Aplicarea și influența titanului în oțel
Titanul (Ti), ca element de aliere de înaltă calitate, este utilizat pe scară largă pentru a îmbunătăți performanța cuprinzătoare a oțelului, în special în domeniile aviației, ingineriei maritime și construcțiilor. Aplicarea titanului în oțel se concentrează în principal pe îmbunătățirea rezistenței, rezistenței la coroziune și a ductilității și poate reduce în mod eficient fragilitatea și greutatea materialului.
1. Efectul titanului asupra microstructurii și tratamentului termic al oțelului
Titanul are o afinitate puternică cu elemente precum azotul, oxigenul și carbonul. Este un excelent dezoxidant și un element eficient pentru fixarea azotului și carbonului. În oțel, compusul (TiC) format din titan și carbon are o forță de legare puternică și o stabilitate ridicată. Se va dizolva lent în soluția solidă de fier la temperaturi ridicate (peste 1000 de grade). Aceste particule de TiC pot preveni creșterea și îngroșarea granulelor de oțel și au o influență importantă asupra microstructurii oțelului. În plus, titanul este unul dintre elementele puternice care formează ferită, ceea ce va reduce zona de fază austenită. Soluția solidă de titan poate îmbunătăți călibilitatea oțelului, în timp ce prezența particulelor de TiC va reduce întăribilitatea oțelului. Când conținutul de titan atinge o anumită valoare, se va produce întărirea prin precipitare din cauza dispersării și precipitării TiFe2.
2. Influența titanului asupra proprietăților mecanice ale oțelului
Influența titanului asupra proprietăților mecanice ale oțelului depinde de forma de existență a acestuia, de raportul conținutului de titan și carbon și de metoda de tratament termic. Când titanul există în ferită în stare de soluție solidă, efectul său de întărire este mai mare decât cel al elementelor precum aluminiul, manganul, nichelul și molibdenul și este al doilea după elemente precum beriliul, fosforul, cuprul și siliciul. În intervalul 0, 0,03% până la 0,1% fracțiune de masă a titanului, titanul poate crește limita de curgere a oțelului. Cu toate acestea, atunci când raportul de conținut de titan și carbon depășește 4, rezistența și duritatea oțelului vor scădea brusc. În plus, titanul poate îmbunătăți, de asemenea, rezistența pe termen lung și rezistența la fluaj a oțelului și poate îmbunătăți duritatea oțelului, în special rezistența la impact la temperatură joasă.
3. Influența titanului asupra proprietăților fizice, chimice și de proces ale oțelului
Titanul poate îmbunătăți stabilitatea oțelului în medii cu temperatură ridicată, presiune ridicată și hidrogen și poate îmbunătăți rezistența la coroziune a oțelului inoxidabil rezistent la acid, în special rezistența la coroziune intergranulară. În oțelul cu conținut scăzut de carbon, atunci când raportul dintre titan și carbon ajunge la 4,5 sau mai mult, oțelul are o rezistență excelentă la coroziune prin stres și fragilizare alcalină. În plus, titanul poate îmbunătăți rezistența la oxidare a oțelului la temperaturi ridicate și poate promova formarea stratului de nitrurare, astfel încât să se obțină mai rapid duritatea suprafeței necesară. Oțelul care conține titan este numit „oțel cu nitrurare rapidă” și poate fi utilizat pentru fabricarea șuruburilor de înaltă precizie. În același timp, titanul poate îmbunătăți, de asemenea, sudarea oțelului mangan cu emisii scăzute de carbon și a oțelului inoxidabil aliat.
4. Rezumat
În general, titanul este utilizat pe scară largă în oțel. Când fracția sa de masă depășește 0,025%, poate fi considerat un element de aliere. Titanul este utilizat pe scară largă în oțel obișnuit slab aliat, oțel de structură aliat, oțel aliat pentru scule, oțel pentru scule de mare viteză, oțel inoxidabil rezistent la acid, oțel rezistent la căldură fără detartrare, aliaj cu magnet permanenți și oțel turnat. În plus, titanul a devenit o componentă importantă a diferitelor materiale avansate și un material strategic important. În industria aerospațială, utilizarea titanului reprezintă mai mult de jumătate și este utilizat pe scară largă în vehicule aerospațiale, mașini electrice și alte domenii.
