професора А.Д. Коваля 8 страница

Наприклад, сталі, що містять 13% Cr, при нагріванні та охолодженні зазнають перетворення gDa, тому можуть зміцнюватись термічною обробкою, не втрачаючи корозійної стійкості. Концентрація вуглецю в них зумовлює твердість, міцність та пластичність після гартування та відпускання. Так сталі 12Х13, 20Х13 мають достатню пластичність і можуть деформуватися при кімнатній температурі, а сталі 30Х13, 40Х13 використовують лише після гарячої деформації.

Рисунок 10.1 - Структурна діаграма системи Fe-Cr-С (стан рівноваги)

При введенні до неіржавіючої сталі аустенітостабілізаторів її структура у нормалізованому стані може бути визначена за допомогою діаграми Шефлера (рис. 10.2) після розрахунку еквівалентів хрому та нікелю.

Рисунок 10.2 - Структурна діаграма корозійностійких сталей (нормалізований стан)

Якщо у складі неіржавіючої сталі кількість нікелю становить не менше половини від кількості хрому, то її структура аустенітна (наприклад, 08Х18Н9). Аустенітні сталі мають перевагу перед феритними у наслідок доброї технологічності (штамповність, зварюваність), та головним чином, високої в’язкості за низьких температур. Сталі феритного класу не можна використовувати за температур нижче мінус 20°С внаслідок різкого зниження ударної в’язкості, а сталі аустенітного класу залишаються в’язкими при охолодженні до кріогенних температур (мінус 200°С).

Корозійностійкі сталі при нагріванні до певних температур оброблення здатні до міжкристалітної корозії (МКК), що пов’язано з виділенням карбідів (Fe,Cr)₂₃С₆ на межах зерен, унаслідок чого примежові ділянки матриці збіднюються хромом, що викликає зниження електрохімічного потенціалу та розвиток корозії на них.

При суцільному збідненні межі стають анодами та вибірково руйнуються. Для боротьби з МКК або зменшують кількість вуглецю у сталі, або додають більш сильний, ніж хром, карбідоутворювач, що зв’язує весь вуглець, залишаючи хром у твердому розчині (наприклад, титан у співвідношенні Ті/С³5, або ніобій). Сталі, здатні протистояти МКК, звуться стабілізованими (04Х18Н10, 12ХІ8Н10Т).

10.1.2 Жаростійкі (окалиностійкі) сталі

Такі сталі здатні протистояти газовій корозії при температурах, вищих 500°С, та працювати без навантаження або у слабконавантаженому стані. Стійкість металів та стопів проти окислення залежить від щільності оксидної плівки, співвідношення питомого об’єму оксиду та металу, дифузійної рухомості атомів металу через оксид, коефіцієнтів лінійного, термічного розширення матриць та оксиду.

При нагріванні заліза утворюється здебільшого оксид FeO, який характеризується низькою щільністю та високою дифузійною рухомістю атомів заліза у FeO. Тому залізо інтенсивно окислюється при температурах вище 600°С.

Жаростійкість заліза та сталі можна підвищити легуванням хромом, кремнієм, алюмінієм, які мають велику хімічну спорідненість до кисню та утворюють щільні захисні оксидні плівки Cr₂O₃, Al₂O₃, SiO₂, а також подвійні оксиди - шпінелі FеО×Cr₂O₃, FeО×Al₂O₃ з високими захисними властивостями.

Жаростійкість є структурно нечутливою властивістю, залежить лише від кількості легувальних елементів. З ростом концентрації хрому, алюмінію, кремнію зростає також жаростійкість сталі, наприклад, сталь 08ХІ7Т жаростійка до 900°С, І5Х25Т – до 1100°С, Х23Ю5 – до 1З00°С).

10.1.3 Жароміцні сталі та стопи

Жароміцність - це здатність матеріалу тривалий час протистояти деформуванню та руйнуванню при підвищених (>0,3Тпл) температурах. При тривалому навантаженні у цих умовах поведінка матеріалу зумовлюється дифузійними процесами та визначається розвитком процесу повзучості.

