Primjena i utjecaj titana u čeliku
Titan (Ti), kao visokokvalitetni legirajući element, široko se koristi za poboljšanje sveobuhvatnih performansi čelika, posebno u oblastima avijacije, brodogradnje i građevinarstva. Primjena titana u čeliku uglavnom je usmjerena na poboljšanje čvrstoće, otpornosti na koroziju i duktilnosti, te može učinkovito smanjiti lomljivost i težinu materijala.
1. Utjecaj titana na mikrostrukturu i toplinsku obradu čelika
Titanijum ima jak afinitet sa elementima kao što su azot, kiseonik i ugljenik. Odličan je deoksidator i efikasan element za fiksiranje dušika i ugljika. U čeliku, spoj (TiC) formiran od titana i ugljika ima jaku silu vezivanja i visoku stabilnost. Samo će se polako rastvoriti u čvrstom rastvoru gvožđa na visokim temperaturama (iznad 1000 stepeni). Ove TiC čestice mogu spriječiti rast i grubost čeličnih zrnaca i imaju važan utjecaj na mikrostrukturu čelika. Osim toga, titan je jedan od jakih elemenata koji formiraju ferit, koji će smanjiti površinu austenitne faze. Čvrsti rastvor titanijuma može poboljšati kaljivost čelika, dok će prisustvo TiC čestica smanjiti otvrdljivost čelika. Kada sadržaj titana dostigne određenu vrijednost, dolazi do precipitacijskog stvrdnjavanja zbog disperzije i taloženja TiFe2.
2. Utjecaj titana na mehanička svojstva čelika
Utjecaj titana na mehanička svojstva čelika ovisi o njegovom postojanom obliku, omjeru sadržaja titana i ugljika i načinu termičke obrade. Kada titanijum postoji u feritu u stanju čvrstog rastvora, njegov efekat jačanja je veći nego kod elemenata kao što su aluminijum, mangan, nikl i molibden, a nalazi se na drugom mestu nakon elemenata kao što su berilijum, fosfor, bakar i silicijum. U rasponu od 0.03% do .1% masenog udjela titanijuma, titan može povećati granicu tečenja čelika. Međutim, kada omjer sadržaja titana i ugljika premaši 4, čvrstoća i žilavost čelika će naglo pasti. Osim toga, titan također može poboljšati dugoročnu čvrstoću i otpornost na puzanje čelika, te poboljšati žilavost čelika, posebno udarnu žilavost pri niskim temperaturama.
3. Utjecaj titana na fizička, kemijska i procesna svojstva čelika
Titanijum može poboljšati stabilnost čelika na visokim temperaturama, visokim pritiskom i vodikovim okruženjima i poboljšati otpornost na koroziju nehrđajućeg čelika otpornog na kiseline, posebno otpornost na međugranularnu koroziju. U čeliku s niskim udjelom ugljika, kada omjer titana i ugljika dosegne 4,5 ili više, čelik ima odličnu otpornost na koroziju pod naprezanjem i alkalnu krtost. Osim toga, titan može poboljšati otpornost čelika na oksidaciju na visokim temperaturama i potaknuti stvaranje sloja nitriranja, kako bi se brže postigla potrebna površinska tvrdoća. Čelik koji sadrži titan naziva se "brzo nitrirajući čelik" i može se koristiti za proizvodnju visoko preciznih vijaka. U isto vrijeme, titan također može poboljšati zavarljivost niskougljičnog manganskog čelika i visokolegiranog nehrđajućeg čelika.
4. Sažetak
Općenito, titan se široko koristi u čeliku. Kada njegov maseni udio prelazi 0.025%, može se smatrati legirajućim elementom. Titan se široko koristi u običnom niskolegiranom čeliku, legiranom konstrukcionom čeliku, legiranom alatnom čeliku, brzoreznom alatnom čeliku, nehrđajućem čeliku otpornom na kiselinu, čeliku otpornom na toplinu, leguri s trajnim magnetima i lijevanom čeliku. Osim toga, titan je postao važna komponenta raznih naprednih materijala i važan strateški materijal. U vazduhoplovnoj industriji, upotreba titanijuma čini više od polovine, a on se široko koristi u vazduhoplovnim vozilima, energetskim mašinama i drugim poljima.
