Titano panaudojimas ir įtaka pliene
Titanas (Ti), kaip aukštos kokybės legiravimo elementas, plačiai naudojamas siekiant pagerinti visapusiškas plieno eksploatacines savybes, ypač aviacijos, jūrų inžinerijos ir statybos srityse. Titano naudojimas pliene daugiausia yra skirtas stiprumo, atsparumo korozijai ir lankstumo gerinimui, taip pat gali veiksmingai sumažinti medžiagos trapumą ir svorį.
1. Titano poveikis plieno mikrostruktūrai ir terminiam apdorojimui
Titanas turi stiprų giminingumą su tokiais elementais kaip azotas, deguonis ir anglis. Tai puikus deoksidatorius ir efektyvus azoto ir anglies fiksavimo elementas. Pliene iš titano ir anglies sudarytas junginys (TiC) turi stiprią rišamąją jėgą ir didelį stabilumą. Aukštoje temperatūroje (virš 1000 laipsnių) jis tik lėtai ištirps į kietą geležies tirpalą. Šios TiC dalelės gali užkirsti kelią plieno grūdelių augimui ir šiurkštėjimui bei turėti didelę įtaką plieno mikrostruktūrai. Be to, titanas yra vienas iš stiprių feritą formuojančių elementų, kurie sumažins austenito fazės plotą. Kietas titano tirpalas gali pagerinti plieno kietumą, o TiC dalelių buvimas sumažins plieno kietumą. Kai titano kiekis pasiekia tam tikrą vertę, dėl TiFe2 dispersijos ir nusodinimo įvyks kritulių sukietėjimas.
2. Titano įtaka plieno mechaninėms savybėms
Titano įtaka plieno mechaninėms savybėms priklauso nuo jo egzistavimo formos, titano ir anglies santykio bei terminio apdorojimo metodo. Kai titanas yra kieto tirpalo ferite, jo stiprinantis poveikis yra didesnis nei elementų, tokių kaip aliuminis, manganas, nikelis ir molibdenas, ir yra antras po tokių elementų kaip berilis, fosforas, varis ir silicis. Nuo 0,03 % iki 0,1 % titano masės dalies titanas gali padidinti plieno takumo ribą. Tačiau kai titano ir anglies kiekio santykis viršija 4, plieno stiprumas ir kietumas smarkiai sumažės. Be to, titanas taip pat gali pagerinti ilgalaikį plieno stiprumą ir atsparumą šliaužimui, taip pat pagerinti plieno kietumą, ypač atsparumą smūgiams žemoje temperatūroje.
3. Titano įtaka plieno fizikinėms, cheminėms ir technologinėms savybėms
Titanas gali pagerinti plieno stabilumą esant aukštai temperatūrai, aukštam slėgiui ir vandenilio aplinkoje bei padidinti nerūdijančio rūgštims atsparaus plieno atsparumą korozijai, ypač atsparumą tarpkristalinei korozijai. Mažai anglies turinčiame pliene, kai titano ir anglies santykis siekia 4,5 ar daugiau, plienas turi puikų atsparumą įtempių korozijai ir šarminiam trapumui. Be to, titanas gali pagerinti plieno atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje ir skatinti azotinio sluoksnio susidarymą, kad būtų galima greičiau pasiekti reikiamą paviršiaus kietumą. Titano turintis plienas vadinamas „greitai azotuojančiu plienu“ ir gali būti naudojamas didelio tikslumo varžtams gaminti. Tuo pačiu metu titanas taip pat gali pagerinti mažai anglies turinčio mangano plieno ir labai legiruoto nerūdijančio plieno suvirinamumą.
4. Santrauka
Apskritai titanas plačiai naudojamas plienui. Kai jo masės dalis viršija 0,025%, jis gali būti laikomas legiruojančiu elementu. Titanas yra plačiai naudojamas įprastame mažai legiruotame pliene, legiruotame konstrukciniame pliene, legiruotame įrankių pliene, greitaeigiame įrankių pliene, nerūdijančiame rūgštims atspariame pliene, karščiui atspariame neplečiamajame pliene, nuolatinio magneto lydinyje ir liejamajame pliene. Be to, titanas tapo svarbiu įvairių pažangių medžiagų komponentu ir svarbia strategine medžiaga. Aviacijos ir kosmoso pramonėje titano panaudojimas sudaro daugiau nei pusę, jis plačiai naudojamas aviacijos ir kosmoso transporto priemonėse, jėgos mašinose ir kitose srityse.
