目前供工業(yè)上選用的鈦和鈦合金的牌號(hào)達(dá)30~40種之多。這些鈦和鈦合金按其結(jié)晶組織不同可分為α鈦合金、β鈦合金、α+β鈦合金、近α鈦合金和近β鈦合金等五類（詳見表0-1）。

但各國常用鈦合金也只有10種左右。例如，根據(jù)1979年美國消耗鈦材統(tǒng)計(jì)：其中 Ti-6Al-4V占全部用鈦量的52%；工業(yè)純鈦占29%；Ti-5Al-2.5Sn占5%；Ti-6Al-6V-2Sn占6%；Ti-8Mn占<1%；Ti-13V-11Cr-3Al占<1%；Ti-8Al-1Mo-1V占3%；Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo占2%；Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo占1%；其他鈦合金占<1%。這些鈦合金制品中，板、帶軋材占24%；鍛件占39%；棒、絲材占22%；管材占14%；鑄制件占1%。日本工業(yè)用的鈦合金，工業(yè)純鈦占90%以上。

現(xiàn)將工業(yè)上常用的鈦合金按用途分述如下：

1、耐蝕鈦及鈦合金

1）工業(yè)純鈦  工業(yè)上大量的用作耐蝕材料的仍然是工業(yè)純鈦。這是因?yàn)楣I(yè)純鈦對(duì)于海水、濕氯氣及氧化性、中性、弱還原性和加入緩蝕劑的還原性介質(zhì)中具有良好的耐蝕性；而且綜合機(jī)械性能和加工工藝性能亦較優(yōu)越；價(jià)格也較鈦合金為低。因此，只有在工業(yè)純鈦不能滿足耐蝕性能要求的情況下，才使用其他的耐蝕鈦合金。我國將工業(yè)純鈦分成三級(jí)，即TA1、TA2和TA3。這三種工業(yè)純鈦的間隙元素是逐漸增加的；而機(jī)械強(qiáng)度和硬度也隨著逐級(jí)增加。工業(yè)上常用的鈦合金是TA2。這種鈦合金的耐蝕性能和綜合機(jī)械性能適中。對(duì)耐磨和強(qiáng)度的要求較高時(shí)可采用TA3。對(duì)要求較好的成型性能時(shí)可采用TA1。各級(jí)工業(yè)純鈦有相似的耐蝕性能。在某些情況下，特別在強(qiáng)氧化性或還原性酸中，由于鈦中含有鐵元素雜質(zhì)引起熱影響區(qū)的金相組織變化，使其耐蝕性能降低。在這種條件下，應(yīng)考慮鈦中的鐵含量不超過0.05%。

2）Ti-(0.15~0.20)Pd合金  這種合金與工業(yè)純鈦相比，具有下列三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

a. 既對(duì)氧化性介質(zhì)具有優(yōu)良的耐蝕性能；又對(duì)弱的還原性介質(zhì)具有一定的耐蝕能力。如Ti-0.2Pb對(duì)硝酸的耐蝕性能和工業(yè)純鈦一樣好；但對(duì)稀鹽酸和稀硫酸的耐蝕性能卻比純鈦高500~1000倍。

b. 具有較好的耐縫隙腐蝕能力。工業(yè)純鈦對(duì)縫隙腐蝕比較敏感，往往由于鈦制設(shè)備中存在間隙，而導(dǎo)致此處加速腐蝕。如果在間隙處采用Ti-(0.15~0.20)Pd代替工業(yè)純鈦，則可消除縫隙腐蝕。

c. 吸氫能力小，不易產(chǎn)生氫脆。工業(yè)純鈦在高溫是能大量吸氫。特別是對(duì)于腐蝕時(shí)產(chǎn)生的原子氫更易吸收，導(dǎo)致氫脆。Ti-(0.15~0.20)Pd表面生成的氧化膜具有較高的抗氫滲透能力，故抗氫脆的能力比工業(yè)純鈦的能力要大很多。

但這種鈦合金對(duì)強(qiáng)還原性介質(zhì)并不耐蝕；而且含有稀貴的鉑族金屬——鈀。它的物理、機(jī)械性能、加工工藝性能和工業(yè)純鈦相似。目前用這種合金制造的列管式換熱器，用于稀鹽酸和磷酸中；在紡織工業(yè)中用它制作噴絲頭；在乙醛和對(duì)苯二甲酸裝置中所有鈦設(shè)備的法蘭襯環(huán)和菱形墊片也均用這種合金，其使用效果良好。