Повзучість - це повільне зростання пластичної деформації під дією напружень, що менше границі плинності при температурі випробування або експлуатації. Критеріями жароміцності є границі повзучості та тривалої міцності.

Границя повзучості - це напруження, що викликає задане відносне видовження за відповідний час чи швидкість деформації повзучості при певній температурі. Наприклад, якщо при s =140 МПа відносне видовження склало 1% за 5000 годин при 1000°С, границя повзучості позначається таким чином:

.

Границя тривалої міцності - це напруження, що приводить до руйнування за певний час при заданій постійній температурі. Наприклад, якщо руйнування при 700°С відбулося за 100 годин під напруженням 120 МПа, границя тривалої міцності позначається як

.

Висока жароміцність досягається у тому випадку, коли структура сталі не зазнає змін під дією температури та напружень, і в сталі (сплаві) ускладнено перебіг процесів рекристалізації, дифузії та пластичної деформації. У зв’язку з цим для підвищення жароміцних властивостей сталей та сплавів використовуються:

метали основи сплавів з підвищеною температурою плавлення;

легувальні елементи для забезпечення зміцнення твердого розчину (хром, вольфрам, молібден, ванадій), атоми цих легувальних елементів ефективно протидіють деформації та рекристалізації;

структури з рівномірно розподіленими дисперсними частинками карбідів VC, WC, Mo₂C та інтерметалідів Ni₃Ti, Ni₃(Al,Ti), що когерентно зв’язані з матрицею (формуються за допомогою легування та термічної обробки).

Рекристалізація контролюється дифузією, тому більш високу жароміцність мають сталі аустенітного класу, в яких дифузійна рухомість атомів у g-фазі в 20...30 разів менша, ніж у a-фазі. При підвищених температурах деформація та руйнування відбувається перш за все по межам зерен, тому укрупнення зерен (зі зменшенням сумарної довжини границь) сприяє збільшенню жароміцності.

За структурою в нормалізованому стані жароміцні сталі поділяють на перлитні, мартенситні та аустенітні. З перлитних сталей (25Х2МФА, 12Х1МФ) виготовляють деталі обладнання, що працюють при температурах не вище 580°С. Їх термічна обробка складається з нормалізації та відпускання при 600...700°С. Мартенситні сталі використовуються для деталей газових турбін (15Х11МФ), клапанів двигунів внутрішнього згорання (40Х9С2, 40Х10С2М) після гартування (1000...1050°С) та відпускання (720...780°С).

Аустенітні сталі можуть бути зі зміцненням лише твердого розчину, із твердорозчинним, карбідним або (та) інтерметалідним зміцненням. Сталі зі зміцненням твердого розчину (наприклад, 09ХІ4Н19В2БР) використовують після гартування з 1000...1100°С, що забезпечує отримання g -твердого розчину.

Сталі з карбідним (40Х15Н7Г7Ф2МС) та інтерметалідним зміцненням (10Х11Н23ТЗМР) піддають гартуванню та старінню. Нагрівання та витримка при 1050...1100°С приводять до розчинення карбідів чи інтерметалідів, а внаслідок гартування фіксується пересичений g -твердий розчин. Старіння при 700...800°С використовується для виділення високодисперсних частинок WC, VC, Mo₂C, Nі₃(Al,Ti) та досягнення високої жароміцності. Інтерметаліди більш стійкі до коагуляції, тому сталі, що зміцнені фазою Ni₃(Al,Ti), мають підвищену жароміцність.

Якщо робочі температури у газових турбінах перевищують 750...800°С, то для виготовлення деталей газового тракту використовують жароміцні сплави, як правило, на основі Ni (ХН77ТЮР та інші), які також піддають гартуванню та старінню. У високолегованих сплавах виділення високодисперсних карбідів та інтерметалідів відбувається у процесі охолодження при гартуванні і продовжується при експлуатації, тому старіння при термічній обробці може не здійснюватися.

