Kas yra titano plienas?
Plienas, kuriame yra titano ir papildomų legiruojančių elementų, tokių kaip nikelis, molibdenas, chromas, aliuminis, vanadis, varis ir anglis, derinys, vadinamas titano plienu, taip pat žinomas kaip titano legiruotasis plienas. Plieno fizinės ir mechaninės savybės, tokios kaip stiprumas, kietumas, atsparumas lūžiams ir atsparumas valkšnumui aukštoje temperatūroje, gali būti pagerintos pridedant titano kaip legiravimo elemento.
Iš ko pagamintas titano plienas?
Pirminis metalas vidujetitano plienoyra geležis, kuri sudaro pagrindinę lydinio matricą. Geležies kiekis skiriasi, bet paprastai yra apie 85-95 masės proc. Titano pridedama iki maždaug 5-15 proc., kad suteiktų naudingų savybių. Kiti legiravimo elementai, tokie kaip nikelis, molibdenas, chromas, vanadis, varis, aliuminis ir anglis, taip pat gali būti pridedami nedideliais kiekiais, kad būtų dar labiau suderintos plieno savybės ir charakteristikos.
Titano plieno gamyba pradedama lydant geležį ir kitus metalus elektros lanko krosnyje arba indukcinėje krosnyje. Tada išlydytas metalas rafinuojamas ir tiksliu kiekiu pridedami legiravimo elementai, tokie kaip titanas, nikelis, chromas, molibdenas. Tada mišinys supilamas į luitus arba nuolat liejamas į ruošinius tolesniam apdorojimui. Tada plienas yra karštai valcuojamas, termiškai apdorojamas ir šaltai apdorojamas, kad būtų pagamintas galutinis titano plieno gaminys.
Kam naudojamas titano plienas?
Titano plienas naudojamas įvairiose svarbiose srityse, kur reikalingas didelis stiprumas, mažas svoris ir geras atsparumas korozijai. Kai kurie pagrindiniai titano plieno naudojimo būdai yra šie:
Aviacijos ir kosmoso pramonė: naudojama orlaivių konstrukcinėse dalyse, tokiose kaip sparnai, fiuzeliažai, važiuoklės, kur tvirtumas ir mažas svoris yra labai svarbūs. Didelis specifinis titano plieno stiprumas padeda maksimaliai padidinti naudingąją apkrovą ir degalų efektyvumą.
Pramoninis pritaikymas: naudojamas garo ir dujų turbinose energijos gamybai. Dėl aukštos temperatūros atsparumo tokie komponentai kaip peiliai, diskai, korpusai gali atlaikyti ekstremalią aplinką. Taip pat naudojamas elektrinių šilumokaičiuose ir kondensatoriuose.
Automobilių pramonė: naudojama tokiose dalyse kaip švaistikliai, alkūniniai velenai, spyruoklės, tvirtinimo detalės, išmetimo komponentai, kur reikalingas stiprumas aukštesnėje temperatūroje. Didelis atsparumas nuovargiui yra vertingas.
Chemijos perdirbimo pramonė: Dėl gero atsparumo korozijai titano plienas naudojamas cheminiuose reaktoriuose, šilumokaičiuose, vožtuvuose, siurbliuose, skirtuose tvarkyti korozinę aplinką.
Biomedicininiai implantai: biologinis suderinamumas ir atsparumas korozijai leidžia naudoti chirurginiuose implantuose, tokiuose kaip klubo ir kelio sąnariai, kaulų plokštelės, varžtai.
Sporto prekės: golfo lazdos, dviračių rėmai ir ratlankiai užtikrina aukštą stiprumo ir svorio santykį bei atsparumą nuovargiui.
Maisto perdirbimo įranga: titano plienas, pasižymintis geru atsparumu korozijai, puikiai tinka stalo įrankiams, slėginiams indams, maisto perdirbimo katilams.
Ar titano plienas yra geros kokybės?
Taip, titano plienas laikomas aukštos kokybės inžinerine medžiaga dėl šių palankių savybių:
Didelis atsparumas tempimui – titano plieno tempiamasis stipris paprastai svyruoja nuo 700 MPa iki 1300 MPa, žymiai didesnis nei įprastų plienų. Tai leidžia suprojektuoti lengvus komponentus.
Geras lankstumas – nepaisant didelio stiprumo, titano plienas išlaiko tinkamą lankstumą, kad būtų išvengta ankstyvo gedimo veikiant įtampai. Daugumoje titano lydinių pailgėjimo reikšmės svyruoja nuo 10-25 proc.