3）Ti-0.3Mo-0.8Ni鈦合金  這種合金改善了工業(yè)純鈦在還原性介質(zhì)中的耐蝕性能；而且它保持了工業(yè)純鈦耐硝酸、鉻酸等氧化性介質(zhì)的耐蝕性能。例如，它在室溫的10%硫酸、10%鹽酸以及中等濃度的甲酸和檸檬酸中均具有較好的耐蝕性能；而工業(yè)純鈦在這些介質(zhì)中則被活性溶解。并且它具有優(yōu)良的耐縫隙腐蝕性能。它含有的合金元素較少；特別是不含有稀貴的鉑族元素（如鈀等）。因此，它的價(jià)格僅比工業(yè)純鈦高10%。它的加工工藝性能、焊接性能和工業(yè)純鈦接近；而在200~300℃的溫度下的強(qiáng)度較工業(yè)純鈦高1.5~2倍。由于這種合金具有這些優(yōu)點(diǎn)，因此，它可能取代工業(yè)純鈦在高溫海水、鹽水、濕氯氣以及各種高溫、高濃度的氯化物中使用。

4）Ti-Mo合金  Ti-32Mo合金在沸騰的40%硫酸和20%鹽酸溶液中的耐蝕性能較工業(yè)純鈦有顯著提高，是目前最耐還原性介質(zhì)腐蝕的鈦合金之一。但它在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性能卻很低；而且由于鉬含量過高，使合金變脆，加工工藝性能變差。為了克服這種合金由于高鉬含量所帶來的缺點(diǎn)，在鈦相合金的基礎(chǔ)上添加了鈮、釩、鋯和鈀。使這種合金既保持了鈦—鉬合金的優(yōu)良的耐蝕性能；又改善了它們的加工工藝性能。例如，Ti-15Mo-5Zr合金，不僅避免了Ti-15Mo合金中的w相析出而引起的合金脆化，改善了他的冷加工工藝性能和焊接性能；而且還改善了它的耐蝕性能。又如：Ti-15Mo-0.2Pd合金在氧化性和還原性介質(zhì)中都有較好的耐蝕性能。這一合金由于含有大量的高熔點(diǎn)、高比重的鉬，要以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)無偏析雜質(zhì)成分均勻的合金錠是比較困難的。故目前多用粉末冶金的方法來生產(chǎn)Ti-Mo合金制品。

6）Ti-2Ni合金  這種鈦合金作為脫鹽裝置的結(jié)構(gòu)材料，使用溫度可高達(dá)200℃左右；而工業(yè)純鈦只能達(dá)到121℃左右。并且它的耐縫隙腐蝕性能較工業(yè)純鈦為優(yōu)。但這種合金的適用范圍比Ti-Pd、Ti-Mo系合金窄很多。它只是在蟻酸、熱熔氯化鎂溶液中的耐蝕性較工業(yè)純鈦為優(yōu)；但在鹽酸、硫酸中的耐蝕性比純鈦還差。所以Ti-2Ni合金一般只限于在中性或弱還原性的鹽液中使用。

7）Ti-6Al-4V（TC4）合金  這是一種廣泛使用的鈦合金。它的耐蝕性能比工業(yè)純鈦稍差，但對(duì)海水、許多酸、堿和其他腐蝕性介質(zhì)仍具有令人滿意的耐蝕性能。它具有良好的綜合機(jī)械性能。直至400℃時(shí)，還有較好的強(qiáng)度。在-200℃時(shí)仍具有較好的延性和韌性。這種合金的加工工藝性能良好，可以冷、熱成型；在防止污染的情況下，其成行性類似于不銹鋼，易于熔焊和電阻焊，可進(jìn)行各種機(jī)加工。并可進(jìn)行熱處理，在經(jīng)過固溶淬火后，可獲得較大的強(qiáng)化效果。所以，這種合金一般用在要求高強(qiáng)度或高疲勞性能的耐腐蝕場合；而且由于這種合金耐熱性能良好，可用作450℃以下使用的壓氣機(jī)葉片和盤。

8）Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo合金  這種合金對(duì)抵抗高流速海水的磨蝕和應(yīng)力腐蝕破裂的性能良好；同時(shí)又具有較好的韌性和焊接性能，是一種較好的船用鈦合金。

