Primite în condiții industriale, lingourile de titan se numesc titan tehnic. Are aproape toate proprietățile pe care le deține titanul chimic pur. Titanul tehnic, spre deosebire de puritatea chimică, conține o cantitate crescută de anumite elemente de impurități. În diferite țări, în funcție de caracteristicile tehnologice ale procesului, titanul tehnic conține impurități (în%): fier 0,15-0,3; carbon 0,05-0,1; hidrogen 0,006-0,013; azot 0,04-0,07; oxigen 0,1-0,4. Cei mai buni indicatori de calitate pentru conținutul impurităților de mai sus sunt clasa tehnică produsă în URSS. În general, aceste impurități practic nu afectează proprietățile fizice, mecanice, tehnologice ale titanului tehnic în comparație cu metalul pur chimic.
Titanul tehnic este un metal de culoare gri-argintiu, cu o nuanță de culoare aurie foarte puțin vizibilă. Este ușor, de aproape două ori mai ușoare decât fierul, dar încă mai grele decât aluminiu 1 cm3 de titan are o greutate de 4,5 g, 7,8 g de fier și 2,7 g de aluminiu se topește titan tehnic aproape la 1700 ° C, oțel - cu 1500 ° C, din aluminiu - la 600 ° C. este de 1,5 ori mai puternic decât oțelul și este de câteva ori mai puternic decât aluminiu, foarte plastic: titan tehnic ușor laminate în foi și chiar în folie focar. gros într-o fracțiune de milimetru, poate fi tras în bare, sârmă, făcând acarieni, țevi. Titanul tehnic are o rezistență ridicată, adică bine rezistă impactului și poddastsya forjare. în timp ce are o elasticitate ridicată și o rezistență excelentă. În titan comercial cu randament relativ ridicat alunecat, el rezista orice eforturi și sarcini, căutând să zdrobească, pentru a schimba forma și dimensiunile pieselor fabricate. Această proprietate este de 2,5 ori mai mare decât cea a fierului, de 3 ori cea a cuprului și de 18 ori mai mare decât cea a aluminiului. Titanul are o duritate mult mai mare decât aluminiu, magneziu. cupru, fier și anumite tipuri de oțel. dar mai mică decât cea a oțelurilor de unelte.
Titanul tehnic este un metal de rezistență foarte mare la coroziune. Practic nu se schimbă și nu se descompune în aer sau în apă, este extrem de stabilă la temperaturi normale în multe acizi, chiar și în "vodca regală", în multe medii corozive.
Titanul are multe alte calități unice. De exemplu, rezistența la cavitație, proprietățile magnetice slabe, conductivitatea electrică scăzută și conductivitatea termică și așa mai departe. Dar titanul are dezavantajele sale. Principalul lucru este costul ridicat, este de 3 ori mai scump decât oțelul. este de 3-5 ori mai scump decât aluminiu. Titanium nu este un material structural rezistent la coroziune universal, oarecum mai mici comparativ cu cele mai bune grade de valori oteluri aliate ale modulii elastice și fluaj, poate să se înmoaie la temperaturi ridicate, este predispus la abraziune. Lucru slabă la conexiunile filetate. Toate aceste neajunsuri reduc eficacitatea titan comercial în formă pură, în general, tipic altor metale structurale; fier, aluminiu, magneziu. Multe, aproape toate neajunsurile de titan pur mii eliminate prin doparea diferite metale și aliaje de a crea pe baza acestuia. Fiind cele mai bune materiale rezistente la construcții și la coroziune, aliajele de titan au un mare avantaj.
Titan, fiind un metal foarte activ din punct de vedere chimic. are proprietăți metalochemice favorabile pentru formarea de compuși puternici, cum ar fi soluții solide continue și legate de compușii covalenți și ionici.
În general, există mai mult de 50 de elemente care dau soluții solide cu titan, pe baza căruia este posibil să se producă aliaje de titan și compușii lor.
Ele sunt cele mai importante atât din punct de vedere tehnic, cât și din punct de vedere industrial. Introducerea aluminiului în titanul tehnic, chiar și în cantități mici (până la 13%), face posibilă o creștere accentuată a rezistenței la căldură a aliajului cu o scădere a densității și a costului acestuia. Acest aliaj este un material structural excelent. Adăugarea de aluminiu 3-8% mărește temperatura de transformare a titanului în b-titan. Aluminiu este practic singurul stabilizator de titan aliat. crescând rezistența cu proprietăți constante ale ductilității și vâscozității aliajului de titan și crescând rezistența la căldură, rezistența la fluaj și modulul de elasticitate. Acest lucru elimină dezavantajul esențial al titanului.
Pe lângă îmbunătățirea proprietăților mecanice ale aliajelor la temperaturi diferite, rezistența la coroziune și explozivitatea în funcționarea pieselor din aliaje de titan în acid azotic crește.
