ГлавнаяРациональный способ нагрева титановых сплавов следует выбирать, исходя из особенностей физико-химических свойств титана. Наиболее важной характеристикой, во многом определяющей выбор способа нагрева, является теплопроводность. По сравнению с медью, алюминием, железом и никелем титан имеет пониженные значения теплопроводности (рис. 1).
С повышением температуры теплопроводность титана увеличивается, при этом данные, приводимые разными авторами, не всегда совпадают. Так, по данным И.Л. Безручко, при нагреве до 1000° С теплопроводность увеличивается на 70%, а по данным В.П. Выбойщикова — в 2—3 раза. Изменение теплопроводности при нагреве до 1000° C для сплавов ВТ6С, ВТ16 и ВТ18, по данным работы, показано на рис. 2.
С низкими значениями теплопроводности титановых сплавов связаны основные трудности, возникающие при нагреве: довольно длительное время при поверхностном способе нагрева и большие перепады температур по сечению при нагреве крупногабаритных заготовок.
В отличие от сплавов на основе меди, железа, никеля, у которых теплопроводность снижается с повышением температуры, у титановых сплавов она возрастает.
Второй, не менее важной особенностью титановых сплавов при нагреве, является активное взаимодействие их с воздушной атмосферой при повышении температуры. При нагреве выше 600—650° С титан активно взаимодействует с кислородом, а выше 850° С — с азотом, образуя поверхностный слой значительной величины, насыщенный этими газами. Так, например, при поверхностном способе нагрева титановой заготовки диаметром 350 мм до температуры 1100—1150° С потребуется не менее 3—4-ч выдержка в интервале температур активного взаимодействия титана с газами, что приведет к образованию газонасыщенного слоя толщиной не менее 1 мм. Такой слой ухудшает деформируемость сплавов, вызывает необходимость промежуточной механической обработки, что значительно увеличивает потери металла.
Итак, низкая теплопроводность титана и высокая активность его взаимодействия с окружающей средой делают не оптимальными способы, основанные на поверхностном нагреве с длительным пребыванием заготовки при высоких температурах. Поэтому для титана и его сплавов желательно использовать нагрев заготовок в индукторах или контактным способом. Однако принцип действия индукционных и контактных нагревательных устройств и их конструктивное решение вносят дополнительные ограничения для использования этих наиболее рациональных способов при нагреве полуфабрикатов различных форм и сечений. Поэтому в промышленном производстве применяют также способы поверхностного нагрева в электропечах сопротивления, пламенных печах, печах-ваннах.
Ниже сопоставляются показатели различных способов нагрева заготовок и полуфабрикатов:
Из этих данных видно, что при выборе того или иного способа нагрева титановых полуфабрикатов следует иметь в виду вид полуфабриката (форма, сечение) и экономические показатели выбранного способа.