2、熱強(qiáng)鈦合金

1）Ti-5Al-2.5Sn(TA7)  這種合金在退火狀態(tài)下具有中等強(qiáng)度水平（抗拉強(qiáng)度在80公斤·力/毫米2左右）和足夠的延性，焊接性能良好。它可作為500℃以下使用的結(jié)構(gòu)材料。短時(shí)使用可達(dá)900℃。它的板材和棒材在350℃下的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到50公斤·力/毫米2；經(jīng)過100小時(shí)的持久強(qiáng)度可達(dá)到45公斤·力/毫米2。

2）Ti-5Al-2.5Sn-3Cu-1.5Zr(TA8)  這是一種沉淀硬化效應(yīng)的α+化合物合金。它具有較高的室溫抗拉強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度在100公斤·力/毫米2以上）和較好的耐熱性能，可作為450℃溫度下工作的壓氣機(jī)葉片和盤的材料。在該溫度下，棒材的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到72公斤·力/毫米2；經(jīng)過100小時(shí)的持久強(qiáng)度可達(dá)到70公斤·力/毫米2，蠕變強(qiáng)度可達(dá)到公斤·力/毫米2。

3）Ti-6Al-0.6Cr-0.4Fe-0.4Si-0.01B(TC7)  這是一種彌散化合物析出的α+β合金。該合金在500℃下，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)到60公斤·力/毫米2；而且焊接性能良好。它主要以板材和棒材形式應(yīng)用在500℃以下的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件上。

4）Ti-6.5Al-3.5Mo-2.5Sn-0.3Si(TC9)  這是目前國內(nèi)在450~500℃下使用較好的耐熱鈦合金。它具有較高的強(qiáng)度水平；并具有較好的高溫力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。在常溫的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到110公斤·力/毫米2左右，在500℃下的抗拉強(qiáng)度保持在85公斤·力/毫米2左右和經(jīng)100小時(shí)的持久強(qiáng)度可達(dá)到62公斤·力/毫米2。所以這種合金可在500℃下長期使用。

5）BT25合金  這是一種Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W-Si系的變形熱強(qiáng)鈦合金，屬于馬氏體型α+β兩相鈦合金。該合金經(jīng)過950~970℃，1小時(shí)，空冷+560℃，6小時(shí)，空冷的熱處理，所得的室溫機(jī)械性能和500℃、100小時(shí)的熱穩(wěn)定性最好。室溫的抗拉強(qiáng)度為105公斤·力/毫米2；當(dāng)溫度提高到550℃時(shí)抗拉強(qiáng)度約為80~85公斤·力/毫米2，600℃時(shí)為66~78公斤·力/毫米2。循環(huán)基數(shù)為2X107的疲勞極限：室溫下為50~52公斤·力/毫米2；500℃下為40~42公斤·力/毫米2。在450℃加熱到10000小時(shí)，在500℃加熱到6000小時(shí)，在550℃加熱到3000小時(shí)，都具有滿意的熱穩(wěn)定性。所以這種合金可在550℃下使用。而且的焊接性能和工藝塑性良好，是制造壓氣機(jī)零件的理想材料。

3、 低溫用的鈦合金

1）Ti-13V-11Cr-3Al  這種鈦合金在-100℃以下，其延性才開始明顯降低，故可用作-100℃時(shí)的結(jié)構(gòu)材料。在-100℃時(shí)，它的延伸率約為16%；拉伸強(qiáng)度約為130公斤·力/毫米2。

2）Ti-6Al-4V(ELI)  這種低間隙元素的鈦合金在-200℃時(shí)，其延伸率才開始明顯降低，故可用作在-200℃下使用的設(shè)備結(jié)構(gòu)材料。但在-200℃時(shí)，這種合金的延伸率只有10%左右。這是在低溫下使用這種合金必須注意的。

3）Ti-5Al-2.5Sn(ELI)  這種低間隙元素的鈦合金在-250℃以下時(shí)，其延伸率尚無明顯的變化，仍保持在15%左右，而拉伸強(qiáng)度卻上升到140公斤·力/毫米2以上。為了保持這種合金的良好低溫性能，必須嚴(yán)格控制它的間隙元素含量。如鐵的含量應(yīng)控制在0.25%以下；氧的含量應(yīng)低于0.12%；其他間隙元素（氫、氮、碳）的含量也應(yīng)低于普通合金的含量。

