Kuigi titaanil ja selle sulamitel on eelised kõrge eritugevuse, hea kõrge ja madala temperatuuri, korrosioonikindluse jne eelised; Kui neid ei kasutata õigesti, ei kasutata ära nende tugevaid külgi ja välditakse nõrkusi, ei saavuta nad ikkagi oodatud tulemusi, vaid tekitavad põhjendamatuid kaotusi. Kuidas titaani õigesti kasutada? Titaanmaterjalide valimisel tuleks hoolikalt kaaluda järgmiste probleemide kategooriat:
1. Söövitav keskkond Tööstuslik puhas titaan ja muud titaanisulamid neutraalses oksüdatiivses keskkonnas on suurepärase korrosioonikindlusega. Nõrgas redutseerivas keskkonnas säilib ka passiivne olek. Korrodeerunud tugevates redutseerivates hapetes; kuid hea korrosioonikindlus redutseerivates keskkondades, mis eksisteerivad koos korrosiooni ennetavate ainetega, isegi aqua regia puhul. See on korrosioonikindel söövitavates keskkondades, nagu kõrge temperatuuriga soolad, märg kloorgaas, lämmastikhape ja mitmesugused pleegitusained. Titaan on passiivne anoodina mitme volti all, seetõttu kasutatakse seda anooditöötluses, elektrolüüsis ja galvaniseerimises. See ei tekita merevees täppide ja pragude korrosiooni. Sellel on suurem vastupidavus pingekorrosioonile, kontaktkorrosioonile ja hõõrdumisele. Sellel on hea korrosioonikindlus orgaaniliste hapete suhtes, välja arvatud sipelgahape (ventileerimata) jne. Keevitamine ei vähenda peaaegu titaani korrosioonikindlust. Kuigi titaanil on ülaltoodud söövitavas keskkonnas suurepärane korrosioonikindlus; kuid titaani kui korrosioonikindla materjali valimisel tuleb siiski pöörata tähelepanu järgmistele punktidele:
(1) tööstuslik puhas titaan staatilisel kõrgel temperatuuril, lämmastikhappe lahuse kõrge lahustuvus korrosioonikindluses on parem; kuid lämmastikhappe lahuse voolus on sageli tingitud korrosiooni pidurdamise puudumisest neljavalentsete titaanioonide ja korrosiooniga. Seetõttu tuleks selles keskkonnas kasutada titaani Ti-5Ta sulam.
(2) titaan merevees ja kloriidi lahuses ei teki täppe; kuid sisaldades magneesiumkloriidi, alumiiniumkloriidi, vaskkloriidi, tsinkkloriidi ja kaltsiumkloriidi keeva lahusega punktide eemaldamist. Tööstuslik puhas titaan merevees, mille temperatuur on kõrgem kui 90 kraadi, on pragukorrosiooni tekkimise võimalus, seega on selles keskkonnas soovitatav valida Ti-0.2Pb sulam.
(3) tööstuslik puhas titaan kloori sisaldavates süsivesinikes, fluori süsivesinikud ei korrodeeru. Aga vee, hüdrolüüsi ja vesinikkloriidhappe ja vesinikfluoriidhappe puhul titaani korrosioon. Kui süsivesinikud lagunevad kõrgel temperatuuril ja toodavad vesinikku, võib titaan absorbeerida vesinikku ja tekitada vesiniku haprust.
(4) Titaan ei allu korrosioonile niiske kloorigaasi (sisaldab üle 1% vett) ja selliste gaaside nagu vääveldioksiid, süsinikdioksiid, vesiniksulfiid jne poolt; see aga kannatab korrosiooni käes kuivas kloorigaasis; ja see põhjustab tulekahju ja isesüttimist. Temperatuurivahemikus -253 ~ 93 kraadi on titaani korrosioonikindlus vesiniku ja lämmastikperoksiidi suhtes suurepärane; kuid gaasilises hapnikus võivad vedel hapnik ja mõni kõrge hapniku osarõhk vesilahuses põhjustada ka titaani tulekahju iseeneslikku süttimist. Titaani kasutamisel selles keskkonnas tuleb olla ettevaatlik.
