Titanyumun Çelikteki Etkisi ve Uygulaması

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 olsa da manganez, silikon ve fosfor gibi diğer elementler de az miktarda 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 takımlarına kadar her şeyi kapsar.

Titanyum, sembolü Ti ve 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 işlemin etkisi

① titanyum ve nitrojen, oksijen, karbonun güçlü bir afinitesi vardır, iyi bir deoksidandır ve sabit nitrojen, karbon etkili elementlerdir.

② Titanyum ve karbon bileşikleri (TiC) bağlama kuvveti çok 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 arttırırken, TiC parçacıklarının varlığı çeliğin sertleşebilirliğini azaltır.

④ Titanyum içeriği, TiFe2'nin yaygın çökelmesi nedeniyle belirli bir değere ulaştığında çökelme sertleştirme etkisi yaratabilir.

İkincisi, titanyumun çeliğin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi

① Titanyum ferritte katı çözelti halinde 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.

④ titanyum çeliğin tokluğuna, özellikle düşük sıcaklıkta darbe tokluğuna karşı gelişmiştir.

Üçüncüsü, titanyumun çeliğin fiziksel, kimyasal ve proses özelliklerine etkisi

① Çeliğin 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 veya daha fazlasına ulaştığında, oksijen, nitrojen ve karbonun tümü sabit olduğundan stres korozyonuna ve alkali kırılganlığa karşı iyi bir dirence sahiptir.

④ Krom kütle oranı %4-6 olan çeliğe titanyum eklemek, 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.

Düşük karbonlu manganez çeliğinin ve yüksek alaşımlı paslanmaz sodyumun kaynaklanabilirliğini artırın.

Titanyumun çelikte uygulanması

① %0.025'ten fazla titanyum kütle oranı bir 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 kullanımı olmuştur.