10.1.4 Зносостійкі сталі

Для роботи траків гусеничних машин, ковшів екскаваторів та деяких інших деталей характерно тертя з високим тиском та ударними навантаженнями. Тому такі деталі виготовляють з високомарганцевої сталі 110Г13Л, що містить 1,1%С та 13 %Mn. Висока зносостійкість цієї сталі зумовлена здатністю аустеніту до сильного деформаційного зміцнення (наклепу), максимальна зносостійкість досягається у разі однофазної структури сталі, що забезпечується гартуванням від 1100°С у воду. Після гартування сталь має низьку твердість (НВ 200) та високу в’язкість. За умов тільки абразивного зношування сталь не зносостійка. За умов ударного впливу твердість підвищується до НВ600, внаслідок чого сталь стає зносостійкою. Сталь погано обробляється різанням, тому деталі виготовляють литвом (літера Л у маркуванні).

10.2 Завдання на підготовку до лабораторної роботи

10.2.1 Описати вплив легувальних елементів на корозійну стійкість, жаростійкість та жароміцність легованих сталей і сплавів; вимоги до структури для забезпечення необхідних властивостей.

10.2.2 Ознайомитися із визначенням структури в рівноважному та нормалізованому станах корозійностійких сталей (рис. 10.1 та 10.2).

10.3 Контрольні запитання для самоперевірки і контролю підготовленості до лабораторної роботи

10.3.1. З’ясувати вплив легувальних елементів на поліморфізм заліза та стійкість переохолодженого аустеніту.

10.3.2. Класифікація легованих сталей за призначенням та їх маркування.

10.3.3. Класифікація легованих сталей за структурою в рівноважному та нормалізованому стані.

10.3.4. Неіржавіючі сталі та принципи їх легування.

10.3.5. Жароміцні сталі та сплави. Що таке жароміцність та жаростійкість?

10.3.6. Фактори, що впливають на підвищення жароміцності сталей та сплавів.

10.3.7. Термічна обробка жароміцних сталей аустенітного класу та сплавів на основі нікелю

10.4 Матеріали, інструменти, прилади та обладнання

Робота виконується на металографічному мікроскопі МІМ-5 та МІМ-7. Добірка шліфів містить неіржавіючі, жароміцні, жаростійкі сталі та сплави, зносостійку сталь після термічної обробки.

10.5 Вказівки з техніки безпеки

Робота виконується відповідно до загальної інструкції з техніки безпеки (додаток А).

10.6 Порядок виконання роботи

10.6.1 Переглянути мікроструктуру зразків сталей та сплавів з особливими властивостями.

10.6.2 Із використанням довідкових даних визначити структуру, основну термічну обробку, властивості та призначення матеріалів.

10.6.3 Зарисувати (схематично) мікроструктуру сталей та сплавів зі спеціальними властивостями. Вказати структурні складові, хімічний склад, призначення, термічну обробку, властивості сталей (сплавів), заповнити таблицю 10.1.

Таблиця 10.1 - Склад, структура та властивості спеціальних сталей та сплавів

Марка сталі, сплаву	Хімічний склад	Призначення	Структура до ТО	Структурний клас до ТО	ТО	Після ТО	Використання
Після відпалювання	Після нормалізації	Структура	Властивості

10.7 Зміст звіту

Основні загальні відомості відповідно до завдання на підготовку до лабораторної роботи. Рисунки 9.3, 10.1. Схеми мікроструктур розглянутих зразків, таблицю 10.1

10.8 Рекомендована література

[2], с. 252-262; [3], с. 448-498; [5], с. 290-308; [6], с. 269-295.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 11
Кольорові метали та сплави на їх основі

Мета роботи - ознайомитися з мікроструктурою, основними властивостями, маркуванням та використанням сплавів на основі міді, алюмінію, титану. Вивчити вплив термічної обробки дюралюміну на його властивості.

11.1 Загальні відомості

Сплави кольорових металів використовуються в машинобудуванні в меншому обсязі, ніж сплави на основі заліза. Однак вони мають деякі особливості: високу границю пружності, корозійну стійкість, малу густину (Аl, Ti), високу тепло- і електропровідність, антифрикційні властивості, що необхідні для певної номенклатури деталей.

