Сталь – это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами, содержащими до 2,14% углерода. Химический состав сталей позволяет разделить их на углеродистую (по количеству содержащегося углерода) и легированную, т.е. с добавками хрома, никеля, ванадия, вольфрама и иных компонентов, придающих им высокую прочность, износостойкость, жаропрочность, кислотоустойчивость и другие специальные свойства.

В соответствии с количественным содержанием легирующих присадок, легированные материалы подразделяются на низколегированные, среднелегированные и высоколегированные, у которых суммарное количество легирующего содержания (кроме углерода) составляет от 2,5% до 10% и выше.

Структурная классификация стали

Если рассматривать стали в соответствии с микроструктурой, то в этом случае они подразделяются на классы:

1. Перлитный. Перлитная структура названа так из-за перламутрового блеска, видимого под микроскопом. Данный класс низколегированных марок используется в строительных, конструкционных и инструментальных целях.
2. Мартенситный. Мартенситная сталь названа так по структуре игольчатого или пластинчатого вида, которая возникает после термообработки со сниженной скоростью и охлаждения на воздухе. Данный класс – это высоколегированная конструкционная сталь.
3. Аустенитный. В данной структуре сильно влияние легирующих элементов, с помощью которых происходит изменение прочности, пластичности, коррозийной стойкости. Такая сталь применяется в машиностроении.
4. Ферритный. Данный вид материала легирован такими элементами, которые после завершения процесса его производства придают ему структуру феррита или феррита + карбидов. Итог процесса – получение высокохромистой, нержавеющей, жаропрочной стали.
5. Карбидный. Данный класс стали содержит большое количество углерода и карбидообразующих компонентов. Типичный пример подобного класса – быстрорежущая сталь.

Высоколегированные мартенситно-стареющие стали

Все высоколегированные стали получают присадки, способствующие появлению у конечного продукта уникальных качеств: сверхпрочности в совокупности с пластичностью и устойчивостью к деформации, теплостойкость, хладостойкость, антикоррозийность – всё это способствует эксплуатационной надежности. Собственно, такого «букета» свойств нет при использовании стали  иных упомянутых классов.

Мартенситно-стареющие материалы – практически безуглеродистые, комплексно-легированные стали на основе железа. Основной легирующий элемент – никель, однако дисперсионное твердение железно-никелевого мартенсита способны вызвать также: алюминий, бериллий, ванадий, вольфрам, титан, марганец, молибден, иные присадки. Например, хром в мартенситно-стареющих материалах повышает их коррозионную стойкость, а кобальт – это дополнительный фактор прочности.

Получаемая высокопрочная сталь имеет предел прочности не ниже 1800÷2000 МПа. Такой материал высокотехнологичен и экономически эффективен, поскольку его термическая обработка проста. Изделия мало меняются во время процесса закалки и старения, легко штампуются, режутся и т.п.

Серебристо-белый металл титан относится к цветным металлам. Его уникальные качества позволяют получать отличный конструкционный материал для авиа- и судостроения, космической отрасли, а также самых разных сфер промышленного производства. Открытие титана состоялось в XVIII в., причем, трижды – в разных странах и в различных минералах.

Его название, как принято считать, пришло из древнегреческой мифологии, от имени могучих сынов Геи (Земли). Но поскольку это имя ему дал немецкий первооткрыватель Мартин Клапрот, вполне возможно, что родилось оно по аналогии с мифической германской феей Титанией, как намек на удивительную легкость металла.

Свойства титана

Внешне и по своим физическим свойствам титан – типичный металл, весьма похожий на сталь. Температура его плавления достигает 1800°С, поэтому даже минимальная добавка титана в десятую долю процента значительно улучшает качество стали. Дело в том, что титану присущи высокие антикоррозийные свойства, жаропрочность, малая плотность («легкость») при большой прочности, превышающей некоторые марки нержавеющей стали в 2-3 раза, а магниевые сплавы – в 5 раз. Среди технических материалов у титана наивысшая прочность и возможность применения в широком диапазоне температурных режимов.

Титановые сплавы

Свойства сплавов напрямую зависят от их структуры, которая определяется с помощью анализа диаграмм состояния. Сплавы титана, применяемые в промышленности, подразделяются на следующие группы:

• α-структурные (с алюминием, оловом, цирконием). По своим характеристикам они лучше свариваются, более твердые и более стойкие к коррозии, чем собственно металл
• сплавы, имеющие β-структуру (с молибденом, хромом, ванадием), обладают отличными механическими свойствами, но термонеустойчивы
• двухфазные сплавы α+β – структурные (с алюминием, тяжелыми металлами), обладающие повышенной прочностью, но почти не поддающиеся сварке

Использование титана и его сплавов

Уникальные свойства титана и титановых сплавов позволяют применять их практически во всех отраслях производства. К примеру, это нити накаливания в привычных электрических лампочках, катодах рентгеновских трубок, электронагревателях, телевизионных трубках, некоторые элементы в камерах сгорания ракетных двигателей, каркасах и обшивках космических ракет, реакторах, изделия в химическом машиностроении, медицине (стоматологии) и т.д.

Сочетание высоких физико-механических свойств, отличной антикоррозийной стойкости в агрессивных средах, хорошей технологичности обработки позволяет создавать продукты, которые обладают запасом прочности, безаварийности, а сам производственный процесс оптимален и обходится без простоев.

Рынок титана

Наиболее крупные месторождения титана расположены в Китае, России, ЮАР, Украине, Японии, Австралии, Бразилии. Россия обладает 20 месторождениями, самое крупное из них – Ярегское (Коми). Его запасы с 10%-ым содержанием диоксида титана оценены в 2 млрд.т.

Мировой рынок титана в последние два месяца несколько просел: с $8,5-8,7 до $7,0-7,3 за килограмм титана. Однако аналитики предполагают, что начиная с этого года, рынок будет ежегодно расти на 3,8% вплоть до 2020 г.