Глава 4. ТИТАНОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ.

РЕДКИЙ МЕТАЛЛ?

Еще и сейчас титан иногда называют редким элементом, что в общем-то не соответствует действительности. По содержанию в земной коре титан уступает только трем конструкционным металлам: алюминию, железу и магнию. В недрах нашей планеты титана в 6 раз больше, чем марганца, в 20 раз больше, чем хрома, в 30 раз больше, чем никеля, в 50 раз больше, чем меди и цинка (а ведь ни медь, ни цинк никто и никогда не считал редким металлом), в 100 раз больше, чем вольфрама и молибдена. Взятые вместе все вышеназванные металлы, если даже к ним прибавить еще ванадий, кобальт и ниобий, составят всего лишь одну десятую часть того количества, которое приходится на титан.

Только в зарубежных странах разведанные к настоящему времени запасы титановых руд составляют более 2 миллиардов тонн. Из такого количества сырья может быть получено 140 миллионов тонн металлического титана.

Один из наиболее важных и распространенных титановых минералов — рутил. Это хрупкие, с алмазно-металлическим блеском кристаллы. Они могут быть красновато- коричневыми, иногда совсем красными, иногда желтоватыми, синеватыми, фиолетовыми и даже совсем черными. И очень редко — зелеными.

Кристаллы рутила почти целиком состоят из двуокиси титана, но в них также содержатся окислы железа, алюминия, магния, тантала, ниобия. Эти соединения и придают минералу такую разнообразную окраску. Кристаллы рутила прозрачны, но если кусочком минерала провести по бумаге, то он оставит слабую коричневую черту.

Когда-то рутил назывался "красным венгерским шерлом". Именно эти красновато-коричневые кристаллы исследовал в свое время немецкий профессор-химик Мартин Клапрот, когда вслед за Уильямом Грегором открыл элемент титан.

А что за крупицы обнаружил тогда Грегор в черном магнитном песке? Это ильменит. Так называется минерал железно-черного или бурого цвета со слабым блеском, отдаленно напоминающим металлический. Ильменит—титанистый железняк. Он представляет собой соединение железа, титана и кислорода. Титана содержится в ильмените не так уж и много — около 30 процентов, и то в пересчете на оксид.

В минерале перовскит титана почти вдвое больше, чем в ильмените. А распространенный титановый минерал сфен содержит около 25 процентов титана.

Известно более 100 минералов, в которых титан содержится в виде диоксида или солей титановой кислоты, однако для промышленной переработки пригодны только те, месторождения которых достаточно распространены и велики. К их числу относятся рутил и особенно ильменит, но и их месторождения, пригодные для промышленной разработки, встречаются только в немногих местах земного шара. Крупных месторождений титановых руд в мире насчитывается чуть более 150.

Руды, пригодные для промышленного производства металлического титана, бывают коренные и россыпные. К коренным относят титано-магнетитовые руды, залегающие сплошными массивами в виде жил. Уместно сказать, что свое название минерал ильменит получил от Ильменских гор. К такому типу относятся руды многих месторождений США, Канады, Финляндии.

Россыпные месторождения титана образовались в результате разрушения горных пород. Ильменит, рутил и другие тяжелые титансодержащие минералы накапливаются в горном песке. Водные потоки уносят песок в моря и океаны, но значительная часть его остается на побережье и занимает большие площади.

А вот пески, про стирающиеся на сотни километров вдоль восточного побережья Австралии, служат сырьевой базой для титановой промышленности Соединенных Штатов Америки. Экспорт рутила в США начался задолго до начала производства металлического титана.

После того, что вам о титане уже известно, у вас вполне могло сложиться мнение, будто все добываемые на земном шаре титансодержащие руды перерабатывают в серебристо-серый легкий и прочный металл. Но такое мнение весьма далеко от истинного положения дел, так как в металл перерабатывают всего лишь одну двадцатую часть используемого титанового сырья. "Куда же девают остальные девятнадцать частей, эту уйму ильменита, рутила, сфена? —наверное, спросите вы. Перерабатывают в пигментную диоксид титана —ту самую наилучшую белую краску, о которой говорилось еще в начале книги.

