Walaupun titanium dan aloinya mempunyai kelebihan kekuatan spesifik yang tinggi, prestasi suhu tinggi dan rendah yang baik, rintangan kakisan, dsb.; jika mereka tidak digunakan dengan betul, gagal menggunakan kekuatan mereka dan mengelakkan kelemahan mereka, mereka masih akan gagal mencapai keputusan yang diharapkan, tetapi sebaliknya, mereka akan menyebabkan kerugian yang tidak wajar. Bagaimana cara menggunakan titanium dengan betul? Dalam pemilihan bahan titanium perlu dipertimbangkan dengan teliti di bawah kategori isu:
1. Persekitaran menghakis titanium tulen industri dan aloi titanium lain dalam persekitaran neutral, oksidatif, mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik. Dalam persekitaran pengurangan yang lemah juga mengekalkan keadaan pasif. Terhakis dalam asid penurun kuat; tetapi rintangan kakisan yang baik dalam mengurangkan persekitaran yang wujud bersama dengan agen pencegah kakisan, walaupun untuk aqua regia. Ia tahan kakisan dalam persekitaran yang menghakis seperti garam suhu tinggi, gas klorin basah, asid nitrik, dan pelbagai agen peluntur. Titanium adalah pasif sebagai anod di bawah beberapa volt, jadi ia digunakan dalam rawatan anodik, elektrolisis dan penyaduran elektrik. Ia tidak menghasilkan hakisan pitting dan celah dalam air laut. Ia mempunyai rintangan yang lebih besar terhadap pecah kakisan tegasan, kakisan sentuhan dan lelasan. Mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap asid organik kecuali asid semut (tidak berventilasi), dsb. Kimpalan hampir tidak mengurangkan rintangan kakisan titanium. Walaupun titanium mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dalam media menghakis di atas; tetapi dalam pemilihan titanium sebagai bahan tahan kakisan, masih perlu memberi perhatian kepada perkara berikut:
(1) titanium tulen industri dalam suhu tinggi statik, keterlarutan tinggi larutan asid nitrik dalam rintangan kakisan adalah lebih baik; tetapi dalam aliran larutan asid nitrik sering disebabkan oleh kekurangan peranan perencatan kakisan ion titanium tetravalen dan kakisan. Oleh itu, titanium harus digunakan dalam persekitaran ini hendaklah dipilih aloi Ti-5Ta.
(2) titanium dalam air laut dan larutan klorida tidak berlaku pitting; tetapi mengandungi magnesium klorida, aluminium klorida, kuprum klorida, zink klorida dan pitting larutan mendidih kalsium klorida. Titanium tulen industri dalam suhu yang lebih tinggi daripada 90 darjah air laut terdapat kemungkinan kakisan celah, jadi dalam persekitaran ini, pilihan yang disyorkan aloi Ti-0.2Pb.
(3) titanium tulen industri dalam hidrokarbon yang mengandungi klorin, hidrokarbon fluorin tidak menghakis. Tetapi dalam kes air, hidrolisis dan asid hidroklorik dan asid hidrofluorik, kakisan titanium. Apabila hidrokarbon terurai pada suhu tinggi dan menghasilkan hidrogen, titanium boleh menyerap hidrogen, dan menghasilkan embrittlement hidrogen.
(4) Titanium tidak tertakluk kepada kakisan oleh gas klorin lembap (mengandungi lebih daripada 1% air) dan gas seperti sulfur dioksida, karbon dioksida, hidrogen sulfida, dsb.; bagaimanapun, ia mengalami kakisan dalam gas klorin kering; dan ia menyebabkan kebakaran dan pembakaran spontan. Dalam julat suhu -253 ~ 93 darjah, rintangan kakisan titanium kepada hidrogen dan nitrogen peroksida adalah sangat baik; tetapi dalam oksigen gas, oksigen cecair dan beberapa tekanan separa oksigen yang tinggi dalam larutan akueus, juga boleh menyebabkan pembakaran spontan kebakaran titanium. Penjagaan mesti diambil apabila menggunakan titanium dalam persekitaran ini.
(5) titanium tulen perindustrian secara amnya tidak berlaku pecah kakisan tekanan; tetapi mengandungi kesan asid hidroklorik dalam metanol, pelarut organik berasaskan etanol dan dalam asid nitrik wasap terdedah kepada pecah kakisan tegasan atau pembakaran spontan kebakaran.
(6) titanium dan hubungan logam berpotensi rendah, kakisan logam berpotensi rendah. Tahap kakisan bergantung pada perkadaran luas permukaan logam yang bersentuhan dengan titanium.
