ПРЕДИСЛОВИЕ
Современная техника выдвинула повышенные требования к металлическим материалам. Потребовались материалы и сплавы, имеющие большую прочность при нормальной и высоких температурах, достаточно пластичные и вязкие, устойчивые против действия агрессивных сред, а также обладающие специальными свойствами.
Среди новых конструкционных материалов, освоенных за последние годы промышленностью и в значительной степени удовлетворяющих этим требованиям, особое место занимают титан и сплавы на его основе. Непрерывно расширяющееся применение титана в различных отраслях техники объясняется благоприятным сочетанием его физико-химических свойств, и прежде всего повышенной удельной прочностью (отношение предела прочности к удельному весу). Этот показатель титана — один из наиболее высоких для конструкционных материалов.
Отличная коррозионная стойкость титана в атмосферных условиях, морской воде и ряде высокоагрессивных сред обусловливает эффективное его использование для изготовления конструкций, работающих в самых суровых условиях эксплуатации.
Титан — один из наиболее распространенных элементов. По содержанию в земной коре он занимает четвертое место после алюминия, железа и магния. До недавнего времени титан применяли лишь в сравнительно небольших количествах как легирующую добавку к черным металлам — сталям и чугунам. Это объясняется тем, что металлургия титана имеет свои особенности и получение компактного титана является сложным процессом.
Несмотря на то что титан был открыт в 1790 г., использование его как самостоятельного конструкционного металла и основы сплавов началось совсем недавно, лишь несколько десятилетий тому назад, после успехов, достигнутых в области металлургии химически активных металлов и сплавов. Титан и его сплавы применяются в авиастроении, химическом машиностроении и во многих других областях производства, где наиболее эффективно можно использовать их специфические свойства.
Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 гг., принятыми XXV съездом КПСС, предусматривается увеличение производства титана в нашей стране в 1,4 раза. Благодаря такому значительному росту выпуска полуфабрикатов из титана еще более расширится применение его в различных отраслях промышленности.
Наряду с непрерывным увеличением производства титановых сплавов улучшается их качество. В результате резкого снижения вредных примесей — газов — повысилась пластичность и вязкость титана и сплавов на его основе, снизилась их чувствительность к надрезам и другим дефектам. Улучшение качества титана явилось важной предпосылкой расширения областей его промышленного использования и, что особенно важно, применения для изделий новой техники ответственного назначения.
В начальный период освоения производства конструкций из титана в основном использовали листовой металл малых толщин. В последнее время к числу актуальных задач относится изготовление изделий из титановых сплавов средних и больших толщин.
Наибольшее распространение в отечественном и зарубежном машиностроении получили технический титан (ав = = 35 - 45 кгс/мм2) и его низколегированные сплавы (ав = = 80 - 90 кгс/мм2). В настоящее время созданы и находят промышленное применение различные по назначению титановые сплавы: конструкционные, жаропрочные, для работы при низких температурах, коррозионностойкие и т. д. Весьма перспективными являются высоколегированные термически-упрочняемые титановые сплавы, которые позволяют наиболее полно реализовать все преимущества сплавов такого типа.
Объемы промышленного использования титановых сплавов во многом зависят от успешного освоения их сварки, при которой однако встречаются серьезные затруднения. Они вызваны большой химической активностью титана при высоких температурах, особенно в расплавленном состоянии, по отношению к газам атмосферы, повышенной температурой плавления и другими физическими свойствами, а также структурными превращениями в шве и околошовной зоне при сварочном термическом цикле, нередко приводящими к образованию хрупких фаз.
В последние годы интенсивно разрабатывалась теория и практика сварки конструкций разного назначения из титана и его сплавов. Благодаря работам отечественных и зарубежных исследователей решен комплекс важнейших вопросов в области металлургии и технологии сварки титана.
Значительный вклад в создание научных основ сварки титана и разработку технологических процессов изготовления сварных титановых конструкций внесли Институт электросварки им. Е. О. Патона АН УССР, Институт металлургии им. А. А. Байкова АН СССР, Всесоюзный институт авиационных материалов, ряд отраслевых научно-исследователь-ских институтов, лабораторий и предприятий.