(5) tööstuslik puhas titaan üldiselt ei esine pingekorrosioonirebendit; kuid sisaldab vesinikkloriidhappe jälgi metanoolis, etanoolipõhistes orgaanilistes lahustites ja suitsevas lämmastikhappes on altid pingekorrosioonirebenemisele või isesüttimisele.
(6) titaani ja madalama potentsiaaliga metalli kontakt, madala potentsiaaliga metalli korrosioon. Korrosiooniaste sõltub titaaniga kokkupuutuva metalli pinna osakaalust.
(7) Kuigi titaanil on ka hea korrosioonikindlus leeliste puhul, mille pH väärtus on suurem kui 9; titaani kasutatakse aga leelis ainult madalatel temperatuuridel, kuna see kaldub kõrgematel temperatuuridel vesinikuga rabeduma. Kui leelis sisaldab vaba kloori, paraneb titaani korrosioonikindlus leelisele. Ja vastupidi, kui leelis sisaldab hapnikku ja ammoniaaki, süveneb titaani leelise korrosioon.
2. Titaani keemilised, füüsikalised ja mehaanilised omadused
Titaan ja titaanisulamid ning muud metallid, nagu keemilised, füüsikalised ja mehaanilised omadused, millel on oma omadused. Mõned omadused erinevad süsinikterasest, roostevabast terasest ja muudest mustmetallidest; erinevad ka tavaliselt kasutatavatest värvilistest metallidest - alumiiniumist, pliist jne. Seetõttu tuleb titaani kasutamisel pöörata tähelepanu järgmistele omadustele:
(1) Titaan on keemiliselt väga aktiivne metall, kõrgemal temperatuuril võib reageerida paljude elementide ja ühenditega, eriti õhus leiduvate lämmastiku, hapniku, vesiniku ja muude gaasidega, muutes titaani jõudluse halvemaks. See on probleem, mida tuleb titaani sulatamisel, töötlemisel, valmistamisel ja kasutamisel hoolikalt kaaluda.
(2) Titaani lineaarse paisumise koefitsient on umbes kaks kolmandikku süsinikterasest; võrdub poolega roostevabast terasest. Kui kasutatakse titaani süsinikterasest või roostevabast terasest konteineri vooderduse valmistamiseks; või kasutage titaani korpuse ja toru soojusvaheti torude valmistamiseks, samal ajal kui kest süsinikterasest või roostevabast terasest, et tõsiselt kaaluda temperatuuri tõusmise ja langemise protsessis olevat varustust, vooderdust ja torusid, et taluda termilist pinget.
(3) Titaani soojusjuhtivus on 4,5 korda väiksem kui süsinikterasel ja veidi väiksem kui roostevaba terasel. Seetõttu on kõrgetel temperatuuridel kasutatavate titaaniseadmetega korpuse seinas lihtne moodustada kõrge temperatuurigradient, mille tulemuseks on suurem termiline stress või termiline väsimusstress. Kuid selle puuduse kompenseerib selle väiksem lineaarpaisumise koefitsient. Seega, kuigi titaani soojusjuhtivuse koefitsient on madal; see ei mõjuta soojusülekande efektiivsust. Seda seetõttu, et titaanil on parem saastevastane võime; mitte gaas on kile kondensatsioon ja tilkkondensatsioon; talub hõõrdumise korrosiooni suuremat voolukiirust, võib muuta seadme seina või toruseina väga õhukeseks, ülitugevaks ja muudeks omadusteks. Seetõttu on titaanil parem soojusülekande jõudlus.
