Titani: l'estrella tecnològica i pionera de l'aplicació de la revolució del rendiment de l'acer

L'acer i el titani són metalls utilitzats habitualment en la fabricació a causa de la seva excel·lent resistència, duresa i altres propietats físiques i mecàniques.
L'acer és un aliatge de ferro i carboni, amb un contingut de carboni que oscil·la entre el 0,2% i el 2,1% en pes. Tot i que el ferro i el carboni són els components principals, poden estar presents petites quantitats d'altres elements com ara manganès, silici i fòsfor. Hi ha diversos tipus d'acer, categoritzats segons el contingut de carboni, els elements d'aliatge i els processos de tractament tèrmic. Aquests inclouen acer suau, acer inoxidable i acer de baixa aliatge d'alta resistència. L'acer és conegut per la seva resistència, durabilitat i versatilitat, cosa que el fa adequat per a una àmplia gamma d'aplicacions. Els seus usos cobreixen des de la construcció i els automòbils fins a les eines i els coberts.
El titani és un element químic amb el símbol Ti número atòmic 22. és un metall de transició brillant amb un color platejat, baixa densitat i alta resistència. Tot i que és tan fort com l'acer, és significativament menys dens, el que el converteix en el metall escollit per a aplicacions on la relació força-pes és crítica.

En estat no aliat, el titani és tan fort com alguns acers però menys dens. Quan s'alia amb altres elements com l'alumini i el vanadi, es pot reforçar significativament. Els dos usos principals del titani són aeroespacial (avions, naus espacials i míssils) i aplicacions industrials perquè és lleuger, fort i resistent a la corrosió fins i tot a altes temperatures.
I. Influència del titani en la microestructura i tractament tèrmic de l'acer
① El titani i el nitrogen, l'oxigen i el carboni tenen una afinitat molt forta, és un bon agent de desoxidació i desgasificació i fixació d'elements efectius del nitrogen i del carboni.
② La combinació de compostos de titani i carboni (TiC) és extremadament forta, d'alta estabilitat, només s'escalfa a més de 1000 graus es dissol lentament en la solució sòlida de ferro, les partícules de TiC han d'evitar el creixement del gra d'acer i l'engruiximent del paper.
(iii) El titani és un dels elements forts que formen ferrita, de manera que la regió de la fase austenita s'estreny. Titani en solució sòlida per millorar la tempabilitat de l'acer, mentre que la presència de partícules de TiC per reduir la tempabilitat de l'acer.
④ Quan el contingut de titani arriba a un cert valor, es pot produir un enduriment per precipitació a causa de la precipitació difusa de TiFe2.
En segon lloc, la influència del titani sobre les propietats mecàniques de l'acer
① Quan el titani existeix en solució sòlida a la ferrita, el seu efecte d'enfortiment és superior al de l'alumini, manganès, níquel, molibdè, etc., seguit del beril·li, fòsfor, coure, silici.
② L'efecte del titani sobre les propietats mecàniques de l'acer depèn de la forma en què existeix, la relació entre el contingut de Ti i C i el mètode de tractament tèrmic. Es pot millorar la fracció de massa de titani de {{0}},03% a 0,1% del límit elàstic, però quan la proporció de contingut en Ti i C és superior a 4, la seva força i tenacitat disminueixen bruscament.
(iii) El titani millora la força duradora i la resistència a la fluència.
(iv) El titani té un efecte de millora sobre la duresa de l'acer, especialment la resistència a l'impacte a baixa temperatura.
En tercer lloc, el titani sobre les propietats físiques, químiques i de procés de la influència de l'acer
①Millora l'estabilitat de l'acer a alta temperatura, alta pressió i hidrogen.
② El titani pot millorar la resistència a la corrosió de l'acer inoxidable resistent a l'àcid, especialment la resistència a la corrosió intergranular.
③ En l'acer baix en carboni, quan la proporció de contingut en Ti i C arriba a més de 4,5, té una bona resistència a la corrosió per estrès i a la fragilitat alcalina perquè l'oxigen, el nitrogen i el carboni estan fixats.
(iv) L'addició de titani a l'acer amb una fracció de massa de crom del 4%-6% millora la resistència a l'oxidació de l'acer a altes temperatures.
⑤ L'addició de titani a l'acer pot afavorir la formació de la capa de nitruració i la duresa superficial necessària es pot obtenir més ràpidament. Els acers que contenen titani s'anomenen "acers de nitruració ràpida" i es poden utilitzar per fabricar cargols d'alta precisió.
⑥Millora la soldabilitat de l'acer al manganès baix en carboni i l'acer inoxidable d'alt aliatge de sodi.
Aplicació de titani en acer
①La fracció de massa de titani de més de 0,025% es pot considerar com un element d'aliatge.
② titani com a element d'aliatge en acer de baix aliatge ordinari, acer estructural d'aliatge, acer per eines d'aliatge, acer per eines d'alta velocitat, acer inoxidable, acer resistent a l'àcid, acer resistent a la calor sense pell, aliatges d'imants permanents i acer fos són àmpliament utilitzats.
③ El titani s'ha utilitzat com una varietat de materials avançats, convertit en un important material estratègic, l'ús de més de la meitat de la indústria aeroespacial, com ara naus espacials d'aviació, maquinària elèctrica.