Плотность титановых сплавов и другие характеристики

Поскольку по составу титановые сплавы представляют собой сочетание карбида титана и стальных связок, то они проявляют свойства, промежуточные между свойствами составляющих компонентов. Промежуточное положение занимают такие свойства сплавов, как плотность, коэффициент линейного расширения, прочность, электропроводность. Твердые титановые сплавы благодаря наличию стальной связки в составе материалов сохраняют магнитные свойства сталей.

Безвольфрамовые сплавы характеризуются довольно высокой механической прочностью, которая при сжатии возрастает с увеличением содержания тугоплавкой составляющей и уменьшением количества стальной связки, а при сжатии закаленных образцов превышает эти же значения для отожженных образцов, что связано с упрочнением стальной связки Прочность при изгибе увеличивается с ростом содержания стали в составе сплавов.

Основные физико-механические свойства, в том числе и плотность, титановых сплавов в сравнении со свойствами стандартных наиболее распространенных сплавов ВК8, Т15К6 и Т5К10 приведены в табл. 16.

Для повышения износостойкости безвольфрамовых сплавов рекомендуется проводить азотирование после их закалки в атмосфере диссоциированного аммиака при температуре 500…600 °С. Глубина азотированного слоя может составлять 0,075…0,10 мм. Азотирование увеличивает твердость материалов на 5… 6 единиц по HRC и их износостойкость.

Новые маловольфрамовые металлокерамические твердые сплавы на основе карбида и нитрида титана условно названы сплавами типа Т.

В сплавах Т отсутствует кобальт, а вольфрама в 4 – 7 раз меньше, чем в сплавах типа ВК и ТК. Плотность новых сплавов составляет 7,8… 8,8 г/см³, пористость – 1,0…1,5 %, предел прочности при изгибе различных модификаций сплавов равен 900… 1400 МПа, твердость HRA 86,5… 91,0.

Отличительной особенностью сплава типа Т является стабильность его механических свойств.

Твердые сплавы типа ТП имеют твердость HRA 89… 90 и ?_из = 500… 2700 МПа. Они подразделяются на две группы: содержащие в связке железо и не содержащие. Сплавы первой группы, несмотря на высокие механические свойства, очень быстро изнашиваются при обработке стали даже на низких скоростях. Очевидно, наличие железа в связке из-за химического сродства со сталью делает сплавы непригодными для обработки стали резанием.

В новых твердых сплавах в качестве износостойкой составляющей используется карбид или карбонитрид титана. В качестве цементирующей связки применяется никель с добавками молибдена. Данные сплавы изготавливают из смесей порошков, полученных после интенсивного мокрого размола исходных компонентов, путем прессования с последующим спеканием в вакууме при температурах 1300…1350 °С.

Сплавы на основе карбида титана ТНМ-20, ТНМ-25, ТНМ-30 по твердости; прочности при изгибе и сжатии, ударной вязкости, упругим характеристикам примерно равноценны стандартным сплавам. Сплавы с более высоким содержанием цементирующей связки (ТНМ-40 и ТНМ-50) по прочности на изгиб и твердости приближаются к некоторым маркам вольфрамокобальтовой группы 8К,

Высокими прочностными характеристиками обладают также сплавы на основе карбонитрида титана – КТНМ-30А и КТНМ-30Б. Содержание связки у них примерно такое же, как и у сплава ТНМ-30. Однако они имеют более высокую прочность на изгиб (при несколько пониженной твердости), что обусловлено повышенной пластичностью карбонитрида по сравнению с карбидом.

Сплавы, разработанные на основе карбида титана и карбонитрида, существенно превосходят стандартные сплавы по окалиностойкости. При температурах 900., 1000 °С и времени выдержки 10… 20 ч образцы из сплавов ТНМ и КТ НМ изменяют лишь цвет, в то время, как образцы сплавов ТК полностью разрушаются после выдержки в течение 30… 60 мин. Образующаяся на поверхности безвольфрамовых сплавов оксидная пленка, состоящая из рутила и молибдата никеля, прочно соединена с основой и может выполнять при высоких температурах эксплуатации роль своеобразной твердой смазки. Сплавы ТНМ и КТНМ имеют пониженную склонность к адгезионному взаимодействию (температура начала схватывания в вакууме 10* Па со сталью на 200…250 °С выше по сравнению со сплавом Т15К6).

Безвольфрамовые сплавы имеют очень низкий коэффициент трения и незначительный износ – при сухом трении на воздухе о закаленную сталь коэффициент трения составляет около 0,12.