(7) Walaupun titanium juga mempunyai rintangan kakisan yang baik untuk alkali dengan nilai pH lebih daripada 9; walau bagaimanapun, titanium hanya digunakan dalam lye pada suhu rendah kerana kecenderungan untuk mereput hidrogen pada suhu yang lebih tinggi. Apabila lye mengandungi klorin bebas, rintangan kakisan titanium kepada lye bertambah baik. Sebaliknya, apabila lye mengandungi oksigen dan ammonia, kakisan lye titanium menjadi lebih teruk.
2. Sifat kimia, fizikal dan mekanikal Titanium bagi ciri tersebut
Aloi titanium dan titanium dan logam lain, seperti dalam sifat kimia, fizikal dan mekanikal dengan ciri tersendiri. Sesetengah sifat berbeza daripada keluli karbon, keluli tahan karat dan logam ferus lain; juga berbeza daripada logam bukan ferus yang biasa digunakan - aluminium, plumbum dan sebagainya. Oleh itu, dalam penggunaan titanium mesti memberi perhatian kepada ciri-ciri berikut:
(1) Titanium ialah logam yang sangat aktif secara kimia, pada suhu yang lebih tinggi boleh bertindak balas dengan banyak unsur dan sebatian, terutamanya dengan nitrogen, oksigen, hidrogen dan gas lain di udara, menjadikan prestasi titanium lebih teruk. Ini adalah masalah yang mesti dipertimbangkan dengan teliti dalam pencairan, pemprosesan, pembuatan dan penggunaan titanium.
(2) Pekali pengembangan linear titanium adalah kira-kira dua pertiga daripada keluli karbon; bersamaan dengan separuh keluli tahan karat. Apabila menggunakan titanium untuk mengeluarkan keluli karbon atau lapisan bekas keluli tahan karat; atau menggunakan titanium untuk mengeluarkan shell dan tiub penukar haba tiub, manakala shell dengan keluli karbon atau pembuatan keluli tahan karat, untuk serius mempertimbangkan peralatan dalam proses kenaikan dan penurunan suhu, lapisan dan tiub untuk menahan tekanan haba.
(3) Kekonduksian terma titanium adalah 4.5 kali lebih kecil daripada keluli karbon dan lebih rendah sedikit daripada keluli tahan karat. Oleh itu, peralatan titanium yang digunakan pada suhu tinggi, dalam dinding shell adalah mudah untuk membentuk kecerunan suhu tinggi, mengakibatkan tekanan haba yang lebih besar atau tekanan keletihan haba. Walau bagaimanapun, kelemahan ini dikompensasikan oleh pekali pengembangan linear yang lebih rendah. Oleh itu, walaupun pekali kekonduksian terma titanium adalah rendah; ia tidak menjejaskan kecekapan pemindahan haba. Ini kerana titanium mempunyai keupayaan anti-pencemaran yang lebih baik; bukan gas ialah pemeluwapan filem dan pemeluwapan titisan; boleh menahan kadar aliran yang lebih tinggi daripada kakisan menyental, boleh membuat dinding peralatan atau dinding paip untuk melakukan kekuatan tinggi yang sangat nipis dan ciri-ciri lain. Oleh itu, titanium mempunyai prestasi pemindahan haba yang lebih baik.
(4) Titanium mempunyai takat lebur yang tinggi, biasanya 1668 ± 4 darjah . Kira-kira 130 darjah lebih tinggi daripada keluli karbon, daripada keluli tahan karat kira-kira 243 darjah. Ditambah pula dengan kekonduksian habanya yang rendah. Oleh itu, logam kimpalan dalam zon suhu tinggi masa kediaman adalah lebih lama sedikit, adalah sesuai untuk menyebabkan butiran kasar, pengurangan keplastikan dan kimpalan mudah untuk menghasilkan tegasan sisa yang besar. Ini adalah dalam reka bentuk struktur yang dikimpal mesti dipertimbangkan dengan teliti.
(5) Titanium mempunyai kekonduksian elektrik yang lemah. Jika kekonduksian tembaga sebagai 100%, maka titanium hanya 3.1%. Tetapi ia hampir dengan kekonduksian keluli tahan karat. Ini adalah dalam reka bentuk elektrod titanium mesti dipertimbangkan.
(6) Titanium mempunyai modulus keanjalan yang rendah, kira-kira separuh daripada keluli karbon atau keluli tahan karat. Oleh itu, perhatian khusus harus diberikan kepada reka bentuk komponen tahan lentur.
(7) titanium mempunyai sifat lantunan yang ketara, kapasiti lantunannya adalah keluli tahan karat sejuk membentuk 2 hingga 3 kali. Ini disebabkan oleh had hasil titanium dan nisbah modulus elastik nisbah besar dan kekuatan hasil juga lebih besar, supaya terdapat tegasan besar di dalam bahagian apabila membentuk. Jadi peralatan titanium secara amnya tidak sesuai untuk proses setem sejuk; dan perlu menggunakan proses ortopedik panas pembentukan panas atau setem sejuk.
