Продукция из титана и титановых сплавов

Титан и его сплавы обладают рядом полезных свойств, которые обусловили их активное использование в различных областях промышленности: высокая механическая прочность, коррозионная стойкость во многих химически активных средах, жаропрочность (t_пл=1668 °С), а также малая плотность (4,505 г/см³).

Но титан имеет и свои недостатки. Один из основных - высокая стоимость производства. Плавка титана может осуществляться только в вакууме или среде инертных газов. Титановая продукция имеет плохие антифрикционные свойства, высокую склонность к водородной хрупкости и солевой коррозии, плохую обрабатываемость резанием.

Промышленность выпускает различную стандартизированную продукцию из титана: листы и плиты, прутки, круги, проволоку, трубы, электроды, слитки, слябы, квадраты, шестигранники, поковки, кольца, ленту, фольгу.

1) Титановые листы и плиты изготавливаются из титана марок ВТ1-0, ВТ1-00 и титановых сплавов ВТ5-1, ВТ6, ВТ14, ВТ20; ОТ4, ОТ4-0, ОТ4-1; ПТ-3В. Химический состав указанных марок регламентируется стандартами:

- ГОСТ 19807-91 Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки. Устанавливает марки титана и титановых сплавов, предназначенных для изготовления полуфабрикатов (листов, лент, фольги, полос, плит, прутков, профилей, труб, поковок и штампованных заготовок) методом деформации, а также слитков.

- ОСТ 1 90013-81 Сплавы титановые. Марки. Отраслевой стандарт распространяется на титан и титановые сплавы, обрабатываемые давлением, предназначенные для изготовления полуфабрикатов.

Марки ВТ1-0, ВТ1-00 представляют технический титан, они не содержат легирующих элементов. Сплавы ОТ4, ОТ4-0, ОТ4-1 в качестве легирующего элемента содержат алюминий; ВТ6 содержит алюминий и ванадий; ВТ5, ВТ14 и ВТ5-1 содержат алюминий и ванадий, молибден и олово; ВТ20 содержит алюминий, ванадий, молибден и цирконий; в ПТ-3В входит хром.

Листы из титана производятся методом прокатки: для листов толщиной 6 мм и более, применяется горячая прокатка, для тонких - холодная. Плиты из титана производятся только горячей прокаткой. Во время горячей прокатки заготовки нагревают до 1000 °С. В зависимости от размера листа прокатка осуществляется в несколько проходов.

После горячей прокатки листов и плит, их поверхности специальными технологиями очищают от побочных химических соединений, придают им необходимые технологические и механические свойства, а также требуемые длину и ширину. К таким операциям относятся термическая обработка, правка, прогладка, механическая и химическая отделка (обработка), обрезка кромок, резка.

Для холоднокатаных листов выполняются те же операции, плюс холодная прокатка без нагрева заготовок.

Поверхность листа из титана подвергается травлению и отделке: высокая отделка; повышенная отделка, обычная отделка. В зависимости от группы отделки поверхности на листах допускаются те или иные дефекты.

Поверхность плиты из титана в зависимости от марки сплава и размеров может быть травленой или нет.

Размеры титановых листов, состояние поставки и механические свойства регламентируются стандартами ГОСТ 22178-76 и ОСТ1 90218-76, плит - ГОСТ 23755-79 и ОСТ1 90024-71.

Сочетание низкой плотности (что обеспечивает малую массу изделий) с достаточной прочностью и коррозионной стойкостью, хорошие механические и технологические свойства сделали титан и его сплавы незаменимыми в тех областях промышленности, в которых важна малая масса изделий, в первую очередь авиа- и ракетостроение. Титановые листы применяются при производстве ракет, самолетов, вертолетов и других летательных аппаратов, а также подводных лодок. Из них изготавливают корпуса, винты, конструктивные элементы двигателей.

