Notkun og áhrif títan í stáli

Títan (Ti), sem hágæða málmblöndur, er mikið notað til að bæta alhliða frammistöðu stáls, sérstaklega á sviði flugs, sjávarverkfræði og byggingar. Notkun títan í stáli er aðallega lögð áhersla á að bæta styrk, tæringarþol og sveigjanleika og getur í raun dregið úr brothættu og þyngd efnisins.

1. Áhrif títan á örbyggingu og hitameðhöndlun stáls
Títan hefur mikla skyldleika við frumefni eins og köfnunarefni, súrefni og kolefni. Það er frábært afoxunarefni og áhrifaríkt efni til að festa nitur og kolefni. Í stáli hefur efnasambandið (TiC) sem myndast af títan og kolefni sterkan bindikraft og mikinn stöðugleika. Það mun aðeins leysast hægt upp í járnlausninni í föstu formi við háan hita (yfir 1000 gráður). Þessar TiC agnir geta komið í veg fyrir vöxt og grófun stálkorna og hafa mikilvæg áhrif á örbyggingu stáls. Að auki er títan einn af sterku ferrítmyndandi þáttunum, sem mun draga úr austenítfasasvæðinu. Títan í föstu formi getur bætt hertanleika stáls, en tilvist TiC agna mun draga úr herðni stáls. Þegar títaninnihaldið nær ákveðnu gildi mun úrkomuharðnun eiga sér stað vegna dreifingar og útfellingar TiFe2.

2. Áhrif títan á vélrænni eiginleika stáls
Áhrif títan á vélrænni eiginleika stáls fer eftir tilvistarformi þess, innihaldshlutfalli títan og kolefnis og hitameðferðaraðferðinni. Þegar títan er til í ferríti í föstu lausnarástandi eru styrkingaráhrif þess meiri en frumefna eins og ál, mangan, nikkel og mólýbden, og er næst á eftir frumefnum eins og beryllium, fosfór, kopar og kísil. Á bilinu 0,03% til 0,1% massahlutfall títan, getur títan aukið flæðistyrk stáls. Hins vegar, þegar innihaldshlutfall títan og kolefnis fer yfir 4, mun styrkur og seigja stáls minnka verulega. Að auki getur títan einnig bætt langtímastyrk og skriðþol stáls og bætt hörku stáls, sérstaklega lághita höggþol.

3. Áhrif títan á eðlis-, efna- og vinnslueiginleika stáls
Títan getur bætt stöðugleika stáls við háan hita, háan þrýsting og vetnisumhverfi og aukið tæringarþol ryðfríu sýruþolnu stáli, sérstaklega viðnám gegn tæringu milli korna. Í lágkolefnisstáli, þegar hlutfall títan og kolefnis nær 4,5 eða meira, hefur stálið framúrskarandi mótstöðu gegn streitutæringu og alkalíbrotleika. Að auki getur títan bætt oxunarþol stáls við háan hita og stuðlað að myndun nítrunarlags til að fá nauðsynlega yfirborðshörku hraðar. Stál sem inniheldur títan er kallað „hratt nitriding stál“ og er hægt að nota til að framleiða hárnákvæmar skrúfur. Á sama tíma getur títan einnig bætt suðuhæfni lágkolefnis manganstáls og háblendis ryðfríu stáli.

4. Samantekt
Almennt er títan mikið notað í stáli. Þegar massahlutfall þess fer yfir 0.025% má líta á það sem málmblöndurefni. Títan er mikið notað í venjulegu lágblendi stáli, ál burðarstáli, álblendi verkfærastáli, háhraða verkfærastáli, ryðfríu sýruþolnu stáli, hitaþolnu óskalandi stáli, varanlegu segulblendi og steyptu stáli. Að auki hefur títan orðið mikilvægur hluti af ýmsum háþróuðum efnum og mikilvægt stefnumótandi efni. Í geimferðaiðnaðinum er notkun títan meira en helmingur og það er mikið notað í geimferðabílum, aflvélum og öðrum sviðum.