его пластичность, вызывая в сварных швах образование холодных трещин. Для обеспечения удовлетворительной свариваемости в техническом бериллии ограничивается содержание вредных примесей до следующих количеств (в % по массе): ВеО до 0,3%; Fe до 0,04%; А1 до 0,02%; Si до 0,02%.

Увеличение содержания окиси бериллия ухудшает формирование и повышает пористость швов. Однако и при наличии сравнительно небольшого количества примесей вследствие особенностей кристаллического строения (гексагональная решетка) бериллий малопластичен, поскольку в его деформации участвует мало плоскостей скольжения. В этом отношении бериллий уступает не только алюминию, но и магнию.

Для соединения деталей из бериллия находит применение аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом и электроннолучевая сварка. Предпочтительны соединения с отбортовкой кромок. При сварке стыковых соединений требуется введение в ванну присадочной проволоки.

Сварку неплавящимся электродом в инертных газах - аргоне, гелии и их смесях производят преимущественно в камерах с контролируемой атмосферой вольфрамовым электродом на переменном токе. Техника и сварочная аппаратура те же, что и при сварке алюминия.

В процессе сварки заметно вырастает зерно в околошовной зоне, прочность сварного соединения составляет 0,5-0,6 прочности основного металла.

Техника электроннолучевой сварки также близка к технике сварки алюминиевых сплавов. Однако высокое давление паров бериллия создает определенные трудности в обеспечении устойчивого сварочного процесса.

§ 11-4. Титан и его сплавы

Среди новых конструкционных металлов весьма перспективны титан и сплавы на его основе, которые имеют два основных преимущества по сравнению с другими материалами: высокую удельную прочность (т. е. прочность, отнесенную к плотности) вплоть до температур 450-500° С и отличную коррозионную стойкость во многих агрессивных средах. Непрерывно расширяются области применения титана и титановых сплавов в химическом машиностроении, авиапромышленности и других отраслях производства.

Весьма чистый титан (названный по способу его получения иодидным) находит ограниченное применение, например, в радиоэлектронике.

Технический титан содержит примеси внедрения, в том числе газы - кислород, азот и водород, которые в разной степени повышают прочность и снижают пластичность и вязкость металла. В сварных швах они вызывают образование холодных трещин.

Поэтому свариваемый технический титан должен содержать ограниченное количество примесей - газов (табл. 11-6). За последние годы металлургическая промышленность освоила изготовление из технического титана листового проката различной тол-ш,ины, поковок, проволоки, труб и других полуфабрикатов.

Легирование титана позволяет получать свариваемые сплавы, обладающие повышенной прочностью при достаточной пластичности и вязкости.

Легирующие элементы по-разному оказывают влияние на фазовый состав сплавов на основе титана. Такие элементы как алюминий, олово, цирконий и другие не изменяют кристаллического строения технического титана, для которого при нормальной температуре характерна а-фаза. Поэтому они называются -стабилизаторами. Большая группа элементов - марганец, молибден, ванадий, хром и другие-при добавлении в титан может сохранить при нормальной температуре высокотемпературную Р-фазу. Изменяя количество таких Р-стабилизаторов, можно получить двухфазный (а + Р)-сплав или даже однофазный р-сплав. Сплав последнего типа получается при высоком содержании элементов Р-стабилизаторов.

Технический титан и однофазные (а-фаза) сплавы титана не упрочняются в результате термообработки. Двухфазные и однофазные метастабильные р-сплавы титана воспринимают упрочняющую термообработку, состоящую из закалки с последующим отпуском (старением). Прочность таких сплавов, подвергнутых термообработке, может быть доведена до 140 кгс/мм и более при удовлетворительной пластичности и вязкости.

Таблица 11-6

Состав и свойства технического титана и некоторых его сплавов

Максимальное значение временного сопротивления после упрочняющей термообработки - закалки и старения.

Сварка технического титана и однофазных а-сплавов. Большая химическая активность титана при высоких температурах и особенно в расплавленном состоянии по отношению к газам (кислороду, азоту и водороду) затрудняет сварку этого металла. Обязательным условием получения качественного соединения при сварке плавлением является надежная защита от газов атмосферы не только сварочной ванны, но и остывающих участков металла шва и околошовной зоны вплоть до температуры 400° С. Необходимо также тщательно защищать и обратную сторону (корень) шва, даже в том случае, если слои металла не расплавлялись, а только нагревались выше этой температуры.

Дополнительные затруднения при сварке создает большая склонность титана к росту зерен при нагреве до высоких температур, особенно в области р-фазы (выше 880° С). Низкая теплопроводность титана способствует увеличению времени пребывания шва и околошовной зоны при высоких температурах. Например, время пребывания околошовной зоны на титане выше температуры а - р превращения превосходит аналогичный параметр для стали в 2,5-3 раза. Чтобы преодолеть указанное затруднение, сварку выполняют при минимально возможной погонной энергии.

На качество сварных соединений титана оказывает влияние состояние поверхности кромок и присадочного металла. Окисно-нитридная пленка, которая образуется после горячей обработки полуфабрикатов (ковки, штамповки, прокатки на воздухе и др.), удаляется механической обработкой или путем пескоструйной обработки и последующего травления металла в смеси солей с кислотами или щелочами. Находит применение травление в течение 5-10 мин при температуре 60° С в растворе следующего состава: 350 см* технической соляной кислоты, 50 г фтористого натрия, 650 см* воды.

При неполном удалении пленки окислов на поверхности титана может сохраниться альфированный слой. Такое название этот слой получил вследствие повышенной концентрации в нем газов (азота, кислорода), стабилизирующих а-фазу, и способности сохранять непревращенную а-фазу при закалке от температур несколько выше температуры фазового превращения.

Наиболее частыми дефектами сварных швов являются поры и холодные трещины. В сварных титановых швах механизм образования пор, располагающихся по оси шва и у границ сплавления, практически такой же, как и для стали.

Возбудителями пор являются газы и среди них в первую очередь водород. Скачкообразное резкое уменьшение растворимости водорода в твердом титане по сравнению с жидким приводит к интенсивному выделению этого газа при кристаллизации сварочной ванны, что, в свою очередь, может при неблагоприятных условиях вызвать образование газовых полостей - пор. Уже известны пути борьбы с пористостью в титановых швах. В первую