11.1.1 Сплави на основі міді

Мідь - метал з температурою плавлення 108З°С та густиною 8940 кг/м³, має ГЦК кристалічну гратку. Мідь відзначається високою тепло- та електропровідністю, пластичністю та корозійною стійкістю. У відпаленому стані для неї характерна низька міцність (s_В=220 МПа) та висока пластичність (d=50%). Вона легко полірується, гарно паяється та зварюється. Недоліки: висока густина, погано обробляється різанням через високу в’язкість, має низьку рідкотекучість.

У машинобудуванні використовують мідні сплави: латуні та бронзи. Латуні - це сплави, в яких основним легувальним елементом є цинк. Розрізнюють подвійні (з єдиним легувальним елементом - цинком) та багатокомпонентні (леговані спеціальні) латуні. При легуванні спеціальних латуней алюмінієм, залізом, нікелем, марганцем, кремнієм, оловом та берилієм підвищується їх міцність, корозійна стійкість, пружні властивості при збереженні пластичності. Цинк, алюміній, олово підвищують пластичність до 65%.

За технологічними ознаками спеціальні латуні поділяють на деформівні та ливарні.

Подвійні латуні маркуються літерою Л та цифрами, що вказують середній вміст міді. Наприклад, латунь Л80 містить 80 %Cu та 20%Zn. У спеціальних латунях, окрім того, вказують основні легувальні елементи (А - алюміній, Ж - залізо, Мц - марганець, К - кремній, О - олово, С - свинець та інші) та їх середній вміст у процентах. Наприклад, латунь ЛЖМц-55-3-1 містить (у середньому) 55 %Cu, 3%Fe, 1 %Mn, решта - цинк. У марках ливарних латуней вказують кількість цинку, а вміст кожного легувального елементу ставлять безпосередньо після літери, що відповідає його назві. Так, латунь ЛЦ40Мц3А містить 40 %Zn, 3 %Mn, 1%Al, решта – мідь.

Найбільша розчинність цинку в міді дорівнює 39 % (рис. 11.1). За концентрації цинку до 39 % латуні мають однофазну a -структуру (наприклад, Л80), a - фаза – це твердий розчин заміщення цинку в міді. Зі зростанням вмісту цинку до 39% підвищується не тільки міцність, а й пластичність a -латуней (див. рис. 11.1, б).

Сплави із 39...45 %Zn мають двофазну структуру (a+b ¢), наприклад, ЛЦ40С1. b¢-фаза є упорядкованим твердим розчином на основі хімічної сполуки CuZn. Для двофазних латуней характерна більш висока міцність, ніж для однофазних, але менша пластичність у зв’язку із наявністю b ¢-фази.

Присутність у двофазних латунях крихкої b¢-фази погіршує їх деформацію в холодному стані, тому такі латуні пластично деформують лише при високих температурах, коли b¢-фаза перетворюється у більш пластичну b -фазу із відсутнім упорядкуванням в кристалічній гратці (b -невпорядкований твердий розчин на основі CuZn).

Однофазні латуні виробляють в основному у вигляді холоднокатаних напівфабрикатів: смуг, стрічок, дроту, листів, з яких виготовляють шайби, труби, кільця тощо.

Двофазні латуні виробляють у вигляді гарячекатаних напівфабрикатів: листів, дроту, труб. Вони застосовуються для виготовлення втулок, фланців, штуцерів тощо.

Рисунок 11.1 – Діаграма стану Cu-Zn (а) та вплив цинку на властивості сплавів (б)

Спеціальні латуні, леговані свинцем, оловом, алюмінієм, залізом, нікелем, кремнієм, широко застосовують у суднобудуванні. Багатокомпонентні алюмінієві латуні зміцнюють гартуванням та старінням; після термічної обробки s_В може досягати 700МПа (у порівнянні з 250...400 МПа до термічної обробки). Кремнисті латуні мають високу міцність, пластичність та в’язкість до мінус 183°С.

Бронзи - це сплави міді з різними елементами (олово, алюміній, свинець, нікель, берилій). Цинк у бронзах може бути присутній як легувальний елемент. Бронзи поділяють на ливарні та деформівні. Їх позначають літерами Бр, після чого вказують літери та цифри, що визначають вміст легувального елемента у процентах. Так, деформівна бронза БрОЦС4-4-2,5 містить 4% олова, 4% цинку, 2,5% свинцю. У ливарних бронзах вміст кожного легувального елемента позначається безпосередньо після літери, що відповідає цьому елементові. Наприклад, бронза БрО6Ц6С3 містить 6% олова, 6% цинку, 3% свинцю, решта – мідь.

