тов Д. И. Менделеева: подгруппа титана — IV А; под группа ванадия — V А; подгруппа хрома — VI А. , Из металлов IV А подгруппы наибольшее промышленное применение получил титан. Это объясняется, во-первых, особыми физико-химическими свойствами этого металла, а во-вторых, тем, что по запасам в земной коре он значительно превосходит цирконий и гафний и занимает среди металлов четвертое место после алюминия, железа и магния. Титана в земной коре содержится больше, чем меди, никеля, ванадия, ниобия, тантала, молибдена и вольфрама вместе взятых. За короткое время, исчисляемое несколькими десятилетиями, по объему производства и масштабам использования для сварных изделий титан среди конструкционных металлов занял ведущее место.

Особенностью металлов IV А подгруппы является то, что они в твердом состоянии имеют весьма близкое строение, характеризующееся одинаковым типом кристаллической решетки — порядком расположения атомов. Однако их кристаллические решетки не остаются неизменными при нагреве вплоть до расплавления металла. Один раз, при весьма близких температурах (например, для титана при 1155 К, а для циркония при 1135 К) происходят перестройки решеток (изменения в строении металлов), получившие название полиморфных превращений. В рассматриваемой группе химически активных и тугоплавких металлов только титан, цирконий и гафний подвержены таким превращениям в твердом состоянии, благодаря чему они, подобно железу, называются полиморфными металлами.

Так как в результате превращения свойства металла изменяются, это играет существенную роль в процессах обработки металлов, при которых происходит их нагрев и последующее охлаждение (например, при упрочняющей термообработке, сварке и др.).

Весьма чистые металлы IV А подгруппы (названные иодидными по способу их получения) имеют низкие прочностные характеристики при высокой пластичности. Так, временное сопротивление иодидного титата составляет ~ 250 МПа при относительном удлинении более 50%. Они не обладают хладноломкостью, т. е. сохраняют высокую пластичность и вязкость даже при весьма низких температурах, например при температуре жидкого гелия (4,2 К).

В технических металлах, применяющихся для изготовления сварных изделий, всегда присутствуют примеси. Главные из них — кислород, азот, водород и углерод. Примеси повышают прочность и в разной степени снижают пластичность металла. Поэтому металлы технической чистоты по механическим свойствам отличаются от чистейших иодидных металлов: они прочнее и менее пластичны (табл. 2).

Механические свойства титана и циркония при 293 К

Металлы рассматриваемой подгруппы весьма активно взаимодействуют с газами в нагретом, особенно в ■расплавленном состоянии. При комнатной температуре ни устойчивы против окисления, азотирования и наво-ороживания. Окисление металлов начинается при тем-1пературах 670—770 К- Наиболее интенсивное их взаимодействие с кислородом наблюдается при 1070—1170 К. Реакция окисления металлов идет с наибольшей скоростью по сравнению с взаимодействием их с другими газами. Например, скорость взаимодействия титана с кислородом в 50 раз больше, чем с азотом. Увеличение Содержания кислорода резко повышает прочность, твердость и снижает пластичность металла.

При указанных выше температурах металлы активно оглощают азот, причем способность растворять этот газ Значительно превосходит предельную растворимость зота в легированных сталях (для титана, например, в раза). Азот еще в большей степени, чем кислород, Снижает пластичность и повышает прочность и твердость (металлов.

Чрезвычайно велика способность металлов IVA подгруппы поглощать водород. Например, при температуре р73 К и давлении 98 кПа в железе растворяется водоро-