Застосування та вплив титану в сталі
Титан (Ti), як високоякісний легуючий елемент, широко використовується для покращення комплексних характеристик сталі, особливо в галузі авіації, морської техніки та будівництва. Застосування титану в сталі в основному зосереджено на підвищенні міцності, стійкості до корозії та пластичності, а також може ефективно зменшити крихкість і вагу матеріалу.
1. Вплив титану на мікроструктуру та термічну обробку сталі
Титан має сильну спорідненість з такими елементами, як азот, кисень і вуглець. Це чудовий розкислювач і ефективний елемент для фіксації азоту і вуглецю. У сталі сполука (TiC), утворена титаном і вуглецем, має сильну силу зв’язування та високу стабільність. Він лише повільно розчиняється в твердому розчині заліза при високих температурах (вище 1000 градусів). Ці частинки TiC можуть запобігати росту та укрупненню сталевих зерен і мають важливий вплив на мікроструктуру сталі. Крім того, титан є одним із сильних феритоутворюючих елементів, який зменшує площу фази аустеніту. Твердий розчин титану може покращити прогартовуваність сталі, тоді як присутність частинок TiC зменшить прогартованість сталі. Коли вміст титану досягає певного значення, відбувається дисперсійне зміцнення через дисперсію та осадження TiFe2.
2. Вплив титану на механічні властивості сталі
Вплив титану на механічні властивості сталі залежить від форми його існування, співвідношення вмісту титану та вуглецю та способу термічної обробки. Коли титан міститься у фериті у твердому розчині, його зміцнювальний ефект є вищим, ніж у таких елементів, як алюміній, марганець, нікель і молібден, і поступається лише таким елементам, як берилій, фосфор, мідь і кремній. У діапазоні від 0.03% до .1% масової частки титану титан може збільшити межу текучості сталі. Однак, коли співвідношення вмісту титану до вуглецю перевищує 4, міцність і в'язкість сталі різко впаде. Крім того, титан також може підвищити довготривалу міцність і опір повзучості сталі, а також підвищити міцність сталі, особливо ударну в'язкість при низьких температурах.
3. Вплив титану на фізико-хімічні та технологічні властивості сталі
Титан може покращити стабільність сталі у середовищі високої температури, високого тиску та водню, а також підвищити корозійну стійкість нержавіючої кислотостійкої сталі, особливо стійкість до міжкристалітної корозії. У низьковуглецевій сталі, коли співвідношення титану до вуглецю досягає 4,5 або більше, сталь має чудову стійкість до корозії під напругою та лужної крихкості. Крім того, титан може підвищити стійкість сталі до окислення при високих температурах і сприяти утворенню шару азотування, щоб швидше отримати необхідну твердість поверхні. Сталь, що містить титан, називається «сталлю швидкого азотування» і може використовуватися для виготовлення високоточних гвинтів. У той же час титан також може покращити зварюваність низьковуглецевої марганцевої сталі та високолегованої нержавіючої сталі.
4. Підведення підсумків
Взагалі титан широко використовується в сталі. Коли його масова частка перевищує 0.025%, його можна вважати легуючим елементом. Титан широко використовується у звичайній низьколегованій сталі, легованій конструкційній сталі, легованій інструментальній сталі, високошвидкісній інструментальній сталі, нержавіючій кислотостійкій сталі, жаростійкій сталі без накипу, сплаві з постійними магнітами та литій сталі. Крім того, титан став важливим компонентом різноманітних сучасних матеріалів і важливим стратегічним матеріалом. В аерокосмічній промисловості використання титану становить більше половини, і він широко використовується в аерокосмічних транспортних засобах, енергетичних машинах та інших галузях.