(8) titanium dan keluli tahan karat, mudah melekat. Oleh itu, tidak mudah untuk membuat bahan kerja galas geseran untuk titanium tanpa rawatan khas; jika tidak, ia akan cepat dihapuskan kerana lelasan atau oklusi. Dalam perlu menggunakan titanium sebagai unsur yang bergerak, mesti memilih boleh membuat titanium beruang bahan geseran (seperti plastik) diperbuat daripada sub-kepingan geseran; atau rawatan pengerasan permukaan; atau gunakan gred aloi titanium berbeza yang diperbuat daripada sub geseran. Dalam lingkaran geseran naib harus digunakan dalam lingkaran patut dengan jurang yang besar atau pelincir.
(9) Kekuatan tegangan titanium berkurangan apabila suhu meningkat. Apabila suhu mencapai 250 darjah, kekuatan tegangannya hanya separuh daripada suhu bilik. Dan lengkung tegangan titanium tidak mempunyai had hasil fizikal, hanya had hasil bersyarat. Oleh itu, apabila mengira kekuatan peralatan titanium, had kekuatan pada suhu reka bentuk mesti dipilih.
(10) rintangan rayapan titanium adalah lemah, bukan sahaja pada suhu tinggi, malah pada suhu bilik tingkah laku rayapan berlaku. Had rayapannya biasanya pertama dengan peningkatan dan penurunan suhu; tetapi kepada 120 darjah, had rayapan mula meningkat semula, dalam 200 darjah apabila nilai maksimum. Selepas itu, had rayapan terus meningkat dengan suhu dan berkurangan. Biasanya dalam julat suhu 200 ~ 300 darjah untuk mengikuti ciri rayapan yang stabil. Oleh itu, apabila mengira kekuatan peralatan titanium, bukan sahaja perlu dikira mengikut had kekuatan pada suhu reka bentuk; tetapi juga perlu ditentukur mengikut had rayapan.
(11) Keplastikan titanium tulen industri mempunyai hubungan istimewa dengan suhu. Dari suhu bilik hingga 200 darjah, pemanjangan relatif titanium meningkat. Dalam suhu yang berterusan, ia mula menurun. Pemanjangan relatif mencapai minimum pada 450~500 darjah, dan kemudian meningkat dengan ketara. Oleh itu, lebih baik menggunakan suhu tidak melebihi 350 darjah .
(12) Kekuatan hentaman titanium tulen industri domestik adalah rendah, sebahagian daripadanya hanya 8.0 kg-m/cm2 pada suhu bilik. tetapi meningkat dengan kenaikan suhu. Apabila suhu melebihi 200 darjah, kekuatan hentaman meningkat dengan cepat. Dengan 550 darjah, kekuatan hentaman boleh mencapai kira-kira 18 kg-m/cm2. Dan nilai impaknya berkurangan dengan peningkatan kandungan kekotoran. Oleh itu, apabila mereka bentuk peralatan titanium, kepekatan tegasan harus dielakkan sebanyak mungkin untuk mengelakkan tekanan puncak tempatan yang berlebihan.
(13) Kekerasan dan kekuatan titanium meningkat dengan tahap ubah bentuk sejuk. Seperti darjah ubah bentuk sejuk sebanyak 80% daripada had kekuatan spesimen daripada spesimen yang disepuhlindap sepenuhnya 1 kali lebih besar. Apabila tahap ubah bentuk sejuk meningkat, nilai pemanjangan berkurangan dengan cepat. Apabila tahap ubah bentuk sejuk melebihi 50%, pemanjangan jatuh kepada 10% dan kemudian tidak terus menurun. Selain itu, sifat mekanikal titanium berkaitan dengan kadar ubah bentuk. Apabila kadar regangan dinaikkan daripada 0.01 minit kepada 1.5 minit, had kekuatannya dinaikkan daripada 36.5 kg-daya/mm2 kepada 42.5 kg-daya/mm2; kadar pemanjangan berkurangan dengan ketara dan kemudian meningkat semula. Oleh itu, apabila titanium dicop sejuk, tahap ubah bentuk dan kadar ubah bentuk harus dikawal dengan ketat.
