Titaan: terase jõudluse revolutsiooni tehnoloogiline täht ja rakenduste pioneer

Teras ja titaan on tootmises tavaliselt kasutatavad metallid nende suurepärase tugevuse, kõvaduse ning muude füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste tõttu.
Teras on raua ja süsiniku sulam, mille süsinikusisaldus on vahemikus 0,2–2,1 massiprotsenti. Kuigi peamised koostisosad on raud ja süsinik, võib esineda väikeses koguses muid elemente, nagu mangaan, räni ja fosfor. Seal on mitut tüüpi terast, mis liigitatakse süsinikusisalduse, legeerelementide ja kuumtöötlusprotsesside järgi. Nende hulka kuuluvad pehme teras, roostevaba teras ja ülitugev vähelegeeritud teras. Teras on tuntud oma tugevuse, vastupidavuse ja mitmekülgsuse poolest, mistõttu sobib see paljudeks rakendusteks. Selle kasutusalad hõlmavad kõike alates ehitusest ja autodest kuni tööriistade ja söögiriistadeni.
Titaan on keemiline element sümboliga Ti aatomnumber 22. see on läikiv siirdemetall, millel on hõbedane värvus, madal tihedus ja suur tugevus. Kuigi see on sama tugev kui teras, on see oluliselt vähem tihe, mistõttu on see metall valik rakendustes, kus tugevuse ja kaalu suhe on kriitiline.

Legeerimata olekus on titaan sama tugev kui mõned terased, kuid vähem tihe. Kui legeerida teiste elementidega, nagu alumiinium ja vanaadium, saab seda oluliselt tugevdada. Titaani kaks peamist kasutusala on lennundus (lennukid, kosmoselaevad ja raketid) ja tööstuslikud rakendused, kuna see on kerge, tugev ja korrosioonikindel isegi kõrgetel temperatuuridel.
I. Titaani mõju terase mikrostruktuurile ja termotöötlusele
① Titaanil ja lämmastikus, hapnikul, süsinikul on väga tugev afiinsus, see on hea desoksüdeeriv ja degaseeriv aine ning lämmastiku ja süsiniku tõhusate elementide fikseerimine.
② titaani ja süsinikuühendite (TiC) kombinatsioon on äärmiselt tugev, kõrge stabiilsusega, ainult kuumutamisel üle 1000 kraadi lahustub aeglaselt raua tahkes lahuses, TiC osakesed peavad takistama terase tera kasvu ja rolli karenemist.
(iii) Titaan on üks tugevaid ferriiti moodustavaid elemente, mistõttu austeniidi faasi piirkond on kitsendatud. Titaan tahkes lahuses parandab terase karastuvust, samas kui TiC osakeste olemasolu vähendab terase karastavust.
④ Kui titaani sisaldus jõuab teatud väärtuseni, võib TiFe2 hajusa sadestumise tõttu tekkida sademete kõvenemine.
Teiseks, titaani mõju terase mehaanilistele omadustele
① Kui titaan on ferriidis tahkes lahuses, on selle tugevdav toime suurem kui alumiiniumil, mangaanil, niklil, molübdeenil jne, millele järgneb berüllium, fosfor, vask, räni.
② Titaani mõju terase mehaanilistele omadustele sõltub selle olemasolust, Ti ja C sisalduse suhtest ning kuumtöötlusmeetodist. Titaani massiosa {{0}},03% kuni 0,1% voolavuspiirist saab parandada, kuid kui Ti ja C sisalduse suhe on üle 4, vähenevad selle tugevus ja sitkus järsult.
(iii) Titaan parandab vastupidavust ja roomamiskindlust.
(iv) Titaan parandab terase sitkust, eriti löögikindlust madalal temperatuuril.
Kolmandaks, titaan terase mõju füüsikaliste, keemiliste ja protsessi omaduste kohta
①Parandage terase stabiilsust kõrgel temperatuuril, kõrgel rõhul ja vesinikus.
② titaan võib parandada roostevaba happekindla terase korrosioonikindlust, eriti vastupidavust teradevahelisele korrosioonile.
③ Madala süsinikusisaldusega terases, kui Ti ja C sisalduse suhe jõuab üle 4,5, on sellel hea vastupidavus pingekorrosioonile ja leeliselisele rabedusele, kuna hapnik, lämmastik ja süsinik on kõik fikseeritud.
(iv) Titaani lisamine terasele, mille kroomi massiosa on 4%-6%, parandab terase oksüdatsioonikindlust kõrgetel temperatuuridel.
⑤ Titaani lisamine terasele võib soodustada nitriidikihi moodustumist ja vajaliku pinna kõvaduse saab kiiremini saavutada. Titaani sisaldavaid teraseid nimetatakse "kiirnitriidi terasteks" ja neid saab kasutada ülitäpsete kruvide valmistamiseks.
⑥ Parandage madala süsinikusisaldusega mangaanterase ja kõrge legeeritud roostevaba naatriumi keevitatavust.
Titaani kasutamine terases
①Titaani massiosa, mis on suurem kui 0,025%, võib pidada legeerivaks elemendiks.
② titaan legeerelemendina tavalises vähelegeeritud terases, legeerkonstruktsiooniteras, legeeritud tööriistateras, kiirtööriista teras, roostevaba teras, happekindel teras, kuumuskindel mittekooruv teras, püsimagnetsulamid ja valatud teras on laialdaselt kasutusel.
③ Titaani on kasutatud mitmesuguste täiustatud materjalidena, sellest on saanud oluline strateegiline materjal, enam kui pooled kosmosetööstusest, nagu lennundus-kosmoseaparaadid, jõumasinad.