השפעה ויישום של טיטניום בפלדה

פלדה וטיטניום משמשות בדרך כלל מתכות בייצור בגלל החוזק המצוין שלהן, קשיותן ותכונות פיזיות ומכניות אחרות.

פלדה היא סגסוגת של ברזל ופחמן, עם תכולת פחמן שנעה בין 0.2% ל-2.1% לפי משקל. בעוד ברזל ופחמן הם המרכיבים העיקריים, כמויות קטנות של יסודות אחרים כמו מנגן, סיליקון וזרחן עשויות להיות נוכחות. ישנם מספר סוגים של פלדה, מסווגים לפי תכולת פחמן, אלמנטים סגסוגת ותהליכי טיפול בחום. אלה כוללים פלדה עדינה, נירוסטה ופלדה בעלת חוזק גבוה בסגסוגת נמוכה. פלדה ידועה בחוזקה, בעמידותה וברבגוניות שלה, מה שהופך אותה למתאימה למגוון רחב של יישומים. השימושים בו מכסים הכל, החל מבנייה וכלי רכב ועד כלי עבודה וסכו"ם.

טיטניום הוא יסוד כימי עם הסמל Ti ומספר אטומי 22. זוהי מתכת מעבר מבריקה בעלת צבע כסוף, צפיפות נמוכה וחוזק גבוה. למרות שהיא חזקה כמו פלדה, היא צפופה משמעותית פחות, מה שהופך אותה למתכת המועדפת עבור יישומים שבהם יחס חוזק למשקל הוא קריטי.

במצבו הלא-מגוגתי, טיטניום חזק כמו פלדות מסוימות אך פחות צפוף. כאשר הוא סגסוג עם יסודות אחרים כגון אלומיניום ונדיום, ניתן לחזק אותו באופן משמעותי. שני השימושים העיקריים של טיטניום הם תעופה וחלל (מטוסים, חלליות וטילים) ויישומים תעשייתיים מכיוון שהוא קל משקל, חזק ועמיד בפני קורוזיה גם בטמפרטורות גבוהות.

I. טיטניום על מבנה המיקרו של פלדה והשפעת טיפול בחום

① טיטניום וחנקן, חמצן, פחמן בעלי זיקה חזקה, הוא מסיר חמצון טוב וחנקן קבוע, אלמנטים יעילים בפחמן.

② טיטניום ותרכובות פחמן (TiC) כוח מליטה חזק מאוד, יציבות גבוהה, רק מחומם ליותר מ 1000 מעלות יתמוסס לאט לתוך הפתרון המוצק של ברזל, חלקיקי TiC צריכים למנוע את צמיחת גרגירי הפלדה וההתגבשות של התפקיד.

(iii) טיטניום הוא אחד היסודות החזקים היוצרים פריט, כך שאזור שלב האוסטניט מצטמצם. טיטניום בתמיסה מוצקה לשיפור יכולת ההתקשות של הפלדה, בעוד הנוכחות של חלקיקי TiC היא להפחית את ההתקשות של הפלדה.

④ תכולת טיטניום מגיעה לערך מסוים, עקב משקעים מפוזרים של TiFe2, יכולה לייצר אפקט התקשות של משקעים.

שנית, השפעת טיטניום על התכונות המכניות של הפלדה

① כאשר טיטניום קיים בתמיסה מוצקה בפריט, השפעתו המחזקת גבוהה מאלומיניום, מנגן, ניקל, מוליבדן וכו', ואחריו בריליום, זרחן, נחושת, סיליקון.

② ההשפעה של טיטניום על התכונות המכניות של פלדה תלויה בצורה שבה היא קיימת, ביחס בין תכולת Ti ו-C, ובשיטת הטיפול בחום. ניתן לשפר שבריר מסת טיטניום של {{0}}.03% עד 0.1% מחוזק התפוקה, אך כאשר היחס בין תכולת Ti ו-C יותר מ-4, החוזק והקשיחות שלו יורדים בחדות.

(iii) טיטניום משפר את החוזק המתמשך ואת התנגדות הזחילה.

④ טיטניום על הקשיחות של פלדה, במיוחד קשיחות ההשפעה בטמפרטורה נמוכה השתפרה.

שלישית, טיטניום על התכונות הפיזיקליות, הכימיות והתהליכיות של השפעת פלדה

① שפר את היציבות של פלדה בטמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה, מימן.

② טיטניום יכול לשפר את עמידות בפני קורוזיה של פלדה עמידה לחומצות אל חלד, במיוחד את העמידות בפני קורוזיה בין-גרגירית.

③ בפלדה דלת פחמן, כאשר היחס בין תכולת Ti ו-C מגיע ל-4.5 או יותר, יש לה עמידות טובה בפני קורוזיה במתח ושבריריות אלקלית מכיוון שחמצן, חנקן ופחמן כולם קבועים.

④ הוספת טיטניום לפלדה עם חלק מסת כרום של 4%-6% משפרת את עמידות החמצון של פלדה בטמפרטורות גבוהות.

⑤ הוספה של טיטניום לפלדה יכולה לקדם את היווצרות שכבת ניטרידינג, וניתן להשיג את קשיות השטח הנדרשת מהר יותר. פלדות המכילות טיטניום נקראות "פלדות ניטרדיות מהירה" וניתן להשתמש בהן לייצור ברגים בעלי דיוק גבוה.

שפר את יכולת הריתוך של פלדת מנגן דלת פחמן ונתרן אל חלד מסגסוגת גבוהה.

יישום טיטניום בפלדה

① שבריר מסת טיטניום של יותר מ-0.025% יכול להיחשב כאלמנט סגסוג.

② טיטניום כאלמנט סגסוגת בפלדה רגילה בסגסוגת נמוכה, פלדה מבנית מסגסוגת, פלדת כלי סגסוגת, פלדת כלי במהירות גבוהה, נירוסטה, פלדה עמידה לחומצה, פלדה עמידה בחום ללא עור, סגסוגות מגנט קבוע ופלדה יצוקה נמצאים בשימוש נרחב.

③טיטניום שימש כמגוון חומרים מתקדמים, הפך לחומרים אסטרטגיים חשובים, השימוש של יותר ממחצית מהתעשייה האווירית, כגון חלליות תעופה, מכונות כוח.