Олов’яні бронзи. Гранична розчинність олова в міді дорівнює 15,8%. Однак унаслідок схильності стопів Cu-Sn до нерівноважної кристалізації область a - твердого розчину значно звужується. У зв’язку з цим при концентрації олова більш ніж 8% в структурі сплавів присутня d-фаза (електронна сполука Cu₃₁Sn₈), що має високу твердість та крихкість (рис. 11.2). Тому практичне застосування мають бронзи з вмістом олова до 10% (БрОЦ4-3, БрОФ10-1), оскільки поява d -фази значно знижує пластичність.

Додатковими легувальними елементами в олов’яних бронзах є цинк, свинець, фосфор, нікель, залізо та інші. Цинк покращує рідкотекучість, міцність та густину відливок. Легування свинцем знижує механічні властивості, але підвищує густину відливок та поліпшує обробку різанням. Фосфор розкислює мідь, підвищує міцність, границю витривалості, рідкотекучість та зносостійкість бронз.

У сплавах мідноолов’яних на відміну від сплавів мідноцинкових унаслідок більшого інтервалу кристалізації (див. рис. 11.1 та 11.2) спостерігається значна дендритна ліквація. Олов’яні ливарні бронзи використовують для складного фасонного литва, шестерен, втулок, гайок, ходових гвинтів, корпусів кранів, черв’ячних колес, арматури для водяних та парових систем. Деформівні бронзи застосовуються для виготовлення сіток целюлозопаперової промисловості, стрічок, смуг, пружинного дроту, трубок.

Рисунок 11.2 – Діаграма стану Cu-Sn (штрихові лінії для нерівноважної кристалізації)

У промисловості використовуються також алюмінієві бронзи (БрА5, БрАЖН10-4-4), що мають високі механічні, антикорозійні та антифрикційні властивості. БрАЖН10-4-4 використовується для виготовлення деталей, що працюють в умовах підвищених температур (400...500°С).

Кремнієві бронзи (БрКМц3-1) характеризуються добрими механічними, пружними та антифрикційними властивостями. Берилієві бронзи (БрБ2) мають високі границі міцності, плинності та пружності, значний опір корозії, обробляються різанням і зварюються.

Алюмінієві, кремнієві та берилієві бронзи зміцнюють гартуванням та старінням. Наибільш високу міцність після термічної обробки набувають берилієві бронзи (до 950 МПа у нагартованому стані).

11.1.2 Алюмінієві сплави

Температура плавлення алюмінію складає 660°С. Він має невелику густину (2700 кг/м³). Кристалічна гратка алюмінію - ГЦК. Для нього властиві добрі електро- та теплопровідність, високі показники пластичності та корозійної стійкості внаслідок утворення на поверхні щільної плівки Al₂O₃.

Сплави алюмінію набули широкого застосування завдяки високій питомій міцності (s_В/r). Більшість з них мають високу корозійну стійкість, здатність протистояти інерційним та динамічним навантаженням та добру технологічність.

Алюмінієві сплави класифікують за технологією виготовлення (деформівні, ливарні, спечені) та здатністю до термічної обробки (зміцнювані і ті, що не зміцнюються термічною обробкою).

Основними легувальними елементами алюмінієвих сплавів є мідь, магній, кремній, марганець, інколи – нікель, титан, хром, цинк. Багато легувальних елементів утворюють із алюмінієм тверді розчини обмеженої розчинності та проміжні фази типу CuAl₂, Mg₂Si, тому алюмінієві сплави можна зміцнювати термічною обробкою (гартування з наступним старінням).

Деформівні алюмінієві сплави. До сплавів, що не зміцнюються термічною обробкою, належать сплави АМц системи Al-Mn (їх структура складається з a -твердого розчину та фази MnAl₆) та сплави АМг системи Al-Mg (структура - a -твердий розчин та Mg₂Al₃).