Puikus atsparumas nuovargiui – titano plieno atsparumas cikliniam įtempimui viršija kitų legiruotų plienų, todėl jie idealiai tinka dinamiškoms reikmėms.
Išskirtinis atsparumas korozijai – titanas labai padidina atsparumą korozijai dėl savo ugniai atsparumo. Tai leidžia naudoti atšiaurioje aplinkoje.
Atsparumas aukštai temperatūrai – titano plienas išlaiko savo stiprumą ir atsparumą šliaužimui iki 600 laipsnių temperatūroje, todėl jį galima naudoti aukštoje temperatūroje.
Mažas šiluminis plėtimasis – šiluminio plėtimosi koeficientas yra beveik pusė plieno, todėl sumažėja deformacija ir terminis nuovargis.
Nemagnetinis – pridėjus titano susidaro nemagnetinis lydinys, kuris yra naudingas tam tikrose svarbiose srityse.
Aukščiausia titano plieno kokybė ir našumas kainuoja didesnę kainą. Tačiau, įvertinus produkto gyvavimo ciklą, aukščiausios savybės paprastai pateisina didesnę pradinę kainą.
Ar titaninis plienas yra tas pats, kas nerūdijantis plienas?
Ne, titano plienas ir nerūdijantis plienas yra visiškai skirtingos medžiagos pagal sudėtį, savybes ir pritaikymą. Pagrindiniai skirtumai yra šie:
Sudėtis: nerūdijančiame pliene kartu su plienu yra daug chromo (10-20 proc.) ir nikelio (8-20 proc.).Titanasplienuose yra titano kaip pagrindinio legiravimo elemento, kuriame yra minimalus chromo ir nikelio kiekis.
Savybės: Nerūdijantis plienas savo stiprumą įgyja dėl didelio chromo kiekio ir vėlesnio terminio apdorojimo. Titano plienas įgyja savo stiprumą, nes titanas veikia kaip kieto tirpalo stipriklis geležies matricoje.
Atsparumas korozijai: nerūdijančio plieno atsparumas korozijai pirmiausia priklauso nuo chromo oksido sluoksnio. Titano plienas priklauso nuo titano inertiškumo, kad būtų atsparus korozijai.
Atsparumas aukštai temperatūrai: Titano plienas išlaiko stiprumą ir atsparumą šliaužimui iki 600 laipsnių. Nerūdijantis plienas negali veikti aukščiau 300-400 laipsnių dėl trapių fazių nusodinimo.
Magnetinis pralaidumas: nerūdijantis plienas yra feromagnetinis dėl geležies ir chromo. Titano plienas yra nemagnetinis.
Kaina: Titanas yra brangesnis nei chromas ir nikelis. Taigi titano plienas kainuoja daugiau nei nerūdijantis plienas.
Taikymas: Nors yra tam tikras sutapimas, titano plienas paprastai naudojamas ten, kur labai svarbus didesnis stiprumo ir svorio santykis, atsparumas nuovargiui arba aukšta temperatūra. Nerūdijantis plienas plačiai naudojamas bendroms korozijos programoms.
Apibendrinant galima pasakyti, kad titanas ir nerūdijantis plienas turi visiškai skirtingas sudėtis, pritaikytas tam tikroms savybėms ir pritaikymams sukurti. Titano plienas turi puikų stiprumo ir svorio santykį, tačiau už didesnę kainą. Nerūdijantis plienas užtikrina puikų atsparumą korozijai už mažesnę kainą. Pasirinkimas priklauso nuo konkrečių programos reikalavimų.
Nuorodos:
Davis, JR (1993). Legiravimas: pagrindų supratimas. ASM International.
Lütjering, G. (2003). Titanas (inžinerinės medžiagos ir procesai). Springer mokslo ir verslo žiniasklaida.
Polmear, IJ (2005). Lengvieji lydiniai: lengvųjų metalų metalurgija. Butterworthas-Heinemannas.
Donachie, MJ (2000). Titanas: techninis vadovas. ASM International.
Bauccio, M. (1993). ASM metalų žinynas. ASM International.
Baldev Raj, TS, Jayakumar T. (2011). Titano lydinių atsparumas korozijai. Bhadeshia HKDH, Honeycombe RWK (eds) Steels. Springeris, Berlynas, Heidelbergas.