4）工業(yè)純鈦（TA1、TA2）  這兩種工業(yè)純鈦在鐵含量為0.095%，氧含量為0.08%；氫含量為0.0009%；氮含量為0.0062%時(shí)，在-269℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度為65~80公斤·力/毫米2，約為室溫時(shí)抗拉強(qiáng)度的兩倍。其延伸率由室溫時(shí)的50%降至40%，但仍具有較高的延性。因此，這兩種工業(yè)純鈦可用作-253℃以下的低溫材料。

4、鈦基特殊功能材料

1）含50%鈦的鈮—鈦超導(dǎo)合金，在-4K時(shí)具有超導(dǎo)特性。這種超導(dǎo)合金已開始在工業(yè)上使用。

2）含50%鈦的鎳—鈦合金具有明顯的形狀記憶效應(yīng)。這種合金已成功的應(yīng)用在宇航自展天線、航空工業(yè)中自張開銷釘、油管接頭、記憶鉚釘以及醫(yī)療器械、熱機(jī)等裝置。

3）鈦—鐵合金具有貯氫特性，是很好的貯氫材料。這種合金的研制成功，解決了氫氣的貯存和運(yùn)輸?shù)睦щy。日本等國正在用鈦—鐵貯氫裝置裝置氫氣汽車。

如何正確的使用鈦

雖然鈦及其合金具有比強(qiáng)高、高溫和低溫性能好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)；如果使用不當(dāng)，未能揚(yáng)長避短，仍會(huì)達(dá)不到預(yù)期的效果，反而造成不應(yīng)有的損失。如何正確的使用鈦呢？在選用鈦材時(shí)應(yīng)仔細(xì)的考慮下類問題：

1、腐蝕環(huán)境  

工業(yè)純鈦和其他鈦合金在中性、氧化性的環(huán)境中，具有優(yōu)良的耐蝕性能。在弱的還原性環(huán)境中也保持著鈍態(tài)。在強(qiáng)的還原性酸中被腐蝕；但在與腐蝕防止劑共存的還原性環(huán)境中耐蝕性良好，即使對(duì)于王水也有良好的耐蝕性。在高溫鹽類、濕氯氣、硝酸、各種漂白劑等腐蝕環(huán)境中具有耐蝕性。鈦在數(shù)伏電壓之下作為陽極處于鈍性，所以被利用在陽極處理、電解和電鍍中。在海水中不產(chǎn)生點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。有較大的抵抗應(yīng)力腐蝕破裂、接觸腐蝕和磨蝕的能力。對(duì)有機(jī)酸除蟻酸（不通氣）等以外都具有較好的耐蝕性能。焊接幾乎不降低鈦的耐蝕性。雖然鈦材在上述的腐蝕性介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐蝕性能；但在選用鈦材作為耐蝕材料時(shí)，仍必須注意以下幾點(diǎn)：

1）工業(yè)純鈦在靜止的高溫、高溶度的硝酸溶液中的耐蝕性能較好；但在流動(dòng)的硝酸溶液中往往由于缺少緩蝕作用的四價(jià)鈦離子而遭到腐蝕。故在這種環(huán)境中采用鈦時(shí)應(yīng)選用Ti-5Ta合金。

2）鈦在海水和氯化物溶液中不發(fā)生點(diǎn)蝕；但在含有氯化鎂、氯化鋁、氯化銅、氯化鋅和氯化鈣的沸騰溶液中發(fā)生點(diǎn)蝕。工業(yè)純鈦在溫度高于90℃的海水中有發(fā)生縫隙腐蝕的可能性，故在這種環(huán)境中，推薦選用Ti-0.2Pb合金。

3）工業(yè)純鈦在碳?xì)浠衔锛群取⒎奶細(xì)浠衔镏胁话l(fā)生腐蝕。但在有水的情況下，水解而產(chǎn)生鹽酸和氫氟酸，對(duì)鈦產(chǎn)生腐蝕。當(dāng)碳?xì)浠衔镌诟邷叵路纸舛a(chǎn)生氫時(shí)，鈦可能吸收氫，而產(chǎn)生氫脆。

