Toepassing en invloed van titanium in staal

Titanium (Ti) wordt als hoogwaardig legeringselement veel gebruikt om de algehele prestaties van staal te verbeteren, vooral op het gebied van de luchtvaart, scheepsbouw en constructie. De toepassing van titanium in staal is vooral gericht op het verbeteren van de sterkte, corrosieweerstand en ductiliteit, en kan de brosheid en het gewicht van het materiaal effectief verminderen.

1. Het effect van titanium op de microstructuur en warmtebehandeling van staal
Titanium heeft een sterke affiniteit met elementen zoals stikstof, zuurstof en koolstof. Het is een uitstekende deoxidatiemiddel en een effectief element voor het fixeren van stikstof en koolstof. In staal heeft de verbinding (TiC), gevormd door titanium en koolstof, een sterke bindkracht en hoge stabiliteit. Het zal slechts langzaam oplossen in de vaste oplossing van ijzer bij hoge temperaturen (boven 1000 graden). Deze TiC-deeltjes kunnen de groei en vergroving van staalkorrels tegengaan en hebben een belangrijke invloed op de microstructuur van staal. Bovendien is titanium een ​​van de sterke ferrietvormende elementen, die het austenietfasegebied zullen verkleinen. Titanium in vaste oplossing kan de hardbaarheid van staal verbeteren, terwijl de aanwezigheid van TiC-deeltjes de hardbaarheid van staal zal verminderen. Wanneer het titaniumgehalte een bepaalde waarde bereikt, zal precipitatieharding optreden als gevolg van de dispersie en precipitatie van TiFe2.

2. De invloed van titanium op de mechanische eigenschappen van staal
De invloed van titanium op de mechanische eigenschappen van staal hangt af van de bestaansvorm, de gehalteverhouding van titanium en koolstof, en de warmtebehandelingsmethode. Wanneer titanium in vaste oplossingstoestand in ferriet voorkomt, is het versterkende effect groter dan dat van elementen zoals aluminium, mangaan, nikkel en molybdeen, en komt het op de tweede plaats na elementen als beryllium, fosfor, koper en silicium. In het bereik van 0,03% tot 0,1% massafractie van titanium kan titanium de vloeigrens van staal verhogen. Wanneer de gehalteverhouding van titanium tot koolstof echter groter is dan 4, zullen de sterkte en taaiheid van staal scherp afnemen. Bovendien kan titanium ook de sterkte en kruipweerstand van staal op lange termijn verbeteren en de taaiheid van staal verbeteren, vooral de slagvastheid bij lage temperaturen.

3. De invloed van titanium op de fysische, chemische en proceseigenschappen van staal
Titanium kan de stabiliteit van staal in omgevingen met hoge temperaturen, hoge druk en waterstof verbeteren, en de corrosieweerstand van roestvrij zuurbestendig staal verbeteren, vooral de weerstand tegen intergranulaire corrosie. Wanneer de verhouding van titanium tot koolstof 4,5 of meer bereikt, heeft staal met een laag koolstofgehalte een uitstekende weerstand tegen spanningscorrosie en alkalische verbrossing. Bovendien kan titanium de oxidatieweerstand van staal bij hoge temperaturen verbeteren en de vorming van een nitreerlaag bevorderen, waardoor de vereiste oppervlaktehardheid sneller wordt verkregen. Titaniumhoudend staal wordt "snelnitrerend staal" genoemd en kan worden gebruikt om zeer nauwkeurige schroeven te vervaardigen. Tegelijkertijd kan titanium ook de lasbaarheid van koolstofarm mangaanstaal en hooggelegeerd roestvrij staal verbeteren.

4. Samenvatting
Over het algemeen wordt titanium veel gebruikt in staal. Wanneer de massafractie groter is dan 0,025%, kan het worden beschouwd als een legeringselement. Titanium wordt veel gebruikt in gewoon laaggelegeerd staal, gelegeerd constructiestaal, gelegeerd gereedschapsstaal, snel gereedschapsstaal, roestvrij zuurbestendig staal, hittebestendig niet-schilferend staal, permanente magneetlegering en gietstaal. Bovendien is titanium een ​​belangrijk onderdeel geworden van verschillende geavanceerde materialen en een belangrijk strategisch materiaal. In de lucht- en ruimtevaartindustrie is het gebruik van titanium verantwoordelijk voor meer dan de helft, en het wordt veel gebruikt in lucht- en ruimtevaartvoertuigen, elektrische machines en andere terreinen.