(14) Titanium mempunyai rintangan keletihan yang sangat baik; namun, ia lebih sensitif kepada torehan. Dalam eksperimen lenturan berputar, nisbah kekuatan keletihannya kepada kekuatan tegangan adalah kira-kira 60 peratus; manakala keluli karbon am hanya kira-kira 45 peratus daripada kekuatan tegangan. Kemasan permukaan juga mempunyai kesan yang besar pada kekuatan keletihan. Bar ujian dengan permukaan yang sangat digilap mempunyai kekuatan keletihan yang lebih tinggi daripada yang mempunyai permukaan mesin. Oleh itu, apabila mereka bentuk peralatan titanium, ketakselanjaran struktur harus dielakkan dan kimpalan harus sehalus mungkin.
15) Titanium tidak boleh dikimpal dengan logam lain. Ini kerana takat lebur titanium lebih tinggi daripada logam lain; dan telah membentuk sebatian antara logam rapuh, menyebabkan kerosakkan kimpalan. Perhatian khusus harus diberikan kepada reka bentuk persimpangan apabila sebahagiannya melapisi kapal. Ikatan, pematerian, kimpalan letupan dan bolting boleh digunakan apabila sambungan dengan logam lain diperlukan.
16) Reka bentuk sambungan dikimpal untuk peralatan titanium adalah serupa dengan bentuk sambungan yang digunakan untuk logam lain; bagaimanapun, disebabkan kecairan titanium cair yang lebih besar. Oleh itu, ia dipasang lebih ketat daripada logam lain. Apabila punggung mengimpal plat nipis, tiada kelegaan tepi tumpul biasanya dibiarkan untuk sambungan punggung sama. Kimpalan ini boleh dibuat tanpa wayar pengisi jika pemasangan jalanan memuaskan. Apabila ketebalan plat melebihi 1.5 mm, jurang tepi tumpul atau serong-V tunggal digunakan untuk memastikan penembusan kimpalan. Untuk sambungan ini wayar tambahan diperlukan. Untuk plat tebal atau bahagian tebal gunakan serong jenis V tunggal atau dua jenis V. Dalam kes ini, sambungan harus direka bentuk untuk memerlukan pas kimpalan minimum dan untuk memudahkan perlindungan akar kimpalan.
17) Apabila mereka bentuk tuangan titanium, perlu diingat bahawa titanium mempunyai garis fasa cecair sempit - selang suhu garis fasa pepejal. Kecenderungan untuk memejal dengan cepat ini memihak kepada pemejalan arah tuangan; namun, ia sering menyebabkan keretakan dan pengecutan di mana haba tertumpu. Variasi tajam dalam bahagian ketebalan dan sudut tajam harus dielakkan dalam semua bahagian bersebelahan tuangan titanium. Di mana ia tidak boleh dielakkan, kedua-dua variasi ketebalan dan sudut tajam harus mempunyai peralihan bulat dengan jejari yang mencukupi. Antara muka tuangan hendaklah keratan rentas seragam dengan tirus. Pada semua permukaan menegak, cerun draf yang besar harus dipertimbangkan; dan pertimbangan harus diberikan kepada lokasi risers dan fakta bahawa tiada pengisaran halus diperlukan selepas penyingkiran sprue risers ini.
18) Mengetuk titanium adalah proses yang lebih sukar. Ini adalah kerana alur cip yang terhad pada paip dan lekatan titanium yang teruk, kedua-duanya menyebabkan kemerosotan benang. Apabila pemotongan tamat, titanium cenderung untuk terkunci pada paip, menyebabkan ia pecah. Oleh itu, lubang buta dan lubang yang terlalu panjang harus dielakkan dalam reka bentuk peralatan titanium; pada masa yang sama, toleransi gred fit harus dilonggarkan dengan sewajarnya.
(19) Pemanjangan tiub titanium domestik turun naik dalam julat 28~40%; manakala pemanjangan keluli tahan karat adalah dalam julat 50~60%. Oleh itu, jurang pengembangan shell titanium dan penukar haba tiub harus lebih kecil daripada keluli tahan karat; jika tidak, tiub lajur terdedah kepada retak semasa pengembangan.
(20) titanium dalam proses pemotongan, disebabkan ubah bentuk plastik, dan pada suhu pemotongan yang tinggi, titanium mudah menyerap oksigen atmosfera, nitrogen untuk membentuk kulit yang keras dan rapuh, dan fenomena pengerasan kerja. Hasilnya bukan sahaja mengurangkan kekuatan keletihan bahagian; dan akan meningkatkan kehausan alat dan membawa kesukaran kepada pemprosesan masa hadapan. Oleh itu, dalam pemotongan titanium umumnya memilih kelajuan pemotongan yang lebih rendah, kedalaman pemotongan dan suapan yang lebih besar. Dan penggunaan pelincir penyejuk yang sesuai, penyejukan tekanan tinggi. Untuk mengurangkan suhu pemotongan, tingkatkan kualiti permukaan pemprosesan dan ketahanan alat.