К числу основных вопросов, решенных в общей проблеме сварки титана, относятся следующие: изучено влияние примесей — газов — в основном металле на его свариваемость и установлены допускаемые пределы содержания примесей для обеспечения удовлетворительной свариваемости технически чистого титана и ряда сплавов на его основе; определены требования, предъявляемые к инертным газам, и разработаны сварочные материалы (флюсы, электродные проволоки, в том числе порошковые) с учетом особенностей физико-химических свойств титана; исследован механизм замедленного разрушения сварных соединений из титановых сплавов и разработаны эффективные меры предупреждения возникновения трещин и других дефектов в шве и околошовной зоне; установлено влияние легирующих элементов на структуру и свойства сварных титановых швов; исследована свариваемость титановых сплавов разного типа и выбраны удовлетворительно свариваемые сплавы; найдены оптимальные условия сварки титана разных толщин и всесторонне изучено поведение сварных соединений в условиях эксплуатации изделий.
Результаты, полученные при решении указанных основных проблемных вопросов, позволяют создавать надежные технологические процессы сварки разнообразных по назначению изделий из титановых сплавов. Накопленный опыт их эксплуатации указывает на то, что сварные соединения на титане и многих его сплавах обеспечивают высокую конструктивную прочность изделий и могут работать в случае приложения не только статической, но также вибрационной и динамической нагрузок.
В начальный период промышленного освоения производства сварных конструкций из титана применяли метод сварки плавлением в среде инертных газов, в основном неплавящим-ся электродом. В настоящее время практически все известные методы сварки плавлением (за исключением ручной сварки штучными электродами), а также контактной сварки и сварки в твердом состоянии используются для титана.
Серьезные затруднения встретились при разработке процессов сварки титана с другими металлами. Однако новые приемы и техника сварки позволяют в ряде случаев решать и эти вопросы.
Особенностям сварки титана и сплавов на его основе посвящены многочисленные работы, опубликованные в отечественной и зарубежной технической литературе.
Назначение предлагаемой работы — систематизировать сведения о свариваемых титановых сплавах, обобщить вопросы металлургии и технологии сварки титана, всесторонне рассмотреть пути получения качественных сварных конструкций ответственного назначения из этого нового металла.
В основу монографии положены результаты многолетних исследований, выполненных авторами в отделе физико-металлургических процессов сварки химически активных и тугоплавких металлов и сплавов Института электросварки им. Е. О. Патона АН УССР. Использованы также материалы отечественной и зарубежной технической литературы.
Книга написана коллективом авторов: гл. I — С. М. Гуревичем (§ 1, 2, 3, 4), Н. А. Кушниренко (§ 5); гл. II — В. Н. Замковым (§ 1, 2, 3), С. М. Гуревичем (§ 2), Н. А. Кушниренко (§ 4); гл. III — В. Е. Блащуком (§ 1), В. Н. Замковым, Н. А. Кушниренко (§ 2, 4), С. Д. Загребенюком (§ 3); гл. IV — В. П. Прилуцким, В. Н. Замковым (§ 1), В. Е. Блащуком (§ 1, 2, 3); гл. V — С. М. Гуревичем (§ 1), С. Д. Загребенюком (§ 2), В. Н. Замковым, В. П. Прилуцким (§ 3, 4); гл. VI — Я. Ю. Компаном; гл. VII — С. М. Гуревичем (§1, 2, 3), В. Е. Блащуком (§ 4); гл. VIII — В. Б. Волковым; гл. IX — Г. К. Харченко; гл. X — В. К. Сабокарем (§1, 2, 5), Г. К. Харченко (§ 3), С. М. Гуревичем (§ 4); гл. XI — В. Е. Блащуком (§ 1), С. М. Гуревичем (§ 2, 3), Н. А. Кушниренко (§ 2), В. Б. Волковым (§ 4).
Авторы надеются, что данная работа будет способствовать дальнейшему расширению областей применения титана и его сплавов в промышленности для сварных конструкций.

 

Назад, на страницу описания