(4) Titaanil on kõrge sulamistemperatuur, tavaliselt 1668 ± 4 kraadi. Umbes 130 kraadi kõrgem kui süsinikteras, kui roostevaba teras umbes 243 kraadi. Koos selle madala soojusjuhtivusega. Seetõttu on keevismetall viibimisaja kõrge temperatuuri tsoonis veidi pikem, on asjakohane tekitada jämedat tera, plastilisuse vähendamine ja keevitamisel on lihtne tekitada suurt jääkpinget. Seda tuleb keevitatud konstruktsiooni projekteerimisel hoolikalt kaaluda.
(5) Titaanil on halb elektrijuhtivus. Kui vase juhtivus on 100%, siis titaanil on see vaid 3,1%. Kuid see on lähedane roostevaba terase juhtivusele. Seda tuleb titaanelektroodide projekteerimisel arvestada.
(6) Titaanil on madal elastsusmoodul, umbes pool süsinikterasest või roostevabast terasest. Seetõttu tuleks erilist tähelepanu pöörata paindekindlate komponentide projekteerimisele.
(7) titaanil on märkimisväärsed tagasilöögiomadused, selle tagasilöögivõime on roostevabast terasest külmvormimine 2–3 korda. See on tingitud titaani voolavuspiirist ning suure elastsusmooduli suhe ja voolavuspiiri suhe on samuti suurem, mistõttu on detaili vormimisel suur pinge sees. Nii et titaanist seadmed ei sobi üldiselt külmstantsimiseks; ja tuleb kasutada kuumvormimis- või külmstantsimist kuumortopeedilist protsessi.
(8) titaan ja roostevaba teras, kergesti kleepuvad. Seetõttu pole titaanile hõõrdekandvate detailide valmistamine ilma eritöötluseta lihtne; vastasel juhul lähevad need hõõrdumise või oklusiooni tõttu kiiresti maha. Kui kasutada titaani liikuva elemendina, tuleb valida, kas titaanist saab hõõrdematerjali (nt plasti) valmistada hõõrdeosast; või pinnakõvendustöötlus; või kasutage hõõrdumisest valmistatud erinevat klassi titaanisulamit. Spiraalses hõõrdumiskruustang tuleks kasutada spiraalses kinnituses suure vahega või määrdeainega.
(9) Titaani tõmbetugevus väheneb temperatuuri tõustes. Kui temperatuur jõuab 250 kraadini, on selle tõmbetugevus vaid pool toatemperatuurist. Ja titaani tõmbekõveral pole füüsilist saagikuse piiri, on ainult tingimuslik saagise piir. Seetõttu tuleb titaanseadmete tugevuse arvutamisel valida tugevuspiir projekteerimistemperatuuril.
(10) Titaani roomamiskindlus on halb, mitte ainult kõrgetel temperatuuridel, isegi toatemperatuuril ilmneb roomamiskäitumine. Selle roomamispiir on tavaliselt esimene, kui temperatuur tõuseb ja langeb; kuid 120 kraadini hakkas roomuse piir uuesti tõusma, 200 kraadi võrra, kui maksimumväärtus. Seejärel jätkab roomamispiir temperatuuri tõustes ja langedes. Tavaliselt temperatuurivahemikus 200–300 kraadi, et järgida stabiilseid roomamisomadusi. Seetõttu tuleb titaaniseadmete tugevuse arvutamisel arvutada mitte ainult tugevuspiiri järgi projekteerimistemperatuuril; aga tuleb ka kalibreerida roomepiiri järgi.
(11) Tööstusliku puhta titaani plastilisusel on eriline seos temperatuuriga. Toatemperatuurilt 200 kraadini suureneb titaani suhteline pikenemine. Jätkuva temperatuuri korral hakkab see langema. Suhteline pikenemine jõuab miinimumini 450–500 kraadi juures ja tõuseb seejärel oluliselt. Seetõttu on kõige parem kasutada temperatuuri, mis ei ületa 350 kraadi.