Сплави АМц та АМг зміцнюють за допомогою пластичної деформації та використовують у наклепаному чи відпаленому стані для рам вагонів, кузовів автомобілів та інших виробів, що виготовляються глибокою витяжкою та зварюванням.

До сплавів, що зміцнюються термічною обробкою, належать авіалі (марки АВ, АД35), ковочні сплави (АК8), високоміцні (В95), однак найбільш поширеними є дюралюміни - сплави системи Al-Cu-Mg.

За міцністю дюралюміни (що маркуються буквами Д, ВД, ВАД) поділяють на сплави нормальної міцності (Д1), підвищеної міцності (Д16), підвищеної жароміцності (ДІ9, ВАД1, ВД17), підвищеної пластичності (ДІ8). Цифри вказують на умовний номер сплаву. Термічна обробка для зміцнення сплавів складається з гартування та старіння.

Нагрівання при гартуванні ведеться до температури повного розчинення інтерметаліду CuAl₂, (рис. 11.З, вище лінії kf). При нагріванні до цієї температури значно зростає концентрація міді в a -твердому розчині (при 20°С - 0,1%, при 548°С - 5,65%). При наступному швидкому охолодженні у воді фіксується пересичений міддю a -твердий розчин.

Під час старіння розпад пересиченого a -твердого розчину відбувається в декілька стадій в залежності від температури та тривалості. Якщо старіння ведеться при кімнатній температурі, то воно зветься природним, а якщо при підвищених температурах - штучним. В інтервалі температур старіння 20...150°С в ГЦК кристалічній гратці на площинах (100) утворюються двовимірні диски, збагачені атомами міді - зони Гіньє-Престона (ГП). Природне старіння завершується утворенням зон ГП-1. Нагрівання при 150°С веде до утворення зон ГП-2. Вони мають упорядковану структуру, на відміну від структури твердого розчину, та підвищену концентрацію міді. Старіння при 150...200°С веде до утворення в місцях розташування зон ГП-2 метастабільної q¢ - фази. Вона відрізняється від стабільної q -фази (CuAl₂) когерентним зв’язком із матрицею. При підвищенні температури до 200...250°С когерентний зв’язок порушується, спотворення кристалічної гратки зменшується і q¢ - фаза перетворюється в q-фазу. Старіння при 250...300 °С викликає коагуляцію частинок q-фази (перестарювання).

Рисунок 11.3 – Діаграма стану системи Al-Cu

Після утворення зон ГП-1 та ГП-2 (зонне старіння) сплави мають підвищену пластичність, корозійну стійкість, задовільні значення границь міцності та плинності (s_0,2/s_В£0,7). Утворення q¢ та q - фаз (фазове старіння) сприяє підвищенню міцності, зниженню пластичності, в’язкості та корозійної стійкості. Ця загальна схема розпаду пересиченого твердого розчину в сплавах Al-Cu справедлива і для інших алюмінієвих сплавів, однак у деяких із них стабільні фази виникають безпосередньо із зон Гіньє-Престона.

Дюралюміни широко використовуються в авіації для виготовлення лопастей повітряних гвинтів, тяг управління, шпангоутів, кузовів автомобілів, будівельних конструкцій.

Ливарні алюмінієві сплави. Евтектичні сплави мають добрі ливарні властивості - високу рідкотекучість, невелику усадку, малу здатність до утворення гарячих тріщин та зональної ліквації, високу герметичність. Ливарні алюмінієві сплави маркуються літерами АЛ (алюмінієвий, ливарний) та цифрами (умовний номер), наприклад, АЛ2, АЛ17, АЛ29.

Найкращими ливарними властивостями відзначаються силуміни - сплави системи Al-Si. Використовуються як подвійні, так і леговані силуміни. Для їх легування використовують магній, мідь, марганець, інколи – титан, нікель, цирконій, хром. Утворюючи тверді розчини з алюмінієм, легувальні елементи підвищують міцність та твердість силумінів. У легованих силумінах утворюються фази Mg₂Si, CuAl₂, Al₂Ti та інші.

