Elfen titaniwm: y seren dechnolegol ac arloeswr cymhwysiad chwyldro perfformiad dur

Dur a titaniwm yn fetelau a ddefnyddir yn gyffredin mewn gweithgynhyrchu oherwydd eu cryfder rhagorol, caledwch, a phriodweddau ffisegol a mecanyddol eraill.

Mae dur yn aloi haearn a charbon, gyda chynnwys carbon yn amrywio o 0.2% i 2.1% yn ôl pwysau. Er mai haearn a charbon yw'r prif gydrannau, gall symiau bach o elfennau eraill fel manganîs, silicon, a ffosfforws fod yn bresennol hefyd. Mae yna lawer o fathau o ddur, wedi'u dosbarthu yn seiliedig ar gynnwys carbon, elfennau aloi, a phrosesau trin gwres. Mae'r rhain yn cynnwys dur ysgafn, dur di-staen, a dur aloi isel cryfder uchel, ymhlith eraill. Mae dur yn adnabyddus am ei gryfder, ei wydnwch a'i amlochredd, sy'n ei gwneud yn addas ar gyfer ystod eang o gymwysiadau. Mae ei ddefnydd yn amrywio o adeiladu a cherbydau modur i offer a chyllyll a ffyrc.

Mae titaniwm yn elfen gemegol gyda'r symbol Ti a rhif atomig 22. Mae'n fetel trosiannol disglair gyda lliw arian, dwysedd isel, a chryfder uchel. Er ei fod mor gryf â dur, mae'n sylweddol llai trwchus, gan ei wneud yn fetel o ddewis ar gyfer cymwysiadau lle mae'r gymhareb cryfder-i-bwysau yn hollbwysig.

Yn ei gyflwr heb ei aloi, mae titaniwm mor gryf â rhai dur ond yn llai trwchus. Pan gaiff ei aloi ag elfennau eraill fel alwminiwm a vanadium, gellir ei gryfhau'n sylweddol. Dau ddefnydd mawr ar gyfer titaniwm yw awyrofod (awyrennau, llongau gofod, a thaflegrau) a chymwysiadau diwydiannol oherwydd ei fod yn ysgafn, yn gryf, ac yn gallu gwrthsefyll cyrydiad hyd yn oed ar dymheredd uchel.

1. Dylanwad titaniwm ar ficrostrwythur a thriniaeth wres dur

① Mae gan ditaniwm gysylltiad cryf â nitrogen, ocsigen a charbon. Mae'n asiant deoxidizing da ac yn elfen effeithiol ar gyfer gosod nitrogen a charbon.

② Mae gan y cyfansawdd titaniwm a charbon (TiC) rym rhwymol hynod o gryf a sefydlogrwydd uchel. Bydd yn hydoddi'n araf i'r hydoddiant solet o haearn dim ond pan gaiff ei gynhesu i uwch na 1000 ° C. Gall gronynnau TiC atal twf a brashau grawn dur.

③ Titaniwm yw un o'r elfennau cryf sy'n ffurfio ferrite, sy'n lleihau ardal y cyfnod austenite. Datrysiad solet titaniwm yn gwella caledwch dur, tra bod presenoldeb gronynnau TiC yn lleihau caledwch dur.

④ Pan fydd y cynnwys titaniwm yn cyrraedd gwerth penodol, gall caledu dyddodiad ddigwydd oherwydd gwasgariad a dyodiad TiFe2.

2. Dylanwad titaniwm ar briodweddau mecanyddol dur

① Pan fo titaniwm yn bodoli mewn ferrite mewn cyflwr datrysiad solet, mae ei effaith cryfhau yn uwch nag alwminiwm, manganîs, nicel, molybdenwm, ac ati, ac yn israddol i beryliwm, ffosfforws, copr a silicon.

② Mae effaith titaniwm ar briodweddau mecanyddol dur yn dibynnu ar ei ffurf bodolaeth, cymhareb cynnwys Ti a C, a'r dull trin gwres. Pan fydd y ffracsiwn màs o titaniwm rhwng 0.03% a 0.1%, gellir gwella cryfder y cynnyrch. Fodd bynnag, pan fydd cymhareb cynnwys Ti i C yn fwy na 4, mae ei gryfder a'i wydnwch yn gostwng yn sydyn.

③ Gall titaniwm wella cryfder parhaol a gwrthiant creep.

④ Gall titaniwm wella caledwch dur, yn enwedig y caledwch effaith tymheredd isel.

3. Dylanwad titaniwm ar briodweddau ffisegol, cemegol a phroses dur

① Gwella sefydlogrwydd dur mewn tymheredd uchel, pwysedd uchel, a hydrogen.

② Gall titaniwm wella ymwrthedd cyrydiad dur di-staen sy'n gwrthsefyll asid, yn enwedig y gallu i wrthsefyll cyrydiad intergranular.

③ Mewn dur carbon isel, pan fydd cymhareb cynnwys Ti i C yn cyrraedd uwch na 4.5, mae ocsigen, nitrogen a charbon i gyd yn sefydlog, felly mae ganddo wrthwynebiad da i gyrydiad straen ac embrittlement alcali.

④ Gall ychwanegu titaniwm at ddur â chynnwys cromiwm o 4% -6% wella ymwrthedd ocsideiddio'r dur ar dymheredd uchel.

⑤ Gall ychwanegu titaniwm i ddur hyrwyddo ffurfio'r haen nitrid a chael y caledwch wyneb gofynnol yn gyflymach. Gelwir dur sy'n cynnwys titaniwm yn "dur nitriding cyflym" a gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu sgriwiau manwl uchel.

⑥ Gwella weldadwyedd dur manganîs carbon isel a dur gwrthstaen aloi uchel.

4. Cymhwyso titaniwm mewn dur

① Pan fydd y ffracsiwn màs o ditaniwm yn fwy na 0.025%, gellir ei ystyried fel elfen aloi.

② Defnyddir titaniwm fel elfen aloi yn eang mewn dur aloi isel cyffredin, dur strwythurol aloi, dur offer aloi, dur offer cyflym, dur di-staen sy'n gwrthsefyll asid, dur sy'n gwrthsefyll gwres ac nad yw'n graddio, aloi magnet parhaol, a dur bwrw. .

③titaniwm wedi'i ddefnyddio fel amrywiaeth o ddeunyddiau uwch ac wedi dod yn ddeunydd strategol pwysig. Fe'i defnyddir mewn mwy na hanner y diwydiant awyrofod, megis cerbydau awyrofod, peiriannau pŵer, ac ati.