2) Титановые прутки и круги производятся из технического титана марок ВТ1-0, ВТ1-00 и из титановых сплавов марок ВТ3-1, ВТ5-1, ВТ6, ВТ8, ВТ9, ВТ14, ВТ20, ВТ22; ОТ4, ОТ4-0, ОТ4-1; ПТ-3В.

Титановые прутки производят с помощью горячей прокатки или ковки. В процессе ковки заготовку также нагревают до 750-1000 °С. Прутки некоторых марок поставляются механически обработанными (шлифованными).

Размеры, механические свойства, состояние поставки регламентируются стандартами: катаного прутка ГОСТ 26492-85 и ОСТ1 90173-75, кованого прутка из титана ОСТ1 90107-73, механически обработанного прутка ОСT1 90201-75. На практике титановые прутки большого диаметра Ø 60-150 мм и более, называют титановый круг

Основные области применения титанового прутка и круга:

- авиа- и ракетостроение, судостроение - изготовление валов и элементов самолетов, вертолетов, кораблей;

- химическая промышленность - элементов, имеющих непосредственный контакт с агрессивными средами;

- медицина - для производства инструментов, искусственных суставов.

3) Титановая проволока изготовляется из титана марки ВТ1-00св и титановых сплавов ВТ2св, ВТ6св, ВТ20-1св, ВТ20-2св, 2В; ОТ4св, ОТ4-1св. Химический состав регламентируют стандарты ГОСТ 27265-87 и OCT1 90015-77.

Титановую проволоку получают технологией волочения из титановых прутков. Проволока из титана изготавливается в травленом и дегазированном состоянии.

Размеры, состояние поставки, механические свойства сварочной титановой проволоки регламентируются стандартами ГОСТ 27265-87 и OCT1 90015-77. Проволока мелких диаметров часто называется титановая нить или проволока микронных размеров.

Титановая проволока широко применяется в медицине, в стоматологии и кардиохирургии, так как титан не отторгается организмом человека. Из проволоки изготовляют эндопротезы, зубные импланты, скобы, стенты и другие изделия. Также титановая проволока используется в качестве присадочного материала при сварке изделий из титана.

4) Титановые трубы изготавливаются из технического титана марок ВТ1-0, ВТ1-00 и титановых сплавов ОТ4, ОТ4-0, ОТ4-1; ПТ-7М, ПТ-3В; ВТ14. Химический состав определяется стандартами ГОСТ 19807-91 и ОСТ1 90013-81. ПТ-7М - титановый сплав, легированный алюминием (Al 1,8-2,5%) и цирконием (Zr 2,0-3,0%).

Существует несколько способов производства труб из титана. Промышленность выпускает сварные титановые трубы и бесшовные.

Сварная титановая труба производится из ленты с применением аргоно-дуговой сварки. Продукция поставляется в отожженном состоянии с травленой поверхностью или без термической обработки и без травления. Размеры, состояние поставки, механические свойства сварных труб регламентируются стандартом ГОСТ 24890-81.

Бесшовные титановые трубы производят с помощью горячей прокатки, холодной прокатки или холодной протяжки. Холоднодеформированные трубы поставляются термически обработанными с травленой или шлифованной поверхностью. Горячекатаные трубы из титана имеют две категории качества - высшую и первую. Трубы высшей категории качества подвергаются термической обработке в вакууме и имеют механически обработанную поверхность, первой категории - термическая обработка в обычной среде, поверхность не травленая и механически не обработана.

Размеры, состояние поставки, механические свойства бесшовных горячекатаных титановых труб по стандарту ГОСТ 21945-76, холоднодеформированных – по ГОСТ 22897-86, ОСТ1 90050-72, ОСТ1 90065-72.

Титановые трубы широко применяют в химической промышленности вследствие их высоких антикоррозионных характеристик и химической инертности к реактивам. Титановые трубы используют при производстве насосов, трубопроводов и другой продукции, которая применяется при перекачке кислот и прочих агрессивных сред. Трубы из титана практически незаменимы в отраслях промышленности, связанных с хлором, так как только титан коррозионно стоек в средах влажного хлора, водных и кислых растворах хлора.