www.mexanik.ru

ПРЕДИСЛОВИЕ

Конструктивная прочность и надежность машин и механизмов существенно зависят от применяемых для их изготовления материалов. Правильное использование в машиностроении новых прогрессивных металлов и сплавов — залог создания высокоэффективных агрегатов.

Машиностроение сегодня и завтра — обширная и многоплановая отрасль промышленности, характерной особенностью которой является огромное разнообразие конструкций и видов их нагружения, многообразие рабочих сред, температурных условий и т. п. В соответствии с этим круг металлических материалов, применяемых в машиностроении, весьма широк. Наиболее ценными конструкционными материалами являются сплавы, сочетающие в себе важные эксплуатационные качества: высокую прочность, особенно удельную прочность, стойкость к агрессивным средам, достаточную прочность при повышенных температурах и др. К таким материалам можно отнести титановые сплавы.

Эти сплавы обладают очень ценным комплексом физико-механических свойств: низкой плотностью, достаточно высокой прочностью, коррозионной стойкостью во многих средах, немагнитностью и т. п. Важным преимуществом титановых сплавов является их экологическая чистота, обусловленная коррозионной стойкостью, особенно полной безвредностью продуктов коррозии и химических соединений титана. Производство титановых сплавов непрерывно расширяется и совершенствуется, создан ряд конструкционных сплавов различного назначения. Однако до последнего времени большинство монографических публикаций по титану давало информацию только о его металлургии и металловедении или ограничивалось описанием общих стандартных свойств без достаточно детального и глубокого анализа конструктивной прочности титановых сплавов, определяемой при различных видах нагружения (статическом, динамическом, циклическом, длительном и др.) при воздействии внешних сред и условий эксплуатации (давление, температура, агрессивные среды и др.), что является необходимым при конкретном определении эффективности использования титановых сплавов в машиностроении и правильном определении ресурса работы конструкции и их надежности в целом. Достаточно высокая стоимость титана и стремление к малой металлоемкости конструкций требуют более точного знания допустимых нагрузок при заданных условиях эксплуатации.

Титановые сплавы имеют сравнительно короткий срок эксплуатации в машиностроении, исчисляемый двумя-тремя десятками лет, а сравнительная узость его начального применения в промышленности — в основном в авиационном машиностроении и ракетной технике — бесспорно требует более широкой информации о его работоспособности и долговечности в составе широкого круга машиностроительных конструкций. Актуальность глубокого изучения различных характеристик надежности при эксплуатации титановых сплавов определяется еще и тем, что его поведение во многих случаях резко отличается от закономерности изменения свойств традиционных металлов. Например, высокая прочность титановых сплавов, сравнимая с прочностью конструкционных легированных сталей, сочетается с явлениями ползучести и потери длительной прочности при нормальной температуре. Высокая температура плавления титана (выше на 150—200° С, чем температура плавления стали) сочетается с заметным понижением прочности (на 20—30%) при повышении температуры эксплуатации от 20 до 250—300° С. Высокая коррозионная стойкость титана практически во всех природных средах сочетается с явлением коррозионного растрескивания высокопрочных титановых сплавов в нейтральных хлоридах и некоторых других средах. Представляют интерес физико-химические поверхностные свойства титана — высокое искрообразование при соударении, низкие антифрикционные свойства, склонность к холодному «схватыванию» и др.

Как видно из приведенных примеров, некоторая «необычность» физико-механических свойств титана требует большого внимания при его применении, знания поведения титановых сплавов в разнообразных условиях работы.

В монографии сделана попытка систематизировать новейшие данные о свойствах титановых сплавов применительно к использованию их в машиностроительных конструкциях, их специфических особенностях по сравнению с традиционными материалами. На основе собственных исследований, опыта изготовления и эксплуатации машин и механизмов из титана, а также обобщения новейших сведений из периодической технической литературы авторами дается анализ характеристик конструктивной прочности и долговечности титановых сплавов в разнообразных условиях эксплуатации. При этом особое внимание уделено влиянию на эти параметры агрессивных сред, встречающихся в природе и производстве. Главная цель монографии — выявить основные характеристики работоспособности и долговечности титановых сплавов для использования их при расчете надежности работы машиностроительных конструкций, чтобы эффективно и экономически оправданно применять титановые сплавы.

Авторы выражают большую благодарность Ю. Д. Хесину, С. С. Ушкову, В. Н. Гольдфайну, Н. И. Лошаковой, М. Б. Бодуновой, В. Ф. Щербинину, совместно с которыми проведены многие исследования, часть из которых использована при написании книги.

Назад, на страницу описания