Вопросы для самоподготовки к зачетам и экзаменам по материаловедению

55.Титан  и его сплавы.

Титан – металл серого цвета. Температура плавления 1668град.

Технический титан  изготовляют 2х марок ВТ1-00 (99,53%), ВТ1-0 (99,46%). На поверхности легко образуется оксидная пленка, повышающая сопротивление коррозии в некоторых агрессивных средах. Его обрабатывают давлением. Сплавы имеют большее применение, чем титан. Легирование титана Fe,Al, Mn, Cr, V, Si повышает его прочность, но снижает пластичность и вязкость. Жаропрочность повышают Al Mo Zr. Титановые сплавы имеют высокую удельную прочность. Al N O повышают температуру полиморфного превращения и расширяют область α-фазы. Mo V Mn Fe Cr понижают эту температуру и расширяют область β-фазы: β→α+ТхМу. При охлаждении β-фаза претерпевает эфтектоидное превращение. Как правило все промышленные сплавы титана содержат алюминий. Могут иметь нейтральные элементы (Sn Zr).

Титановые сплавы применяются в авиации, ракетной технике, в химическом машиностроении и др. ВТ5 хорошо обрабатывается давлением и сваривается. ВТ6 обладает хорошими механическими и технологическими свойствами и упрочняется термической обработкой. ВТ14 применяют для изготовления тяжелонагруженых деталей. ВТ8 применяют после изотермического отжига. Для фасонного литья применяют сплавы ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ14Л, которые обладают достаточно хорошими литейными и механическими свойствами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

56.Термическая  обработка титановых сплавов.

В зависимости  от состава и назначения можно  подвергать отжигу, закалке, старению и химико-термической обработке.

Чаще подвергают отжигу. Нагрев до 870-980град и далее выдержка при 530-660град. Широко применяется вакуумный отжиг, который позволяет уменьшить содержание водорода в титановых сплавах, что приводит к уменьшению склонности к замедленному разрушению и коррозийному растрескиванию. Для снятия небольших внутренних напряжений применяют неполный  отжиг при 550-650 град. Титановые сплавы имеют низкое сопротивление износу и при использовании в узлах трения подвергаются химико-термической обработке. Для повышения износостойкости титан азотируют при 850-950 град в течение 30-60 часов в атмосфере азота (слой 0,05-0,15 мм). . ВТ5 хорошо обрабатывается давлением и сваривается. ВТ6 обладает хорошими механическими и технологическими свойствами и упрочняется термической обработкой. ВТ14 применяют для изготовления тяжелонагруженых деталей. Сплав упрочняется закалкой при 850-880град в воде с последующим старением при 480-500град 12-16 часов.  ВТ8 применяют после изотермического отжига. Для фасонного литья применяют сплавы ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ14Л, которые обладают достаточно хорошими литейными и механическими свойствами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

50.Особенности  поведения металлов  и сплавов при  высоких температурах.

Жаропрочность – способность противостоять  агрессивной среде при высоких температурах. Если среда действительно газовая, то проблема сводится к окалености. Газы в зависимости от температуры ведут ся по разному. Азот нейтрален при комнатной температуре, а при 1100град очень агрессивен. Fe окисляется и образуется плотная пленка, которая предохраняет от дальнейшего окисления. Она устойчива до 500град. При 570град окись железа Fe3O4 превращается в FeO (дюстит), который растворяет в себе и O и Fe. При повышении температуры вся сталь может превратится в окаленную и ее нужно защищать легированием Al,Ti,Si,Cr . При длительной работе при нагрузке меньше предела текучести и температуре 0,4-0,5 от температуры плавления металл испытывает медленную пластическую деформацию, которая называется ползучестью. Напряжение, которое вызывается разрушением металла при высоких температурах, сильно зависит от продолжительности приложения нагрузки. Оно может быть большим при кратковременном приложении нагрузки и значительно меньшим при длительном приложении нагрузки. При работе металла при высоких температурах возникает жаропрочность (способность материала длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных нагрузках). Основной критерий – предел прочности (который приводит к разрушению металла при заданной температуре за время ) и предел ползучести (вызываемый деформацией за опред время при опред температуре). Диаграмма напряжения из сопромата. Ползучесть вызывает ослабляет напряжение в предварительно нагруженных деталях. Большенство жаропрочных металлов поликристаллические. Крупнозернистые металлы легируют таким образом, что по границам зерен выделяются упрочнительные фазы. Монокристаллические металлы очень дорогие. В зависимости от температуры применяются различные сплавы.