4）鈦不受潮濕氯氣（含1%以上的水分）以及二氧化硫、二氧化碳、硫化氫等氣體的腐蝕；但在干燥的氯氣中遭受腐蝕；并引起著火自燃。在-253~93℃溫度范圍內(nèi)，鈦對(duì)氫和過氧化氮的耐蝕性優(yōu)良；但在氣態(tài)氧、液態(tài)氧和某些氧分壓高的水溶液中，也可能引起鈦著火自燃。在這種環(huán)境中使用鈦時(shí)，必須慎重。

5）工業(yè)純鈦一般不發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂；但在含有微量鹽酸的甲醇、乙醇為主的有機(jī)溶劑中和在發(fā)煙硝酸中易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂或著火自燃。

6）鈦與電位較低的金屬接觸，則低電位金屬發(fā)生腐蝕。腐蝕的程度取決于與鈦接觸的金屬表面積比例。

7）雖然鈦對(duì)于PH值大于9的堿也具有較好的耐蝕性能；但由于在較高的溫度下易產(chǎn)生氫脆，因此，鈦僅用在低溫下的堿液中。當(dāng)堿液中含有游離氯時(shí)，則提高鈦對(duì)堿液的耐蝕性。反之，當(dāng)堿液中含有氧和氨時(shí)，，則加劇堿液對(duì)鈦的腐蝕。

2、鈦的化學(xué)、物理、機(jī)械性能的特點(diǎn)

鈦和鈦合金與其他金屬一樣，在化學(xué)、物理和機(jī)械性能方面具有它獨(dú)自的特點(diǎn)。有些性能不同于碳鋼、不銹鋼等黑色金屬；也不同于常用的有色金屬——鋁、鉛等。因此，在使用鈦材時(shí)必須注意以下的這些特點(diǎn)：

1）鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬，在較高溫度下可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)，特別是與空氣中的氮、氧、氫等氣體發(fā)生反應(yīng)，使鈦的性能變壞。這是在鈦的熔煉、加工、制造和使用過程中必須認(rèn)真考慮的一個(gè)問題。

2）鈦的線膨脹系數(shù)約為碳鋼的三分之二；相當(dāng)于不銹鋼的一半。當(dāng)用鈦制造碳鋼或不銹鋼容器的襯里時(shí)；或者用鈦制造管殼式熱交換器列管，而外殼用碳鋼或不銹鋼制造時(shí)，要認(rèn)真考慮設(shè)備在升降溫過程中，襯里和列管承受的熱應(yīng)力。

3）鈦的導(dǎo)熱系數(shù)比碳鋼小4.5倍，比不銹鋼稍低。因此，鈦制設(shè)備在高溫下使用時(shí)，在殼壁中易形成高的溫度梯度，導(dǎo)致產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力或熱疲勞應(yīng)力。但此缺點(diǎn)為它的線膨脹系數(shù)較低而有所補(bǔ)償。因此，鈦的導(dǎo)熱系數(shù)雖低；但不影響傳熱效率。這是由于鈦具有較好的抗污染能力；不是氣體呈膜狀凝結(jié)而成滴狀凝結(jié)；能耐較高流速的沖刷腐蝕，能使設(shè)備壁或管壁做得很薄的高強(qiáng)度等特點(diǎn)。因此，鈦具有較好的傳熱性能。

4）鈦的熔點(diǎn)較高，通常為1668±4℃。比碳鋼約高130℃、比不銹鋼約高243℃。再加上它的導(dǎo)熱系數(shù)較低。因此，焊縫金屬在高溫區(qū)的停留時(shí)間稍長，宜造成晶粒粗大，塑性降低和焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。這是在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)是必須仔細(xì)考慮的。

5）鈦的導(dǎo)電性較差。若以銅的導(dǎo)電率為100%，則鈦僅為3.1%。但它的導(dǎo)電率接近于不銹鋼。這是在設(shè)計(jì)鈦電極時(shí)必須考慮的。

6）鈦的彈性模量較低，約為碳鋼或不銹鋼的二分之一左右。所以在設(shè)計(jì)抗彎曲的構(gòu)件時(shí)，應(yīng)給于特別的注意。

7）鈦具有顯著的回彈特性，其回彈能力是不銹鋼冷成形時(shí)的2~3倍。這是由于鈦的屈服限與彈性模量比值大和屈強(qiáng)比也較大，以致在成形時(shí)零件內(nèi)部存在著較大的應(yīng)力。所以鈦設(shè)備一般不適于冷態(tài)沖壓加工；而需要用熱成型或者冷沖壓熱矯形工藝。

