Titaani kasutamine ja mõju terases
Titaani (Ti) kui kvaliteetset legeerelementi kasutatakse laialdaselt terase igakülgse jõudluse parandamiseks, eriti lennunduse, laevaehituse ja ehituse valdkonnas. Titaani kasutamine terases keskendub peamiselt tugevuse, korrosioonikindluse ja plastilisuse parandamisele ning võib tõhusalt vähendada materjali rabedust ja kaalu.
1. Titaani mõju terase mikrostruktuurile ja kuumtöötlemisele
Titaanil on tugev afiinsus selliste elementidega nagu lämmastik, hapnik ja süsinik. See on suurepärane deoksüdeerija ja tõhus element lämmastiku ja süsiniku fikseerimiseks. Terases on titaanist ja süsinikust moodustatud ühendil (TiC) tugev sidumisjõud ja kõrge stabiilsus. Kõrgel temperatuuril (üle 1000 kraadi) lahustub see raua tahkes lahuses aeglaselt. Need TiC osakesed võivad takistada terase terade kasvu ja jämedust ning avaldada olulist mõju terase mikrostruktuurile. Lisaks on titaan üks tugevaid ferriiti moodustavaid elemente, mis vähendab austeniidi faasi pindala. Titaani tahke lahus võib parandada terase karastavust, samas kui TiC-osakeste olemasolu vähendab terase karastavust. Kui titaanisisaldus jõuab teatud väärtuseni, toimub TiFe2 dispersiooni ja sadenemise tõttu sademete kõvenemine.
2. Titaani mõju terase mehaanilistele omadustele
Titaani mõju terase mehaanilistele omadustele sõltub selle olemasolu vormist, titaani ja süsiniku sisalduse suhtest ning kuumtöötlusmeetodist. Kui titaan esineb ferriidis tahkes lahuse olekus, on selle tugevdav toime suurem kui sellistel elementidel nagu alumiinium, mangaan, nikkel ja molübdeen ning see on teisel kohal selliste elementide nagu berüllium, fosfor, vask ja räni järel. Vahemikus 0,03% kuni 0,1% titaani massiosast võib titaan suurendada terase voolavuspiiri. Kui aga titaani ja süsiniku suhe ületab 4, langeb terase tugevus ja sitkus järsult. Lisaks võib titaan parandada ka terase pikaajalist tugevust ja libisemiskindlust ning parandada terase tugevust, eriti löögikindlust madalal temperatuuril.
3. Titaani mõju terase füüsikalistele, keemilistele ja protsessilistele omadustele
Titaan võib parandada terase stabiilsust kõrge temperatuuri, kõrge rõhu ja vesiniku keskkonnas ning suurendada roostevaba happekindla terase korrosioonikindlust, eriti vastupidavust teradevahelisele korrosioonile. Madala süsinikusisaldusega terases, kui titaani ja süsiniku suhe jõuab 4,5-ni või rohkem, on terasel suurepärane vastupidavus pingekorrosioonile ja leeliselisele rabedusele. Lisaks võib titaan parandada terase oksüdatsioonikindlust kõrgetel temperatuuridel ja soodustada nitriidikihi moodustumist, et saavutada vajalik pinnakõvadus kiiremini. Titaani sisaldavat terast nimetatakse "kiirnitriidi teraseks" ja seda saab kasutada ülitäpsete kruvide valmistamiseks. Samal ajal võib titaan parandada ka madala süsinikusisaldusega mangaanterase ja kõrge legeeritud roostevaba terase keevitatavust.
4. Kokkuvõte
Üldiselt kasutatakse titaani terases laialdaselt. Kui selle massiosa ületab 0,025%, võib seda pidada legeerivaks elemendiks. Titaani kasutatakse laialdaselt tavalises madala legeeritud terases, legeeritud konstruktsiooniterases, legeertööriista terases, kiirtööriista terases, roostevabas happekindlas terases, kuumakindlas mittekatendavas terases, püsimagnetsulamis ja valatud terases. Lisaks on titaanist saanud erinevate täiustatud materjalide oluline komponent ja oluline strateegiline materjal. Lennunduses ja kosmosetööstuses kasutatakse titaani üle poole ning seda kasutatakse laialdaselt kosmosesõidukites, jõumasinates ja muudes valdkondades.
