Titāna pielietojums un ietekme tēraudā
Titāns (Ti) kā augstas kvalitātes leģējošais elements tiek plaši izmantots, lai uzlabotu tērauda visaptverošo veiktspēju, īpaši aviācijas, jūras inženierijas un būvniecības jomā. Titāna izmantošana tēraudā galvenokārt ir vērsta uz stiprības, izturības pret koroziju un elastības uzlabošanu, kā arī var efektīvi samazināt materiāla trauslumu un svaru.
1. Titāna ietekme uz tērauda mikrostruktūru un termisko apstrādi
Titānam ir spēcīga afinitāte ar tādiem elementiem kā slāpeklis, skābeklis un ogleklis. Tas ir lielisks deoksidētājs un efektīvs elements slāpekļa un oglekļa fiksēšanai. Tēraudā savienojumam (TiC), ko veido titāns un ogleklis, ir spēcīgs saistīšanas spēks un augsta stabilitāte. Tas tikai lēni izšķīst cietā dzelzs šķīdumā augstā temperatūrā (virs 1000 grādiem). Šīs TiC daļiņas var novērst tērauda graudu augšanu un rupjību, kā arī būtiski ietekmēt tērauda mikrostruktūru. Turklāt titāns ir viens no spēcīgajiem ferītu veidojošajiem elementiem, kas samazinās austenīta fāzes laukumu. Titāna cietais šķīdums var uzlabot tērauda rūdāmību, savukārt TiC daļiņu klātbūtne samazinās tērauda rūdāmību. Kad titāna saturs sasniedz noteiktu vērtību, TiFe2 izkliedes un izgulsnēšanās dēļ notiks nokrišņu sacietēšana.
2. Titāna ietekme uz tērauda mehāniskajām īpašībām
Titāna ietekme uz tērauda mehāniskajām īpašībām ir atkarīga no tā eksistences formas, titāna un oglekļa satura attiecības un termiskās apstrādes metodes. Ja titāns atrodas ferītā cietā šķīduma stāvoklī, tā stiprinošais efekts ir lielāks nekā tādiem elementiem kā alumīnijs, mangāns, niķelis un molibdēns, un tas ir otrajā vietā aiz tādiem elementiem kā berilijs, fosfors, varš un silīcijs. Titāna masas daļas diapazonā no 0,03% līdz 0,1%, titāns var palielināt tērauda tecēšanas robežu. Tomēr, ja titāna un oglekļa satura attiecība pārsniedz 4, tērauda stiprība un stingrība strauji samazināsies. Turklāt titāns var arī uzlabot tērauda ilgtermiņa izturību un šļūdes pretestību, kā arī uzlabot tērauda stingrību, īpaši zemas temperatūras triecienizturību.
3. Titāna ietekme uz tērauda fizikālajām, ķīmiskajām un tehnoloģiskajām īpašībām
Titāns var uzlabot tērauda stabilitāti augstā temperatūrā, augsta spiediena un ūdeņraža vidē, kā arī uzlabot nerūsējošā skābes izturīga tērauda izturību pret koroziju, īpaši izturību pret starpkristālu koroziju. Tēraudam ar zemu oglekļa saturu, kad titāna attiecība pret oglekli sasniedz 4,5 vai vairāk, tēraudam ir lieliska izturība pret sprieguma koroziju un sārmu trauslumu. Turklāt titāns var uzlabot tērauda oksidācijas izturību augstās temperatūrās un veicināt nitrēšanas slāņa veidošanos, lai ātrāk iegūtu nepieciešamo virsmas cietību. Titānu saturošu tēraudu sauc par "ātri nitridējošu tēraudu", un to var izmantot augstas precizitātes skrūvju ražošanai. Tajā pašā laikā titāns var arī uzlabot zema oglekļa mangāna tērauda un augstas leģētā nerūsējošā tērauda metināmību.
4. Kopsavilkums
Kopumā titānu plaši izmanto tēraudā. Ja tā masas daļa pārsniedz 0,025%, to var uzskatīt par leģējošu elementu. Titānu plaši izmanto parastajā zemleģētā tēraudā, leģētā konstrukcijas tēraudā, leģētā instrumentu tēraudā, ātrgaitas instrumentu tēraudā, nerūsējošajā skābes izturīgā tēraudā, karstumizturīgā bezkaļķošanās tēraudā, pastāvīgo magnētu sakausējumā un lietajā tēraudā. Turklāt titāns ir kļuvis par svarīgu dažādu progresīvu materiālu sastāvdaļu un svarīgu stratēģisku materiālu. Aviācijas un kosmosa rūpniecībā titāna izmantošana veido vairāk nekā pusi, un to plaši izmanto kosmosa transportlīdzekļos, spēka iekārtās un citās jomās.