Відливки із подвійних силумінів відпалюють для зняття напружень. Підвищення механічних властивостей цих сплавів досягається модифікуванням (сплав АЛ2). У сплавах без модифікування в структурі присутні кристали крихкого кремнію, що знижує міцність та пластичність. При введенні модифікатора - натрію (0,06%, як правило, вводиться у вигляді хлористих та фтористих солей) евтектична концентрація зміщується від 11,6 до 14 %Si, тому замість b - фази (кремній) при кристалізації утворюються пластичні кристали a - фази (рис. 11.4). Підвищення міцності та пластичності пов’язано із подрібненням евтектики при модифікуванні. Наприклад, внаслідок модифікування сплаву АЛ2 міцність зростає зі 130 до 200 МПа, границя плинності – із 20 до 80 МПа, відносне видовження - від 2 до 7%.

Рисунок 11.4 - Діаграма стану Al-Si (штрихові лінії - для стопів після модифікування)

Для легованих силумінів окрім модифікування застосовують і термічну обробку (гартування та старіння) для зміцнення сплавів. Фази, що зміцнюють сплавів: Mg₂Si, CuAl₂, Al₂CuMg тощо.

Силуміни використовують для одержання відливок деталей із застосуванням литва під тиском, в землю чи кокіль (деталі карбюраторів, приладів, толоки, корпуси та деталі двигунів, компресорів тощо).

11.1.3 Сплави на основі титану

Титан має дві поліморфні модифікації: до 882°С - a-Ті з ГЩП кристалічною граткою, вище 882°С - b-Ті з ОЦК граткою. Його температура плавлення складає 1668°С. Густина a -титану становить 4500 кг/м³. Міцність титану 300...550 МПа, пластичність 20...25 %. Чим більше він містить домішок, тим вища міцність і нижча пластичність, корозійна стійкість, зварюваність. Технічний титан маркують ВТ1-0, ВТ1-00.

На поверхні титану легко утворюється стійка оксидна плівка, тому титан має високу корозійну стійкість у прісній та морській воді і деяких кислотах (H₂SO₄, HCl), погано обробляється різанням.

Титанові сплави порівняно з алюмінієвими та магнієвими мають більшу питому міцність, жароміцність та корозійну стійкість. Працюють до температур 400…550°С.

Основними легувальними елементами титанових сплавів є алюміній, молібден, ванадій, марганець, хром, олово, кремній, цирконій, ніобій, залізо. За своїм впливом на температуру поліморфного перетворення легувальні елементи поділяються на a -стабілізатори (алюміній, кисень, азот, цинк - розширюють a -область), b -стабілізатори (молібден, ванадій, марганець, хром, залізо - розширюють b -область) та нейтральні (олово, цирконій, гафній, германій мало впливають на a®b перетворення).

Майже у всіх промислових сплавах титану присутній алюміній, тому що він знижує здатність до водневої крихкості, підвищує окалиностійкість, модуль пружності та характеристики міцності (до 6...8%). Більшість b -стабілізаторів підвищують міцність, жароміцність, термічну стабільність, дещо зменшують пластичність.

За технологією виготовлення титанові сплави поділяють на деформівні та ливарні. Маркуються літерами ВТ, ОТ, АТ (наприклад ВТ8, ОТ4-1, АТ3). У ливарних сплавах додасться літера Л (ВТ5Л), цифра вказує на умовний номер.

За структурою у відпаленому стані розрізняють a, псевдо- a, (a + b)-, псевдо- b - та b -сплави. До a -сплавів належать сплави титану з алюмінієм, а також сплави, додатково леговані оловом чи цирконієм. Псевдо-a - сплави мають переважно a -структуру та невелику кількість b -фази (до 8%) внаслідок додаткового легування b -стабілізаторами (марганець, ванадій, ніобій, молібден та цирконій). Двофазні (a + b) сплави леговані алюмінієм та b -стабілізаторами і в стабільному стані мають від 5 до 30% b -фази. У відпаленому стані мають гарне співвідношення міцності і пластичності, їх можна зміцнювати термічною обробкою. Однофазні b -сплави мають знижену питому міцність, бо до їх складу входять ванадій, молібден та тантал в значній кількості (до 33%), мають високу корозійну стійкість і технологічну пластичність.