Aliajele de aluminiu-titan sunt produse în mai multe grade și conțin 3-8% aluminiu. 0,4-0,5% crom. 0,25-0,6% fier, 0,25-0,6% siliciu, 0,01% bor. Toate sunt aliaje rezistente la coroziune, rezistență ridicată și rezistente la căldură pe bază de titan. Cu o creștere a conținutului de aluminiu și a aliajelor, punctul de topire este oarecum redus, însă proprietățile magnetice sunt îmbunătățite semnificativ și crește temperatura de înmuiere.
Aceste aliaje păstrează rezistență ridicată până la 600 ° C.
Un tip de aliaj este un compus de titan cu fier, așa-numitul ferotitaniu, care este o soluție solidă de TiFe2 în glandă.
Ferrotitanul are un efect enervant asupra oțelului. deoarece, absorbind în mod activ oxigenul, este unul dintre cei mai buni deoxidanți ai oțelului. De asemenea, ferrotitanul absoarbe în mod activ azotul din oțelul topit. formând nitrura de titan. alte impurități, contribuie la distribuirea uniformă a altor impurități și la formarea structurilor de oțel cu granulație fină.
În plus față de ferotitaniu, alte aliaje sunt produse pe bază de fier și titan. utilizate pe scară largă în metalurgia feroasă. Ferrocarbonit - fier-titan, care conține 7-9% carbon, 74-75% fier, 10-17% titan. Ferrosilikotitan - aliaj constând din fier (circa 50%), titan (30%) și siliciu (20%) - Ambele aliaje sunt utilizate și pentru dezoxidarea oțelului.
Chiar și aditivii mici, cuprul până la titan și celelalte aliaje ale acestuia cresc stabilitatea în timpul funcționării și rezistența la căldură crește de asemenea. În plus, 5-12% din titan este adăugat la cupru pentru a produce așa-numitul cupro-titan; Îl folosesc pentru a curăța cuprul și bronzul topit de oxigen și azot. Cuprul de titan este dopat numai cu aditivi foarte mici, deja la 5% cupru de titan devine non-obligatoriu.
Mangan, introdus în titanul tehnic sau în aliajele sale. le face mai puternice, păstrează plasticitatea și sunt ușor de procesat în timpul rulării. Manganul este un metal ieftin și nu deficient, deci este utilizat pe scară largă (până la 1,5%) când se utilizează aliaje de titan cu dopaj. destinate laminării foilor. Un aliaj bogat de mangan (70%) este numit manganit. Ambele metale sunt deoxidanți ai energiei. Acest aliaj, ca și cuprotitanul, curăță bine oxigenul, azotul și alte impurități de cupru și bronz din piese turnate.
Aliaje de titan cu molibden, crom și alte metale.
Scopul principal al adăugării acestor metale este de a crește rezistența și rezistența la căldură a titanului și a aliajelor acestuia, menținând în același timp o plasticitate ridicată. Ambele metale le aliază în combinație: molibdenul previne instabilitatea aliajelor titan-crom. care sunt fragile la temperaturi ridicate. aliaje de titan cu molibden în rezistență la coroziune în acizi anorganici fierbinți depășesc titanul tehnic de 1000 de ori. Pentru a crește rezistența la coroziune în titan adăugați câteva metale rare și nobile refractare: tantal, niobiu. paladiu.
O cantitate semnificativă de materiale compozite foarte valoroase în sensul științific și tehnic poate fi produsă pe bază de carbură de titan. Acestea sunt în principal produse rezistente la căldură din cermet, care se bazează pe carbură de titan. Combină duritatea, refractarea și rezistența chimică a carburii de titan cu plasticitatea și rezistența la șocul termic al metalelor de cimentare - nichel și cobalt. Acestea pot fi injectate cu niobiu. tantal, molibden și, prin aceasta, cresc rezistența și rezistența la căldură ale acestor compoziții pe bază de carbură de titan.
Acum știm mai mult de 30 de aliaje diferite de titan cu alte metale. satisface aproape orice cerințe tehnice. Aceste aliaje din plastic cu rezistență scăzută (300-600 MPa) și o temperatură de lucru de 100-200 ° C, cu o tărie medie (7-100 MPa) și o temperatură de lucru de 200-300 ° C, aliaje structurale cu rezistență mai mare (800-1100 MPa) și o temperatură de funcționare de 300-450 ° C, de înaltă (1000-1400 MPa) prelucrate termomecanic aliaje cu structură instabilă și o temperatură de lucru de 300-400 ° C, ridicată (1000-1300 MPa), rezistent la coroziune și rezistente la căldură aliaje cu o temperatură de lucru de 600-700 ° C, în special aliaje rezistente la coroziune cu rezistență medie (400-900 MPa) și de lucru temperatura a 300-500 ° C.
