Karakteristike i postupci toplinske obrade titanskih šipki i šipki od titanovih legura

Početna > Znanje > Karakteristike i postupci toplinske obrade titanskih šipki i šipki od titanovih legura

Titan je vrlo stabilan na zraku pri sobnoj temperaturi. Kada se zagrije na 400-550°C, na površini se stvara jak oksidni film koji štiti od daljnje oksidacije. titanijum ima jaku sposobnost apsorpcije kisika, dušika i vodika. Ovi plinovi su vrlo štetne nečistoće za metalni titan. Čak i vrlo mala količina (0.01% ~ 0.005%) može ozbiljno utjecati na njegova mehanička svojstva.


Među spojevima titana najveću praktičnu vrijednost ima titanov dioksid (TiO2). Ti02 je inertan za ljudsko tijelo i nije otrovan. Ima niz izvrsnih optičkih svojstava. Ti02 je neproziran i ima visok sjaj i bjelinu, visok indeks loma i moć raspršenja, jaku pokrivnost i dobru disperziju. Proizvedeni pigment je bijeli prah, obično poznat kao titanska bijela, koja se široko koristi. Izgled titanske šipke vrlo je sličan čeliku, s gustoćom od 4.51 g/cm3, što je manje od 60% čelika. To je metalni element s najnižom gustoćom među vatrostalnim metalima. Mehanička svojstva titana, općenito poznata kao mehanička svojstva, usko su povezana s čistoćom. Titan visoke čistoće ima izvrsna svojstva obrade, s dobrim istezanjem i smanjenjem površine, ali njegova je čvrstoća niska i nije prikladan za upotrebu kao strukturni materijal. Industrijski čisti titan sadrži umjerenu količinu nečistoća, ima visoku čvrstoću i plastičnost te je pogodan za izradu konstrukcijskih materijala.


Legure titana dijele se na niske čvrstoće i visoke plastičnosti, srednje čvrstoće i visoke čvrstoće, u rasponu od 200 (niske čvrstoće) do 1300 (visoke čvrstoće) MPa, ali općenito legure titana mogu se smatrati legurama visoke čvrstoće. Čvršće su od aluminijskih legura koje se smatraju srednje čvrstim i mogu u potpunosti zamijeniti neke vrste čelika po čvrstoći. U usporedbi s brzim smanjenjem čvrstoće aluminijskih legura na temperaturama iznad 150°C, neke legure titana još uvijek mogu zadržati dobru čvrstoću na 600°C.


Gusti metalni titan visoko je cijenjen u zrakoplovnoj industriji zbog njegove male težine, veće čvrstoće od aluminijske legure i sposobnosti održavanja veće čvrstoće od aluminija na visokim temperaturama. S obzirom na činjenicu da gustoća titana je 57% čelika, njegova specifična čvrstoća (omjer čvrstoća/težina ili omjer čvrstoća/gustoća naziva se specifična čvrstoća) je visoka, a njegove antikorozivne, antioksidacijske i anti-zamorne sposobnosti su jake. 3/4 legura titana koriste se kao strukturni materijali koje predstavljaju konstrukcijske legure za zrakoplovstvo, a 1/4 se uglavnom koriste kao legure otporne na koroziju. Legura titana ima visoku čvrstoću i nisku gustoću, dobra mehanička svojstva, dobru žilavost i otpornost na koroziju. Osim toga, legure titana imaju slabe procesne performanse i teško ih je obraditi. Tijekom termičke obrade lako apsorbiraju nečistoće poput vodika, kisika, dušika i ugljika. Također ima slabu otpornost na trošenje i složen proizvodni proces. Industrijska proizvodnja titana započela je 1948. godine. Potreba za razvojem zrakoplovne industrije uzrokovala je da se industrija titana razvija s prosječnom godišnjom stopom rasta od oko 8%. Trenutačno je svjetska godišnja proizvodnja materijala za obradu legura titana dosegla više od 40,000 tona, s gotovo 30 vrsta vrsta legura titana. Najčešće korištene legure titana su Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) i industrijski čisti titan (TA1, TA2 i TA3).


Postoje tri postupka toplinske obrade titanskih šipki i šipki od legure titana:


1. Obrada čvrste otopine i starenje: Svrha je poboljšati njegovu čvrstoću. Alfa legura titana i stabilna beta legura titana ne mogu se ojačati i toplinski obraditi, već se samo žare tijekom proizvodnje. α+β legure titana i metastabilne legure β titana koje sadrže malu količinu α faze mogu se dodatno ojačati obradom u čvrstoj otopini i starenjem.


2. Žarenje za ublažavanje naprezanja: Svrha je eliminirati ili smanjiti zaostalo naprezanje koje nastaje tijekom obrade. Spriječite kemijski napad i smanjite deformacije u nekim korozivnim okruženjima.


3. Potpuno žarenje: Svrha je postići dobru žilavost, poboljšati učinak obrade, olakšati ponovnu obradu i poboljšati dimenzijsku i strukturnu stabilnost.