термически неупрочняемые, термически стабильные до температур 673—773 К. Они хорошо свариваются, позволяют осуществлять горячее деформирование, ковку, прокатку, прессование и штамповку. Поставляются в виде прутков, профилей, труб, поковок и штамповок.

Таблица 8.6. Химический состав и механические свойства титановых сплавов

Марка сплава	Содержание элементов, %					Механические свойства
	Al	Mn	Mo	Cr	W	Предел прочности σв, МПа	Условный предел текучести σ0,2, МПа	Относительное удлинение δ, %, не менее
ОТ4-0	1,0	1,0	—	—	—	600	500	30
ОТ4-1	2,0	1,5	—	—	—	700	600	20
ОТ4	3,0	1,5	—	—	—	800	700	15
ВТ5-1	5,0	—	—	—	Sn 2,0	900	700	15
ВТЗ-1	5,5		2,0	2,0	Fe 1,0 Si 0,2	1050	950	15
ВТ6	6,0	—	—	—	4,0	1000	900	13
ВТ14	4,0	—	3,0	—	1,0	1000	900	10
ВТ15	3,0	—	8,0	11,0	—	1400	—	4
ВТ22	2,5	—	7,5	1,0	Fe 1,0	1200	1100	8