Cum funcționează acest metal rezistent, rezistent și aliajele sale în procesele de procesare? Multe produse semifinite sunt utilizate direct, de exemplu, conducte și foi. Greutate trec tratamentul termic preliminar. Apoi, pentru curățarea suprafețelor, acestea sunt supuse unei nisipuri hidraulice sau nisip de corindon. Produsele din foi sunt încă otrăvite și măcinate. Astfel, foile de titan au fost pregătite pentru monumentul exploratorilor spațiului de la VDNKh și pentru monumentul lui Yu A. Gagarin pe pătratul numelui său de la Moscova. Monumentele din tablă de titan vor rămâne pentru totdeauna.
Lingourile de titan și aliajele sale pot fi supuse forjării și ștanțării. dar numai atunci când fierbinte. Suprafețele de lingouri, nopți și ștampile trebuie curățate temeinic de impurități, deoarece titanul și aliajele sale pot reacționa rapid cu acestea și pot deveni murdare. Se recomandă chiar înainte de forjare și ștanțare să acopere semifabricatele cu smalț special. Încălzirea nu trebuie să depășească temperaturile transformării polimorfe complete. Forjarea se face numai printr-o tehnologie specială - la început slab și mult mai puternică și mai frecventă. Defectele deformării fierbinți efectuate incorect, care au condus la o defalcare a structurii și a proprietăților produselor semifinite după tratament, inclusiv termice, nu pot fi corectate.
Numai titanul tehnic și aliajul său cu aluminiu și mangan pot fi supuse ștanțării foilor sub formă rece. Toate celelalte aliaje din tablă de titan. ca plastic mai puțin, necesită încălzire din nou, cu o monitorizare strictă a temperaturilor, curățarea suprafeței de la stratul "zdrobit".
Tăierea și tăierea foilor cu grosimea de până la 3 mm se poate face într-o stare rece, mai mare de 3 mm - când sunt încălzite prin moduri speciale. titanul și aliajele sale sunt foarte sensibile la incizii și la defectele de suprafață. care necesită curățiri speciale de margini în locuri supuse deformării. De obicei, în legătură cu aceasta, se prevăd alocări pentru dimensiunile pieselor tăiate și a găurilor de găurire,
Găurile de găurire în produsele din titan este, de asemenea, o problemă dificilă. asociate în principal cu îndepărtarea cipurilor. Prin lipirea suprafețelor de lucru ale burghiului, se acumulează în canelurile de scurgere ale burghiului, este ambalat. Chipsurile nou formate se mișcă deja de-a lungul celui aderent. Toate acestea reduc viteza de găurire și măresc uzura burghiului.
O serie întreagă de produse de titan, realizate prin metodele de fabricare a călării și perforării, este inadecvată din cauza dificultăților tehnologice de producție și a unei mari cantități de deșeuri. Multe detalii ale formei complexe sunt mult mai profitabile pentru turnarea turnată. Aceasta este o direcție foarte promițătoare în producția de produse din titan și aliajele sale. Dar pe calea dezvoltării sale există o serie de complicații: titanul topit reacționează cu gazele atmosferice și practic cu toate materialele refractare cunoscute și cu materialele de turnare. În acest sens, topirea titanului și a aliajelor acestuia se efectuează într-un vid, iar materialul de turnare trebuie să fie neutru din punct de vedere chimic în raport cu topitura. De obicei formează. în care este turnat, sunt matrite de grafit. mai puțin frecvent ceramică și metal
În ciuda dificultăților acestei tehnologii, piese turnate în formă de piese complexe realizate din titan și aliaje de mii obținute în strictă conformitate cu tehnologia și de calitate. După topitura de titan și aliajele sale au excelente proprietăți de turnare: au o fluiditate ridicată, o parte relativ mică (2-3%), contracția liniară la solidificare, ele chiar și în condiții de contracție constrânsă nu dau fisuri la cald, dar formă dispersată porozitate. Turnarea în vid are multe avantaje: în primul rând, se elimină formarea de filme de oxid. includerea zgurii, porozitatea gazului; în al doilea rând, fluiditatea topiturii crește, ceea ce afectează umplerea tuturor cavităților matriței. În plus, fluiditatea și ocuparea deplină a cavității matriței afectează în mod substanțial, de exemplu, forțele centrifuge. De aceea, de regulă, turnările din titan sunt obținute prin turnare centrifugală.
