Titanyum: çelik performansı devriminin teknolojik yıldızı ve uygulama öncüsü

Çelik ve titanyum, mükemmel mukavemetleri, sertlikleri ve diğer fiziksel ve mekanik özelliklerinden dolayı imalatta yaygın olarak kullanılan metallerdir.
Çelik, karbon içeriği ağırlıkça %0,2 ile %2,1 arasında değişen bir demir ve karbon alaşımıdır. Demir ve karbon ana bileşenler olmasına rağmen az miktarda manganez, silikon ve fosfor gibi diğer elementler de mevcut olabilir. Karbon içeriğine, alaşım elementlerine ve ısıl işlem süreçlerine göre sınıflandırılmış çeşitli çelik türleri vardır. Bunlar yumuşak çelik, paslanmaz çelik ve yüksek dayanımlı düşük alaşımlı çeliği içerir. Çelik, gücü, dayanıklılığı ve çok yönlülüğü ile bilinir ve bu da onu çok çeşitli uygulamalara uygun hale getirir. Kullanım alanları inşaat ve otomobillerden aletler ve çatal bıçak takımına kadar her şeyi kapsar.
Titanyum, sembolü Ti atom numarası 22 olan kimyasal bir elementtir. Gümüş renginde, düşük yoğunluklu ve yüksek mukavemetli parlak bir geçiş metalidir. Çelik kadar güçlü olmasına rağmen yoğunluğunun önemli ölçüde daha az olması, onu güç-ağırlık oranının kritik olduğu uygulamalarda tercih edilen metal haline getiriyor.

Alaşımsız durumda titanyum bazı çelikler kadar güçlüdür ancak yoğunluğu daha azdır. Alüminyum ve vanadyum gibi diğer elementlerle alaşımlandığında önemli ölçüde güçlendirilebilir. Titanyumun iki ana kullanım alanı havacılık (uçaklar, uzay araçları ve füzeler) ve endüstriyel uygulamalardır çünkü hafiftir, güçlüdür ve yüksek sıcaklıklarda bile korozyona dayanıklıdır.
I. Titanyumun çeliğin mikro yapısına ve ısıl işlemine etkisi
① Titanyum ve nitrojen, oksijen, karbon çok güçlü bir afiniteye sahiptir, iyi bir deoksidasyon ve gaz giderme maddesidir ve nitrojen ve karbon etkili elementlerin sabitlenmesidir.
② Titanyum ve karbon bileşikleri (TiC) kombinasyonu son derece güçlüdür, yüksek stabiliteye sahiptir, yalnızca 1000 dereceden fazla ısıtıldığında katı demir çözeltisi içinde yavaşça çözülür, TiC parçacıkları çelik taneciklerinin büyümesini ve rolün kabalaşmasını önlemelidir.
(iii) Titanyum güçlü ferrit oluşturucu elementlerden biridir, bu nedenle ostenit faz bölgesi daraltılır. Katı çözeltideki titanyum çeliğin sertleşebilirliğini artırırken, TiC parçacıklarının varlığı çeliğin sertleşebilirliğini azaltır.
④ Titanyum içeriği belirli bir değere ulaştığında TiFe2'nin yaygın çökelmesi nedeniyle çökelme sertleşmesi meydana gelebilir.
İkincisi, titanyumun çeliğin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi
① Ferrit içinde katı çözelti halinde titanyum mevcut olduğunda, güçlendirme etkisi alüminyum, manganez, nikel, molibden vb.'den daha yüksektir ve ardından berilyum, fosfor, bakır, silikon gelir.
② Titanyumun çeliğin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi, mevcut formuna, Ti ve C içeriğinin oranına ve ısıl işlem yöntemine bağlıdır. Akma mukavemetinin %{{0}},03% ila %0,1'i arasındaki titanyum kütle fraksiyonu iyileştirilebilir, ancak Ti ve C içeriği oranı 4'ten fazla olduğunda, mukavemeti ve tokluğu keskin bir şekilde düşer.
(iii) Titanyum kalıcı mukavemeti ve sürünme direncini artırır.
(iv) Titanyumun çeliğin dayanıklılığı üzerinde, özellikle de düşük sıcaklıktaki darbe dayanıklılığı üzerinde iyileştirici bir etkisi vardır.
Üçüncüsü, titanyumun çeliğin fiziksel, kimyasal ve proses özelliklerine etkisi
①Çeliğin yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve hidrojendeki stabilitesini artırın.
② titanyum, paslanmaz aside dayanıklı çeliğin korozyon direncini, özellikle de tanecikler arası korozyona karşı direnci artırabilir.
③ Düşük karbonlu çelikte, Ti ve C içeriğinin oranı 4,5'un üzerine çıktığında, oksijen, nitrojen ve karbonun tümü sabit olduğundan stres korozyonuna ve alkali gevrekleşmesine karşı iyi bir dirence sahiptir.
(iv) Krom kütle oranı %4-6 olan çeliğe titanyum eklenmesi, çeliğin yüksek sıcaklıklarda oksidasyon direncini artırır.
⑤ Çeliğe titanyum ilavesi, nitrürleme tabakasının oluşumunu teşvik edebilir ve gerekli yüzey sertliği daha hızlı elde edilebilir. Titanyum içeren çeliklere "hızlı nitrürleme çelikleri" denir ve yüksek hassasiyetli vidaların üretiminde kullanılabilir.
⑥Düşük karbonlu manganez çeliğinin ve yüksek alaşımlı paslanmaz sodyumun kaynaklanabilirliğini artırın.
Titanyumun çelikte uygulanması
①Titanyum kütle oranı %0,025'ten fazlaysa alaşım elementi olarak kabul edilebilir.
② Sıradan düşük alaşımlı çelikte, alaşımlı yapı çeliğinde, alaşımlı takım çeliğinde, yüksek hızlı takım çeliğinde, paslanmaz çelikte, aside dayanıklı çelikte, ısıya dayanıklı soyulmamış çelikte, kalıcı mıknatıslı alaşımlarda ve dökme çelikte alaşım elementi olarak titanyum yaygın olarak kullanılmaktadır.
③Titanyum çeşitli ileri malzemeler olarak kullanılmış, önemli bir stratejik malzeme haline gelmiş, havacılık uzay aracı, güç makineleri gibi havacılık endüstrisinin yarısından fazlasının kullanımında kullanılmıştır.