Увы, на сегодня титановая промышленность не столько металлургия, сколько промышленность по производству белого красителя, завоевывающего с каждым годом все большую популярность. Что ж, с этим тоже приходится считаться и металлурги разрабатывают и совершенствуют способы получения полупродуктов для производства титана, одинаково пригодные как для извлечения металла, так и для выпуска титановых белил.

Пляжные пески Австралии тянутся довольно узкой полосой, но в некоторых местах ее ширина составляет чуть ли не километр. Это обширное месторождение эксплуатируется с начала 30-х годов нашего века и до сих пор не исчерпано, несмотря на то что в последнее время ежегодное количество обогащенных титановых руд, вывозимых оттуда, измеряется сотнями тысяч тонн.

Россыпные месторождения титановых руд —это не только ныне существующие пляжи и прибрежные полосы, они нередко залегают на месте доисторических берегов и морей, погребенных под многометровым слоем глинистых песков и зеленовато-серых глин.

ОТ РОССЫПИ ДО КОНЦЕНТРАТА.

Все титансодержащие минералы содержат большое количество посторонних включений, поэтому прямо на местах добычи титановые руды обогащают, то есть отделяют породу, содержащую титан, от пустой породы и от сырья, содержащего железо. В зависимости от того, какие именно руды обогащают, применяют тот или иной метод.

Наиболее часто встречающиеся титановые руды промышленного значения—ильм енитовые—обогащают путем магнитной сепарации, так как магнитная проницаемость их составных частей различная.

Руду в несколько приемов измельчают, в результате чего ее крупицы становятся похожими на пыль. Измельченную руду подают в специальный магнитный сепаратор на ленту транспортера. Над этой лентой быстро движется другая, рядом с которой установлен электромагнит. Поскольку частицы магнетита—железосодержащего сырья — сильно притягиваются магнитным полем, они пристают к поверхности быстро движущейся ленты и уносятся ею в специальный бункер. Немагнитная фракция, куда входят ильменит и пустая порода, попадает в другой приемник.

Теперь необходимо отделить ильменит от пустой породы. Обычно пустую породу из ильменитовой руды удаляют на концентрационных столах.

Концентрационные столы—это специальные машины, состоящие из качающихся плоскостей, омываемых водой. Под действием силы трения и давления воды и благодаря тому, что наклонные поверхности стола непрерывно вибрируют, происходит расслоение руды: тяжелые зерна размещаются в самом низу, легкие же занимают места наверху. Тяжелые зерна—это крупицы ильменита, они вдвое тяжелее пустой породы.

Столы неспроста называют концентрационными, так как с их помощью удается получить минералы в концентрированном виде, в данном случае ильменитовый концентрат, который примерно наполовину состоит из двуокиси титана. Однако, кроме оксида титана, в его составе находится значительное количество оксидов железа, алюминия, кремния, магния и других элементов. Особенно много в ильменитовом концентрате соединений железа. Чтобы отделить титановое сырье от железа, железо-титановые руды необходимо переплавить. Такую восстановительную плавку уже делают на титано-магниевых комбинатах.

ЭКСКУРСИЯ НА КОМБИНАТ.

Титано-магниевые комбинаты —огромные промышленные предприятия, где каждый цех представляет собой как бы самостоятельный завод. "Рождению” титана предшествует несколько стадий, так называемых переделов, каждый из которых—определенный технологический этап.

Восстановительная плавка ильменитового концентрата — первая стадия переработки сырья на комбинате. В обычные электродуговые печи, представляющие собой ванны из огнеупорного кирпича с опущенными почти до самого дна графитированными электродами, загружают шихту. Она состоит из ильменитового концентрата и специального углеродистого восстановителя— кокса, антрацита и других углеродсодержащих веществ с наименьшим количеством золы и серы. В результате плавки раздельно получают богатые титаном шлаки и обычный чугун. Присутствие в чугуне титана действует благотворно на черный металл, поэтому при производстве чугуна и стали титан к ним нередко добавляют специально. Здесь же титан переходит в чугун непосредственно из ильменитового концентрата.

Входящий в состав ильменита оксид железа восстанавливается до металла* который опускается на дно ванны и, насыщаясь у гл ерю дом, превращается в чугун. Чтобы отделить титановые шлаки от чугуна, жидкой массе дают отстояться. Титановые шлаки всплывают, а более тяжелый чугун оседает на дно, так происходит их разделение. Основу шлака составляет диоксид титана, но он загрязнен примесями соединений железа, кремния, кальция.

Остывший шлак представляет собой порошок, в котором отчетливо видны мелкие чешуйки. В титановый шлак добавляют нефтяной кокс. Кокс служит одновременно и топливом, и восстановителем. В качестве связующего вещества применяют каменноугольные пек или смолу. Из полученной массы, называемой шихтой, прессуют брикеты. Их высушивают, затем в специальных печах, куда не проникает воздух, при температуре 700 — 900°С спекают. В результате происходит процесс коксования, поры в брикетах увеличиваются. Теперь уже можно подавать брикеты в шахтную электропечь.

Печь для хлорирования —это стальной цилиндр, выложенный изнутри слоем особостойкого кирпича. В цилиндр через загрузочное устройство сверху подают брикеты шихты, с помощью электронагревательных элементов доводят их температуру до 800—850°С. Хлор подают снизу. Оксиды титана практически не взаимодействуют с газообразным хлором, поскольку даже незначительные следы кислорода препятствуют этому. Чтобы связать свободный кислород, облегчить тем самым хлорирование, и добавляют кокс, так как кокс практически не что иное, как углерод, а углерод хорошо связывает кислород. Печь герметически закрыта и работает непрерывно. Процессы хлорирования идут в нижнем, нагретом слое шихты. По мере расходования брикетов добавляют новые, причем загружают их так, что герметичность печи не нарушается. В результате хлорирования атомы титана "порывают” связь с кислородом и, соединяясь с хлором, образуют молекулы четыреххлористого титана (TiCl₄).

При комнатной температуре это— жидкость, бесцветная и неспокойная. Она чрезвычайно активна и реагирует с очень многими веществами, в том числе и с водой. Поскольку в воздухе практически всегда есть влага, то достаточно открыть сосуд с TiCl₄ —и начинают образовываться белые сгустки дыма. Способность этого соединения к дымообразованию была использована еще в годы первой мировой войны для создания дымовых завес. В мирные дни белый дым спасает фруктовые деревья от заморозков. Главное же назначение TiCl₄ — служить основным исходным материалом для получения легкого, прочного и стойкого металла.

Чистый TiCl₄ прозрачен, но в промышленных условиях он редко бывает таким. Обычно TiCl₄ желто-коричневая или даже темно-бурая жидкость, и неудивительно—ведь она загрязнена. Чего в ней только нет. Хлор, фосген, кислород, азот, магний, марганец, каменный уголь, соединения железа, ванадия, ниобия, алюминия, кремния... Всего не перечислить! Примеси и растворены в веществе, и находятся в нем в виде нерастворимых частичек (так называемые механические примеси).

Очистить раствор от механически взвешенных примесей сравнительно несложно: его достаточно профильтровать. А с примесями, растворенными в жидкости, поступают так. Первым делом очищают TiCl₄ от соединенй ванадия. В раствор добавляют медный порошок, происходят сложные химические реакции и в результате получается твердая взвесь, суспензия. Твердые частицы извлекают, а осветленный раствор вновь фильтруют.

Соединения ванадия не просто примеси, это ценные, нужные промышленности вещества, и, очищая ТЮ14, на титано-магниевых предприятиях одновременно извлекают пентаоксид ванадия, соединения ниобия и других редких и потому дефицитных элементов. Иными словами, помимо титана и магния, ведется побочное производство других веществ, хотя и в меньших количествах. Кроме того, стремятся при очистке и переработке сырья извлекать как можно больше титана. Но это—задачи вспомогательные. Основная задача—тщательнейшим образом очистить жидкий TiCl₄ : ведь суммарное количество примесей в этом соединении не должно превышать одной сотой доли процента.

Особенно вредны для металлического титана кислород, азот, углерод, кремний и водород. Избавиться от них удается благодаря тому, что их соединения кипят при других, отличных от TiCl₄, температурах. Происходит это в технологической установке, основу которой составляют две ректификационные колонны из нержавеющей стали. Ректификационная колонна-это вертикальная труба диаметром около метра, перегороженная горизонтальными полками с отверстиями, через которые вверх поднимается пар, а вниз стекает жидкость. В колонне поддерживается различная температура: в нижней части — повышенная, в верхней — менее высокая.

Подогретый до 60°С TiCl₄ подается в первую колонну (в средней ее части), затем во вторую. Вследствие различных температур кипения веществ и многократного контактирования друг с другом паров загрязняющих соединений исходная смесь практически полностью разделяется, вещество TiCl₄ удается очистить до нужной степени.

Итак, полупродукт очистили. А дальше?

В реакционный аппарат (из которого предварительно выкачали весь воздух, заменив аргоном) подают расплавленный магний и тут же начинают нагнетать TiCl₄. Вещества вступают в контакт друг с другом и возникает стремительная, интенсивная, бурная реакция. Если бы удалось заглянуть внутрь, глазу предстала бы картина, подобная пожару. Но этот пожар управляем. К тому же горит не вся масса веществ, а только тонкий слой в месте их соприкосновения.

Магний "разрывает” TiCl₄ на составные части: хлор и титан. Освободившийся было хлор тут же соединяется с магнием, образуя хлористый магний, а титан остается свободным. Хлопья титана собираются в сгустки, оседая на стенках. Процесс идет до тех пор, пока сосуд не заполнится получаемыми продуктами. Все это время снаружи стенки реактора охлаждаются потоками воды.

Когда процесс прекращается, подъемным краном реактор извлекают из печи, охлаждают и разбирают. Открытую реторту помещают в специальный аппарат, где полученный титан нагревают в вакууме и из толщи рыхлого металла легко испаряются загрязняющие его примеси.

Извлечь титан из реактора не просто: он прикипает к стенкам. Приходится выбивать массу отбойным молотком. Собственно говоря, извлека- 108 ют еще не металл, а так называемую губку. Но что такое титановая губка? Титан ли это? Титан. Почему же в таком случае употребляется слово ”губка”? Потому, что полученный в реакторе титан совсем не похож на серебристо-серый, плотный и звонкий монолитный металл. И если показать губку несведущему человеку, ничего не говоря и не объясняя, тот никогда не поверит, что ему показывают металл, да еще такой удивительный, как титан.

Представьте себе рыхлую, причудливо запекшуюся пепельно-серую массу, похожую не то на какое-то глубоководное чудовище, не то на серые водоросли, не то на застывшую лаву вулканов с хаотическими прожилками, порами, изъязвлениями. От нее не так уж трудно отбить молотком небольшие куски, а некоторая часть причудливой массы может даже выкрошиться сама.

Но если ударять молотком по одному и тому же месту, пористая масса будет спрессовываться и вскоре сверкнут настоящая титановая поверхность, звенящая и прочная. Такова титановая губка и не случайно ее так назвали: по внешнему виду она действительно похожа на настоящую губку. Титановую губку измельчают. Хотя губка и очищена, в ней все же имеются незначительные остатки хлористого и металлического магния, которые интенсивно поглощают влагу из воздуха, и в губку попадает вода. А это недопустимо, поскольку значительно ухудшается качество металла. Вот почему все операции по обработке губки после ее очистки проводят в помещениях с максимально сухим воздухом, а готовую губку хранят и транспортируют в специальной герметически закрывающейся таре. Иногда контейнеры с нею заполняют аргоном.

Так получают титановую губку и технология ее производства очень и очень непроста. К тому же процесс восстановления титана не является непрерывным. Реактор работает по прямому назначению только часть времени, а в остальное — используется на вспомогательных операциях. Сложность технологии, ее несовершенство, трудоемкость работ приводят к тому, что из природного сырья, которое стоит совсем недорого и имеется в большом количестве, получают металл стоящий намного дороже алюминия, магния, меди, свинца, цинка, не говоря уже о черных металлах.

ГУБКА - ЭТО ЕЩЕ НЕ ВСЕ.

Мало получить титановую губку, надо еще превратить эту ломкую пористую массу в звонкий конструкционный металл, наделить его заранее заданными свойствами, с тем чтобы он удовлетворял требованиям конструкторов. Для этого титановую губку необходимо прежде всего переплавить.

На специальных гидравлических прессах титановую губку уплотняют. Получаемые секции сваривают в электроды требуемой длины, масса которых—многие сотни килограммов, иногда даже больше тонны. Их помещают в дуговые вакуумные электропечи, включают постоянный ток силой в несколько тысяч ампер. Вспыхивает яркая, как солнце, вольтова дуга. Титановый электрод медленно расплавляется, образуя слиток. Но это еще далеко не все. В результате первой переплавки слиток получается неплотным, в нем встречаются и не полностью проплавившиеся участки. Чтобы их устранить,а также чтобы слиток был более однородным по своему химическому составу, металл переплавляют повторно. Теперь уже электродами служат слитки, полученные при первой переплавке. Их сваривают по две-три штуки и вновь помещают в печь, на этот раз уже в более производительную. Плавка длится несколько часов и обходится очень дорого: ведь только электроэнергии на каждую тонну получаемого слитка расходуется до 5 тысяч киловатт-часов.

Если переплавляют губку без всяких добавок, то получают слитки технически чистого титана. Когда же в титановую губку добавляют перед плавкой другие элементы, получают различные титановые сплавы. В зависимости от того, какие именно элементы входят в их состав, титановые сплавы могут быть легче или тяжелее технического титана, дороже или дешевле его.

Чаще всего в титан добавляют алюминий —легкий и весьма дешевый металл, действующий на титан благотворно. Он делает титановые сплавы более жаропрочными, повышает их упругие характеристики, снижает массу. Прочностные и другие свойства титана существенно улучшают ванадий, олово, марганец, хром. Как уже говорилось, значительно увеличивают коррозионную стойкость нового промышленного металла добавки палладия, молибдена, тантала. Сплавы с добавками этих металлов предназначены для использования в самых разрушительных средах вместо чистого тантала, платины, золота.

Из технически чистого титана и титановых сплавов выпускают полуфабрикаты всех видов: листы, ленты, плиты, прессованные профили, прутки, проволоку, трубы, поковки и штамповки. Производство полуфабрикатов обычно ведется на специальных металлообрабатывающих заводах.

Прежде чем приступить к прокатке титановых слитков, их круглому сечению необходимо придать прямоугольную форму. Поэтому слитки в нагретом состоянии куют на молотах либо прессуют на вертикальных прессах. Нагревают титановые сплавы до температуры 900—1100°С, нелегированный металл—до более низкой температуры. Для ковки титана используют молоты с многотонной падающей частью, а для прессования — прессы мощностью в несколько тысяч тонн. Титан деформируется хуже, чем сталь, поэтому усилие, необходимое для его обработки, значительно больше.

Если при прокатке меди или латуни с одного прокатного стана получают в год несколько тысяч тонн листов, то титановых листов с такого же стана получают всего несколько сот тонн в год. Контраст разительный, не правда ли?

Как во время прокатки, так и после нее титановые листы неоднократно очищают от окалины. Это достигается травлением в тех кислотах, в которых металл нестоек. В конце процесса изготовления листы отделывают: правят, растягивают, обрезают под заданный размер. Специальной обработкой можно получить листы с зеркальной поверхностью. Именно такими полированными листами облицован обелиск в честь покорителей космоса, установленный в Москве неподалеку от ВДНХ.

Минимальная толщина получаемой титановой фольги составляет несколько микрон. Изготовляют фольгу на небольших ленточных прокатных станах. Как внешне, так и по своим механическим свойствам титановая фольга очень мало походит на алюминиевую, которой обертывают плитки шоколада. Впрочем, она и предназначена совсем для других целей.

Из технического титана и их Титановых сплавов изготовляют самый разнообразный ассортимент труб—тонкостенных и с очень толстыми стенками, узких, как стержень шариковой ручки, и таких широких, что внутри может свободно поместиться богатырского сложения человек. Длина труб может достигать нескольких десятков метров.

Так как прессование трубной заготовки связано с целым рядом трудностей, а сварной шов у титана так же прочен и стоек против коррозии, как и основная масса металла, то наряду с бесшовными выпускают также и сварные трубы. В качестве заготовки используют продольно свернутую титановую ленту, боковые стороны которой сваривают с помощью электрического тока. Скорость сварки достигает многих десятков метров в минуту. Для предохранения расплавленного титана от взаимодействия с воздухом металл защищают подачей (как снаружи, так и изнутри) инертного газа аргона.

Сварные трубы дешевле бесшовных, для их изготовления расходуется меньше титана. Они гораздо прочнее бесшовных или, как их называют иначе, цельнотянутых труб из других распространенных материалов. Так, например, сварные трубы из титана вдвое прочнее труб из нержавеющей стали, втрое прочнее медно-никелевых труб и в тринадцать раз прочнее графитовых. Что же касается стойкости титана против коррозии, то она не нуждается в дополнительной рекламе и несоизмерима со стойкостью традиционных материалов.

Проволока из титана производится волочением проволочной заготовки. Главная трудность при изготовлении проволоки заключается в том, что из-за склонности прикипать к другим металлам титан налипает на волочильный инструмент. Чтобы уменьшить налипание, поверхность титановых заготовок обрабатывают очень вязкими смазками. Титановую проволоку в основном используют как присадочный материал при сварке титановых конструкций.

Обточенные на токарном станке кованые слитки служат заготовками для прессования. На горизонтальных прессах из них получают профили и трубную заготовку. Перед прессованием слитки в зависимости от марки сплава нагревают до 700—1000°С на специальных нагревательных установках или в печах.

Если титан прессовать без особых мер предосторожности, то удается получить всего лишь несколько метров профилей или трубной заготовки: матрица пресса истирается, на нее налипает металл, что приводит к порче изделий. Приходится смазывать специальными составами детали пресса. В качестве смазки служат легкоплавкие сорта стекла, керамики, смеси минерального масла с графитом, слюдой, алюминиевыми чешуйками, особой глиной. Применяют также смазки на основе мыла. Все это уменьшает трение и схватывание.

ТРУДНОСТИ ОБРАБОТКИ.

Принято считать, что титан поддается механической обработке подобно нержавеющей стали. Это значит, что обрабатывать титан в 4—5 раз труднее, чем обычную сталь, но это все же не составляет неразрешимой проблемы. Основные помехи при обработке титана —это большая склонность его.

К налипанию и задиранию, низкая теплопроводность, а также то обстоятельство, что практически все металлы и огнеупоры растворяются в титане, в результате чего стружка представляет собой сплав титана и твердого материала режущего инструмента. При такой обработке быстро изнашивается резец.

Для уменьшения налипания и задирания и для отвода большого количества тепла, которое выделяется при резании, применяют охлаждающие жидкости. Точение заготовки обычно производят с помощью резцов из твердых сплавов, причем скорость обработки, как правило, ниже, чем при точении нержавеющей стали.

Если необходимо разрезать листы из титана, то эту операцию осуществляют на гильотинных ножницах. Сортовой прокат больших диаметров режут механическими пилами, применяя ножовочные полотна с крупным зубом. Менее толстые прутки разрезают на токарных станках.

При фрезеровании титан остается верным себе и налипает на зубья фрезы. Фрезы тоже изготовляют из твердых сплавов, а для охлаждения применяют смазки, отличающиеся большой вязкостью.

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.