O altă metodă extrem de promițătoare de fabricare a pieselor și produselor din titan este metalurgia pulberilor. În primul rând, se obține o pulbere foarte fină, foarte fin dispersată, de titan. Apoi este comprimat într-o formă rece și matrițe de metal, Apoi la temperaturi de 900-1000 ° C, iar pentru produsele structurale de înaltă densitate la 1200-1300 ° C, produsele de presare sunt sinterizate. Au fost de asemenea dezvoltate metode de presare la cald la temperaturi apropiate de temperatura de sinterizare. care permit creșterea densității finale a produselor și reducerea laboriosității procesului de fabricare a acestora.
O varietate de dinamică presare la cald este ambutisare la cald, extrudare (extrudare) de pulbere de titan. Principalul avantaj al metodei pulverulente de fabricare a pieselor și a produselor este producția aproape non-deșeuri. Dacă tehnologia convențională (lingou semifinisat-produs) de randament utilizabil este de numai 25-30%, atunci metalurgia pulberilor, crește rata de utilizare a metalului în mai multe ori, se reduce complexitatea prelucrării produselor, forței de muncă redus pentru prelucrare. Prin metalurgia pulberilor se pot organiza producerea de titan produse noi, a căror producție metode convenționale nu pot fi: un poros elemente de filtrare, getteri acoperirii metalice, etc ...
Un alt aspect important al problemei luate în considerare este compusul de titan. Cum să conectați produsele titan (foi, piese de bandă etc.) între ele și cu alte produse? Cunosc cele trei metode principale de îmbinare a metalelor - este sudarea. lipire și nituire-le. Cum se comportă Titan în toate aceste operațiuni? Amintiți-vă că titanul are, în special la temperaturi ridicate, activitate chimică ridicată. Când interacționează cu oxigenul, azotul. hidrogen, zona de metal topit este saturată cu aceste scopuri, microstructura metalului se schimbă în locul încălzirii, se poate produce contaminarea cu impurități străine, iar sudarea va fi fragilă, poroasă, instabilă. Prin urmare, de obicei, metodele de sudare a produselor de titan sunt inacceptabile. Sudarea titanului necesită o protecție constantă și riguroasă a cusăturii de sudură împotriva contaminării prin impurități și gaze de aer. Tipologia produselor titanice de sudură implică efectuarea lor la viteză mare numai într-o atmosferă de gaze inerte cu utilizarea unor fluxuri anoxice speciale. Sudarea cea mai calitativă se realizează în camere speciale locuite sau nelocuite. adesea prin metode automate. Monitorizarea continuă a compoziției gazelor, fluxuri este necesară. temperatura, viteza de sudare. precum și calitatea cusăturii prin tehnici vizuale, cu raze X și alte metode. O cusătură de titan sudată, de bună calitate, ar trebui să aibă o nuanță de aur, fără nici o pată. Produsele deosebit de mari sunt sudate în spații sigilate ermetic, umplute cu gaz inert. Lucrarea este realizată de un sudor de înaltă calificare, care lucrează într-un cusut cu un sistem individual de susținere a vieții.
Produse mici de titan pot fi unite prin lipire. Aici apar aceleași probleme ca și protejarea gazului curat încălzit, lipit de poluarea aerului și a impurităților, ceea ce face ca lipirea să nu fie fiabilă. În plus, de obicei, lipitorii (staniu, cupru și alte metale) nu sunt adecvate. Numai aluminiu și aluminiu de înaltă puritate sunt utilizate.
Conexiunile produselor titanice cu clei sau șuruburi au, de asemenea, propriile caracteristici. Titlurile de nituire sunt un proces extrem de forțat de forță de muncă: pe ea se petrece de două ori mai mult timp decât aluminiu. Filetele filetate ale produselor din titan nu sunt fiabile, deoarece piulițele de titan și șuruburile încep să se lipsească și să se îndoaie atunci când sunt înșurubate și este posibil să nu reziste la solicitări mari. Prin urmare, șuruburile și piulițele de titan trebuie acoperite cu un strat subțire de argint sau cu un film sintetic de teflon și numai apoi folosite pentru înșurubare.
Proprietatea titanului la lipirea și agresiunea, datorită coeficientului ridicat de frecare. nu permite utilizarea acestuia fără pre-tratare specială în produsele de frecare; când alunecă pe orice metal, titanul, care aderă la partea de frecare, se uzează rapid, partea se lipi literalmente în titanul lipicios. Pentru a elimina acest fenomen, sunt necesare metode speciale pentru a întări stratul de suprafață de titan în produse. lucrează la alunecări. Se efectuează nitrarea sau oxidarea produselor de titan: ele sunt menținute la temperaturi ridicate (850-950 ° C) pentru o anumită perioadă de timp într-o atmosferă de azot pur sau oxigen. Ca rezultat, pe suprafață se formează o peliculă subțire de nitrură sau oxid de micromedicitate ridicată. Acest tratament aproximează rezistența la uzură a titanului la oțelurile tratate special de suprafață și permite utilizarea acestuia în frecare și alunecare. produse.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: