Aplicació i influència del titani en l'acer
El titani (Ti), com a element d'aliatge d'alta qualitat, s'utilitza àmpliament per millorar el rendiment integral de l'acer, especialment en els camps de l'aviació, l'enginyeria marina i la construcció. L'aplicació de titani a l'acer es centra principalment a millorar la resistència, la resistència a la corrosió i la ductilitat, i pot reduir eficaçment la fragilitat i el pes del material.
1. L'efecte del titani sobre la microestructura i el tractament tèrmic de l'acer
El titani té una forta afinitat amb elements com el nitrogen, l'oxigen i el carboni. És un excel·lent desoxidant i un element eficaç per fixar nitrogen i carboni. En acer, el compost (TiC) format per titani i carboni té una forta força d'unió i una gran estabilitat. Només es dissol lentament en la solució sòlida de ferro a altes temperatures (per sobre de 1000 graus). Aquestes partícules de TiC poden prevenir el creixement i l'engruiximent dels grans d'acer i tenen una influència important en la microestructura de l'acer. A més, el titani és un dels elements forts que formen ferrita, que reduirà l'àrea de fase d'austenita. El titani de solució sòlida pot millorar la tempabilitat de l'acer, mentre que la presència de partícules de TiC reduirà la tempabilitat de l'acer. Quan el contingut de titani arriba a un cert valor, es produirà un enduriment per precipitació a causa de la dispersió i precipitació de TiFe2.
2. La influència del titani en les propietats mecàniques de l'acer
La influència del titani sobre les propietats mecàniques de l'acer depèn de la seva forma d'existència, la relació de contingut de titani i carboni i el mètode de tractament tèrmic. Quan el titani existeix en ferrita en estat de solució sòlida, el seu efecte d'enfortiment és superior al d'elements com l'alumini, el manganès, el níquel i el molibdè, i només és el segon per elements com el beril·li, fòsfor, coure i silici. En l'interval de 0,03% a 0,1% de fracció de massa de titani, el titani pot augmentar la resistència elàstica de l'acer. Tanmateix, quan la proporció de contingut de titani a carboni supera els 4, la resistència i la duresa de l'acer cauran bruscament. A més, el titani també pot millorar la resistència a llarg termini i la resistència a la fluència de l'acer i millorar la duresa de l'acer, especialment la resistència a l'impacte a baixa temperatura.
3. La influència del titani en les propietats físiques, químiques i de procés de l'acer
El titani pot millorar l'estabilitat de l'acer en entorns d'alta temperatura, alta pressió i hidrogen, i millorar la resistència a la corrosió de l'acer inoxidable resistent a l'àcid, especialment la resistència a la corrosió intergranular. En l'acer baix en carboni, quan la proporció de titani a carboni arriba a 4,5 o més, l'acer té una excel·lent resistència a la corrosió per estrès i a la fragilitat alcalina. A més, el titani pot millorar la resistència a l'oxidació de l'acer a altes temperatures i promoure la formació de la capa de nitruració, per tal d'obtenir la duresa superficial necessària més ràpidament. L'acer que conté titani s'anomena "acer de nitruració ràpida" i es pot utilitzar per fabricar cargols d'alta precisió. Al mateix temps, el titani també pot millorar la soldabilitat de l'acer al manganès baix en carboni i l'acer inoxidable d'alt aliatge.
4. Resum
En general, el titani s'utilitza àmpliament en acer. Quan la seva fracció de massa supera el 0,025%, es pot considerar com un element d'aliatge. El titani s'utilitza àmpliament en acers de baix aliatge ordinari, acer estructural d'aliatge, acer per eines d'aliatge, acer per eines d'alta velocitat, acer inoxidable resistent a l'àcid, acer resistent a la calor sense escala, aliatge d'imants permanents i acer fos. A més, el titani s'ha convertit en un component important de diversos materials avançats i un material estratègic important. A la indústria aeroespacial, l'ús de titani representa més de la meitat i s'utilitza àmpliament en vehicles aeroespacials, maquinària elèctrica i altres camps.
