Stopy tytanu
Właściwości i zastosowanie
Szerokie zainteresowanie tytanem wynika przede wszystkim ze szczególnych właściwości fizycznych i chemicznych tego pierwiastka. Tytan jest metalem o stosunkowo małej gęstości i dużej odporności na korozję .W stanie stałym tytan występuje w dwóch odmianach alotropowych. Odmiana α (Tiα), istniejąca do temperatury 882,5°C, krystalizuje w układzie heksagonalnym o sieci zwartej (A3), natomiast odmiana β (Tiβ), trwała od temperatury 882,5°C do temperatury topnienia (1682°C), krystalizuje w układzie regularnym o sieci przestrzennie centrowanej (A2). Temperatura przemiany alotropowej Tiα…Tiβ w dużym stopniu zależy od czystości tytanu. Właściwości mechaniczne tytanu zależą przede wszystkim od jego czystości. Obecność zanieczyszczeń (nawet w setnych procenta) w tytanie powoduje wzrost jego wytrzymałości oraz twardości i zmniejszenie właściwości plastycznych. Właściwości wytrzymałościowe tytanu maleją wraz z podwyższeniem temperatury. Tytan wykorzystuje się jako dodatek stopowy różnych rodzajów stali, żeliwa, stopów niklu, kobaltu i aluminium.
Klasyfikacja stopów tytanu
Najprostszym i najczęściej spotykanym podziałem przemysłowych stopów tytanu jest klasyfikacja według struktury w określonym stanie. Wyróżnia się następujące struktury stopów tytanu:
1. w stanie normalizowanym
-faza α - w stopach z pierwiastkami stabilizującymi fazę α,
-fazy α+β - w stopach z pierwiastkami stabilizującymi fazę β
-faza β - w stopach o dużej zawartości pierwiastków stabilizujących fazę β, umożliwiających otrzymanie fazy β w temperaturze
25°C,
2. w stanie zahartowanym
-faza α - bez możliwości umocnienia poprzez obróbkę cieplną lub z możliwością umocnienia w wyniku hartowania i starzenia,
-fazy α+β - umacniane przez hartowanie lub w wyniku hartowania i starzenia,
-faza metastabilna βm,
-faza stabilna β.
Stopy jednofazowe α po odkształcaniu plastycznym i wyżarzaniu mają strukturę składającą się w ponad 95% z roztworu stałego α. Do tej grupy stopów tytanu zalicza się tytan techniczny oraz stopy z pierwiastkami stabilizującymi fazę α, z pierwiastkami stabilizującymi fazę β w ilości nie przekraczającej ich granicznej zawartości w fazie pierwiastkami i z pierwiastkami neutralnymi. Podstawowe pierwiastki stopowe tej grupy stopów to aluminium, cyna i cyrkon, które decydują o właściwościach stopów jednofazowych α:
-dobre właściwości odlewnicze,
-dobra spawalność,
-duża odporność na kruchość na zimno,
-dobra wytrzymałość na pełzanie,
-duża stabilność cieplna.
(…)
… umocnieniem w wyniku obróbki cieplnej. Wadą stopów pseudo-α- jest szczególna zdolność pochłaniania tlenu (powstawanie głębokiej warstwy utlenionej) i silna absorbcja wodoru podczas trawienia (kruchość wodorowa),
-stopy stabilne β - zawierają głównie pierwiastki rozpuszczające się w roztworze stałym β i powodujące znaczne przesunięcie do niższej temperatury przemiany fazowej α…β. Stopy stabilne β łatwiej ulegają przeróbce plastycznej na zimno niż stopy a lub stopy α+β. Procesy starzenia w tych stopach zachodzą bardzo powoli, dlatego efekty umocnienia obróbką cieplną są nieznaczne.
Obróbka cieplna stopów tytanu
Obróbka cieplna stopów tytanu opiera się przede wszystkim na wykorzystaniu efektów przemiany fazowej α…..β. W zależności od składu chemicznego stopu uzyskuje się stopień umocnienia od 25 do 90…
…, z wydzielaniem się nowej fazy o dużej dyspersji. Terminem odpuszczanie, w stopach tytanu, określa się rozpad faz martenzytycznych, natomiast rozpad faz metastabilnych nazywa się starzeniem.
Ze względu na technologię obróbki cieplnej stopów tytanu wyróżnia się:
-wyżarzanie pierwszego rodzaju - charakteryzujące się brakiem wyzyskania przemian fazowych, mające na celu przywrócenie do stanu równowagi struktur…
…, odporny na korozję atmosferyczną oraz na działanie wody morskiej, wód mineralnych i kwasów organicznych. Jest natomiast nieodporny na działanie kwasu fosforowego i azotowego oraz siarki i jej związków. Nikiel w temperaturze pokojowej jest ferromagnetykiem. Wzrost rezystywności w miarę podwyższania temperatury oraz stałość współczynnika cieplnego rezystywności w dużym zakresie temperatury przyczynia…
…. Jest to spowodowane bardzo cennymi i różnorodnymi właściwościami, do których przede wszystkim należą:
-dobra żaroodporność i żarowytrzymałość,
-duża przenikalność magnetyczna i rezystywność,
-dobre właściwości wytrzymałościowe i plastyczne.
Stopy niklu można podzielić na cztery podstawowe grupy według zastosowania:
-stopy konstrukcyjne,
-stopy oporowe,
-stopy o specjalnych właściwościach fizycznych,
-stopy…
… stopowych), a więc i bardzo złożoną strukturę, którą można modyfikować przez niewielką zmianę składu chemicznego, zmianę warunków przeróbki plastycznej oraz obróbkę cieplną. Większość nadstopów niklu zawiera 10-20% chromu, ok. 6% aluminium oraz tytanu, 5-10% kobaltu i niewielkie ilości węgla, boru, cyrkonu, a także molibdenu, wolframu, niobu, tantalu i hafnu. Dobre właściwości obecnie stosowanych…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)