Titán: technologická hviezda a priekopník revolúcie v oblasti výkonu ocele

Oceľ a titán sú bežne používané kovy vo výrobe vďaka ich vynikajúcej pevnosti, tvrdosti a ďalším fyzikálnym a mechanickým vlastnostiam.
Oceľ je zliatina železa a uhlíka s obsahom uhlíka v rozsahu od 0,2 % do 2,1 % hmotnosti. Hoci hlavnými zložkami sú železo a uhlík, môžu byť prítomné malé množstvá iných prvkov, ako je mangán, kremík a fosfor. Existuje niekoľko druhov ocelí, kategorizovaných podľa obsahu uhlíka, legujúcich prvkov a procesov tepelného spracovania. Patria sem mäkká oceľ, nehrdzavejúca oceľ a vysokopevná nízkolegovaná oceľ. Oceľ je známa svojou pevnosťou, odolnosťou a všestrannosťou, vďaka čomu je vhodná pre širokú škálu aplikácií. Jeho použitie zahŕňa všetko od stavebníctva a automobilov až po nástroje a príbory.
Titán je chemický prvok so symbolom Ti atómové číslo 22. je to lesklý prechodný kov so striebornou farbou, nízkou hustotou a vysokou pevnosťou. Aj keď je pevný ako oceľ, je výrazne menej hustý, čo z neho robí kov voľby pre aplikácie, kde je rozhodujúci pomer pevnosti a hmotnosti.

Vo svojom nelegovanom stave je titán taký pevný ako niektoré ocele, ale menej hustý. Pri legovaní s inými prvkami, ako je hliník a vanád, môže byť výrazne spevnený. Dve hlavné použitia titánu sú letectvo (lietadlá, kozmické lode a rakety) a priemyselné aplikácie, pretože je ľahký, pevný a odolný voči korózii aj pri vysokých teplotách.
I. Vplyv titánu na mikroštruktúru a tepelné spracovanie ocele
① Titán a dusík, kyslík, uhlík majú veľmi silnú afinitu, sú dobrým deoxidačným a odplyňovacím činidlom a fixujú dusík a uhlík účinné prvky.
② Kombinácia zlúčenín titánu a uhlíka (TiC) je extrémne silná, vysoká stabilita, iba zahriatie na viac ako 1000 stupňov sa pomaly rozpustí v pevnom roztoku železa, častice TiC musia zabrániť rastu oceľových zŕn a zhrubnutiu role.
(iii) Titán je jedným zo silných prvkov tvoriacich ferit, takže oblasť austenitickej fázy je zúžená. Titán v tuhom roztoku na zlepšenie prekaliteľnosti ocele, zatiaľ čo prítomnosť častíc TiC na zníženie prekaliteľnosti ocele.
④ Keď obsah titánu dosiahne určitú hodnotu, môže dôjsť k precipitačnému vytvrdzovaniu v dôsledku difúzneho zrážania TiFe2.
Po druhé, vplyv titánu na mechanické vlastnosti ocele
① Keď sa titán nachádza v pevnom roztoku vo ferite, jeho posilňujúci účinok je vyšší ako u hliníka, mangánu, niklu, molybdénu atď., po ktorom nasleduje berýlium, fosfor, meď, kremík.
② Vplyv titánu na mechanické vlastnosti ocele závisí od formy, v ktorej existuje, pomeru obsahu Ti a C a spôsobu tepelného spracovania. Hmotnostný podiel titánu {{0}},03 % až 0,1 % medze klzu sa môže zlepšiť, ale keď je pomer obsahu Ti a C vyšší ako 4, jeho pevnosť a húževnatosť prudko klesajú.
(iii) Titán zlepšuje trvalú pevnosť a odolnosť proti tečeniu.
(iv) Titán má zlepšujúci účinok na húževnatosť ocele, najmä na rázovú húževnatosť pri nízkych teplotách.
Po tretie, titán ovplyvňuje fyzikálne, chemické a procesné vlastnosti ocele
①Zlepšite stabilitu ocele pri vysokej teplote, vysokom tlaku a vodíku.
② titán môže zlepšiť odolnosť nehrdzavejúcej ocele odolnej voči kyselinám proti korózii, najmä odolnosť voči medzikryštalickej korózii.
③ V nízkouhlíkovej oceli, keď pomer obsahu Ti a C dosiahne viac ako 4,5, má dobrú odolnosť voči korózii pod napätím a alkalickému skrehnutiu, pretože kyslík, dusík a uhlík sú všetky fixné.
(iv) Pridanie titánu do ocele s hmotnostným podielom chrómu 4 %-6 % zlepšuje odolnosť ocele voči oxidácii pri vysokých teplotách.
⑤ Pridanie titánu do ocele môže podporiť tvorbu nitridačnej vrstvy a rýchlejšie dosiahnuť požadovanú tvrdosť povrchu. Ocele obsahujúce titán sa nazývajú „rýchle nitridačné ocele“ a možno ich použiť na výrobu vysoko presných skrutiek.
⑥Zlepšite zvárateľnosť nízkouhlíkovej mangánovej ocele a vysoko legovanej nehrdzavejúcej ocele sodíka.
Aplikácia titánu v oceli
①Hmotnostný zlomok titánu vyšší ako 0,025 % možno považovať za legovací prvok.
② titán ako legujúci prvok v bežnej nízkolegovanej oceli, legovanej konštrukčnej oceli, legovanej nástrojovej oceli, rýchloreznej nástrojovej oceli, nehrdzavejúcej oceli, kyseline odolnej oceli, žiaruvzdornej oceli, zliatinách s permanentnými magnetmi a liatej oceli sú široko používané.
③Titan sa používa ako rôzne pokročilé materiály, stal sa dôležitým strategickým materiálom, využíva sa viac ako polovica leteckého priemyslu, ako sú letecké kozmické lode, energetické stroje.