8）鈦和不銹鋼一樣，容易發(fā)生粘連。因此，對(duì)于未經(jīng)特殊處理的鈦不易制作承受摩擦的工件；否則，他們會(huì)因擦傷或咬死而迅速報(bào)廢。在不得不采用鈦?zhàn)鳛檫\(yùn)動(dòng)元件時(shí)，必須選擇可以使鈦承受摩擦的材料（如塑料）制成摩擦副件；或者表面進(jìn)行硬化處理；或者使用不同牌號(hào)的鈦合金制成摩擦副。在螺旋摩擦副中應(yīng)采用間隙較大的螺旋配合或加潤滑劑。

9）鈦的抗拉強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低。當(dāng)溫度達(dá)到250℃時(shí)，其抗拉強(qiáng)度只有室溫下的一半。而且鈦的拉伸曲線沒有物理屈服極限，只有條件屈服極限。因此，在計(jì)算鈦設(shè)備的強(qiáng)度時(shí)，必須選用設(shè)計(jì)溫度下的強(qiáng)度限。

10）鈦的抗蠕變性能差，不僅在高溫，即使在常溫下也發(fā)生蠕變行為。它的蠕變極限通常先隨溫度增加而降低；但到120℃時(shí)，蠕變極限開始重新增加，在200℃時(shí)達(dá)最大值。此后，蠕變極限又隨溫度繼續(xù)增加而降低。通常在200~300℃的溫度范圍內(nèi)遵循穩(wěn)定的蠕變特性。因此，在計(jì)算鈦制設(shè)備強(qiáng)度時(shí)，不僅需要按設(shè)計(jì)溫度下的強(qiáng)度限計(jì)算；而且還需按蠕變限進(jìn)行校核。

11）工業(yè)純鈦的塑性與溫度有特殊的關(guān)系。由室溫至200℃時(shí)，鈦的相對(duì)延伸率增加。在繼續(xù)升溫，則開始下降。在450~500℃時(shí)相對(duì)延伸率達(dá)到最小值，隨后又明顯上升。因此，它的使用溫度最好不超過350℃。

12）國產(chǎn)工業(yè)純鈦的沖擊強(qiáng)度較低，有的在室溫下僅8.0公斤·米/厘米2。但隨著溫度的上升而增加。當(dāng)溫度超過200℃時(shí)，沖擊強(qiáng)度迅速增加。到550℃時(shí)，沖擊強(qiáng)度可達(dá)18公斤·米/厘米2左右。而且它的沖擊值隨著雜質(zhì)含量增加而降低。所以在設(shè)計(jì)鈦制設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡量避免應(yīng)力集中，防止產(chǎn)生過大的局部峰值應(yīng)力。

13）鈦的硬度和強(qiáng)度隨著冷變形的程度增加而增加。如冷變形度為80%的試樣的強(qiáng)度極限比完全退火的試樣大1倍。隨著冷變形程度的提高，延伸率值迅速下降。當(dāng)冷變形度超過50%時(shí)，延伸率降到10%以后，不再繼續(xù)下降。而且鈦的機(jī)械性能與變形速率有關(guān)。當(dāng)拉伸速率由0.01分鐘提高到1.5分鐘時(shí)，它的強(qiáng)度限由36.5公斤·力/毫米2提高到42.5公斤·力/毫米2；延伸率明顯下降，隨后又上升。因此，鈦材在冷沖壓時(shí)，要嚴(yán)格控制變形程度和變形速率。

14）鈦具有較優(yōu)良的抗疲勞性能；但對(duì)缺口的敏感性較高。在旋轉(zhuǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中，其疲勞強(qiáng)度對(duì)拉伸強(qiáng)度的比值約為60%；而一般碳鋼僅是拉伸強(qiáng)度的45%左右。表面光潔度對(duì)疲勞強(qiáng)度也有較大的影響。高度拋光表面的試棒比機(jī)加工表面的試棒具有較高的疲勞強(qiáng)度。所以在設(shè)計(jì)鈦制設(shè)備時(shí)，應(yīng)避免結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性和焊縫應(yīng)盡可能平滑。

15）鈦不能與其他金屬熔焊。這是因?yàn)殁伒娜埸c(diǎn)比其他金屬高；而且已形成脆性的金屬間化合物，引起焊縫脆化。在容器內(nèi)進(jìn)行部分襯里時(shí)應(yīng)特別注意結(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。在需要與其他金屬連接時(shí)，可采用粘接、釬焊、爆炸焊和螺栓連接。

16）鈦設(shè)備的焊接接頭設(shè)計(jì)和其他金屬采用的接頭形式相似；但由于熔融鈦具有更大的流動(dòng)性。因此，它比其他金屬裝配的更緊密。在對(duì)接焊薄板時(shí)，對(duì)于等邊對(duì)接接頭通常不留鈍邊間隙。如果街頭裝配的滿意的話，這些焊縫可不加填充焊絲。當(dāng)板厚超過1.5毫米時(shí)，為了保證焊透，采用留鈍邊間隙或單V型坡口。對(duì)于這些接頭要求增加焊絲。對(duì)于厚板或厚斷面采用單V型或雙V型坡口。在這些情況下，接頭應(yīng)設(shè)計(jì)成需要最小的焊道和便于焊縫根部保護(hù)。

17）在設(shè)計(jì)鈦鑄件時(shí)，應(yīng)該牢記鈦具有較窄的液相線——固相線的溫度區(qū)間。這種迅速凝固的傾向有利于鑄件的定向凝固；但往往導(dǎo)致在熱量集中的地方產(chǎn)生裂紋和縮孔。鈦鑄件的各相鄰部位應(yīng)避免厚薄截面的急劇變化和尖角。在無法避免時(shí)，無論是厚度變化或是尖角部位，都應(yīng)該有足夠半徑的圓角過渡。鑄件的界面應(yīng)該是帶有錐度的均勻截面。在所有的垂直面上，都應(yīng)該考慮較大的拔模斜度；并應(yīng)考慮冒口位置和除去這些澆冒口后不需要精磨。

18）鈦的攻絲是比較難的工序。這是因?yàn)榻z錐中有限切屑溝和鈦的嚴(yán)重粘著作用，均導(dǎo)致螺紋惡化。當(dāng)切削終止時(shí)鈦易緊鎖在絲錐上，導(dǎo)致絲錐斷裂。因此，在設(shè)計(jì)鈦設(shè)備時(shí)應(yīng)避免盲孔和過長的通孔；同時(shí)應(yīng)適當(dāng)放松配合等級(jí)公差。

19）國產(chǎn)鈦管的延伸率在28~40%的范圍內(nèi)波動(dòng)；而不銹鋼的延伸率在50~60%的范圍內(nèi)。因此，鈦制管殼式換熱器的脹管間隙應(yīng)比不銹鋼制的小；否則，在脹接時(shí)列管易出現(xiàn)裂紋。

20）鈦在切削過程中，由于產(chǎn)生塑性變形，和在高的切削溫度下，鈦很容易吸收大氣中的氧、氮形成硬而脆的外皮，而產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。其結(jié)果不僅降低零件的疲勞強(qiáng)度；而且會(huì)加劇刀具的磨損和給以后的加工帶來困難。因此，在切削鈦材時(shí)一般選用較低的切削速度、較大的切削深度和進(jìn)給量。并且采用合適的冷卻潤滑液，進(jìn)行高壓冷卻。來降低切削溫度，提高加工表面質(zhì)量和刀具的耐用度。

21）鈦板料具有各向異性。通常垂直于軋制方向彎曲比平行于軋制方向彎曲性能好。

3、鈦的經(jīng)濟(jì)性

目前鈦的價(jià)格較貴。因此，在設(shè)計(jì)中必須注意鈦材僅用在有腐蝕的部位，而不用作不接觸腐蝕介質(zhì)的支承構(gòu)件。只要有可能，與容器結(jié)構(gòu)有關(guān)的全部應(yīng)力，應(yīng)該用碳鋼或其他類似的廉價(jià)金屬來承擔(dān)，鈦材僅起耐腐蝕的作用。鈦制品在加工過程中應(yīng)盡量減少廢屑的產(chǎn)生，提高鈦材的利用率。因此，盡可能采用精密鑄造、粉末冶金、模鍛、超塑性和等溫鍛造成型、旋壓、擴(kuò)散焊接以及爆炸復(fù)合等先進(jìn)工藝生產(chǎn)鈦制品。