Григорий Николаев - Металл Века

При сверлении титана основное внимание обращают на то, чтобы стружка не скапливалась в отводящих канавках, так как это быстро повреждает сверло. В качестве материала для сверления титана применяют быстрорежущую сталь.

При использовании титана как конструкционного материала титановые детали соединяют друг с другом и с деталями из иных металлов разными методами.

Основной метод — сварка. Самые первые попытки сваривать титан были неудачными, что объяснялось взаимодействием расплавленного металла с кислородом, азотом и водородом воздуха, ростом зерна при нагреве, изменениями в микроструктуре и другими факторами, приводившими к хрупкости шва. Однако все эти проблемы, ранее казавшиеся неразрешимыми, были решены в самые короткие сроки и в наши дни сварка титана—обычная промышленная технология.

Но, хотя проблемы и решены, сварка титана не стала простой и легкой. Главная ее трудность и заключается в необходимости постоянного и неукоснительного предохранения сварного шва от загрязнения примесями. Поэтому при сварке титана используют не только инертный газ высокой чистоты и специальные бескислородные флюсы, но и разнообразные защитные козырьки, прокладки, которые защищают остывающие участки шва и прилегающей к нему зоны, а также обратную его сторону.

Чтобы максимально снизить рост зерна и уменьшить другие вредные изменения в микроструктуре, сварку ведут с большой скоростью. Почти все виды сварки производят в обычных условиях, применяя специальные меры для защиты нагретого металла от соприкосновения с воздухом.

Но мировая практика знает и сварку в контролируемой атмосфере. Такая защита сварного шва обычно необходима при выполнении особо ответственных работ, когда требуется стопроцентная гарантия того, что сварной шов не будет загрязнен. Если свариваемые части невелики, сварку ведут в специальной камере, заполненной инертным газом. Сварщик хорошо видит все, что ему нужно, через специальное окно.

Когда же сваривают большие детали и узлы, контролируемую атмосферу создают в специальных вместительных герметичных помещениях, где сварщики работают в скафандрах. Разумеется, эти работы ведут сварщики самой высокой квалификации, но и обычную сварку титана должны проводить только специально обученные этому делу люди.

В тех случаях, когда сварка невозможна или попросту нецелесообразна, прибегают к пайке. Пайка титана осложняется тем, что он при высоких температурах химически активен и очень прочно связан с покрывающей его поверхность оксидной пленкой. Подавляющее большинство металлов непригодно для использования в качестве припоев при пайке титана, так как получаются хрупкие соединения. Только чистые серебро и алюминий подходят для этой цели.

Соединять титан с титаном, а также с другими металлами можно и механически—клепкой или при помощи болтов. При использовании титановых заклепок время клепки увеличивается почти вдвое по сравнению с применением высокопрочных алюминиевых деталей, а гайки и болты из нового промышленного металла непременно покрывают слоем серебра или синтетического материала тефлона, иначе при завинчивании гайки титан будет, как это ему неизменно присуще, налипать и резьбовое соединение не сможет выдержать больших напряжений.

Склонность к налипанию, обусловленная высоким коэффициентом трения, ~ очень серьезный недостаток титана. Это приводит к тому, что титановые сплавы быстро изнашиваются и их нельзя использовать для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения. При скольжении по любому металлу титан налипает на его поверхность, и деталь вязнет, схваченная липким слоем титана.

Впрочем, говорить, что титановые сплавы нельзя применять при изготовлении трущихся деталей, неверно. Существует немало способов, упрочняющих поверхность титана и устраняющих склонность к налипанию. Один из них — азотирование.

Процесс заключается в том, что детали, нагретые до 850— 950 °С, выдерживают в чистом газообразном азоте более суток. На поверхности образуется золотисто-желтая пленка нитрида титана большой микротвердости. Износостойкость титановых деталей повышается во много раз и не уступает изделиям из специальной поверхностно упрочненной стали.Другой распространенный метод устранения склонности титана к задиранию — оксидирование. При этом в результате нагрева на поверхности деталей образуется оксидная пленка. При низкотемпературном оксидировании свободный доступ воздуха к металлу затруднен и оксидная пленка получается плотной, хорошо связанной с основной толщей титана.

Высокотемпературное оксидирование заключается в том, что в течение 5-6 часов детали выдерживают на воздухе нагретыми до 850 °С, а затем резко охлаждают в воде, чтобы удалить с поверхности рыхлую окалину. В результате оксидирования сопротивление износу возрастает в 15—100 раз.

В мире нет ничего вечного — эту нехитрую истину все знают давно. То, что кажется навеки незыблемым — горы, гранитные глыбы, целые материки, — со временем разрушаются, рассыпаются в пыль, уходят под воду, проваливаются в глубины. Исчезают целые культуры, народы и государства, уступая место другим, которых неизбежно постигает все та же участь. Но, разумеется, происходит все это не на наших глазах и даже не в течение многих человеческих поколений. Происходит все это медленно, постепенно.

В то же время ничто не разрушается так быстро, как известные нам металлы — чугун, железо, сталь. Разрушает их коррозия — неумолимый бич любых твердых тел, а металлов в особенности. Коррозия неизбежно возникает при наличии электрохимических и просто химических процессов на поверхности вещества как следствие его взаимодействия с окружающей средой. И ее результаты сказываются самым печальным образом.

По всей поверхности земного шара разбросаны металлургические заводы, круглые сутки дымят домны, мартены, конвертеры, выплавляя главнейший металл современной цивилизации — железо в различных его модификациях. Мировая выплавка стали уже приближается к миллиарду тонн в год. Но, условно говоря, каждый десятый завод работает впустую — его продукцию поглощает вечно голодное чудовище — коррозия, ржавчина.

Да, именно так и обстоит дело, ведь ежегодно каждая десятая тонна выплавленного металла уничтожается коррозией. Но это также значит, что из всего произведенного сейчас железа через десять лет ничего не останется . . . Лишь только благодаря тому, что металлургические заводы продолжают выплавлять металл, мы постоянно располагаем им.