(12) Kodumaise tööstusliku puhta titaani löögitugevus on madal, mõned neist on toatemperatuuril vaid 8.{2}} kg-m/cm2. kuid see suureneb koos temperatuuri tõusuga. Kui temperatuur ületab 200 kraadi, suureneb löögitugevus kiiresti. 550 kraadi võrra võib löögitugevus ulatuda umbes 18 kg-m/cm2. Ja selle mõju väärtus väheneb lisandite sisalduse suurenemisega. Seetõttu tuleks titaanseadmete projekteerimisel võimalikult palju vältida pinge kontsentratsiooni, et vältida liigset lokaalset tipppinget.
(13) Titaani kõvadus ja tugevus suurenevad külma deformatsiooni astmega. Näiteks külmdeformatsiooniaste on 80% proovi tugevuspiirist kui täielikult lõõmutatud proovil 1 korda suurem. Külma deformatsiooni astme suurenedes väheneb venivuse väärtus kiiresti. Kui külmdeformatsiooni aste ületab 50%, väheneb pikenemine 10% -ni ja seejärel ei vähene. Lisaks on titaani mehaanilised omadused seotud deformatsioonikiirusega. Kui venituskiirust suurendada 0,01 minutilt 1,5 minutile, suurendatakse selle tugevuspiiri 36,5 kg-jõu/mm2-lt 42,5 kg-jõu/mm2-le; pikenemiskiirus väheneb oluliselt ja seejärel tõuseb uuesti. Seetõttu tuleks titaani külmstantsimisel deformatsiooniastet ja deformatsioonikiirust rangelt kontrollida.
(14) Titaanil on suurepärane väsimuskindlus; see on aga sälgumise suhtes tundlikum. Pöördpainutuskatses on selle väsimustugevuse ja tõmbetugevuse suhe ligikaudu 60 protsenti; samas kui üldine süsinikteras moodustab vaid umbes 45 protsenti tõmbetugevusest. Pinnaviimistlusel on suur mõju ka väsimustugevusele. Tugevalt poleeritud pindadega katsevarrastel on suurem väsimustugevus kui töödeldud pindadel. Seetõttu tuleks titaanseadmete projekteerimisel vältida konstruktsiooni katkestusi ja keevisõmblused peaksid olema võimalikult siledad.
15) Titaani ei saa sulatada teiste metallidega. Seda seetõttu, et titaani sulamistemperatuur on kõrgem kui teistel metallidel; ja on moodustanud hapra intermetallilise ühendi, põhjustades keevisõmbluse rabedust. Laeva osalise vooderdamise korral tuleks erilist tähelepanu pöörata ristmiku kujundusele. Liimimist, kõvajoodisjootmist, plahvatusohtlikku keevitamist ja poltidega kinnitamist saab kasutada, kui on vaja ühendusi teiste metallidega.
16) Titaanseadmete keevisliidete konstruktsioon sarnaneb muude metallide puhul kasutatavate liitmike kujuga; aga sula titaani suurema voolavuse tõttu. Seetõttu on see kokku pandud tihedamalt kui teised metallid. Õhukeste plaatide põkkkeevitamisel ei jäeta võrdkülgsete põkkühenduste jaoks tavaliselt nüri servavahet. Neid keevisõmblusi võib teha ilma täitetraadita, kui tänava kokkupanek on rahuldav. Kui plaadi paksus ületab 1,5 mm, kasutatakse keevisõmbluse läbitungimise tagamiseks nüri servavahet või üksikut V-kaldenurka. Nende ühenduste jaoks on vaja täiendavat traati. Paksude plaatide või paksude sektsioonide jaoks kasutage ühte V-tüüpi või kahekordset V-tüüpi faasi. Sellistel juhtudel tuleks liitekohad projekteerida nii, et need nõuavad minimaalset keevisõmbluse läbimist ja hõlbustavad keevisõmbluse juurte kaitsmist.
17) Titaani valandite projekteerimisel tuleb silmas pidada, et titaanil on kitsas vedelfaasijoon – tahke faasi joone temperatuurivahemik. Selline kiire tahkumise kalduvus soodustab valandi suunalist tahkumist; kuid see põhjustab sageli pragusid ja kokkutõmbumist, kus soojus koondub. Titaanvalu kõikides külgnevates osades tuleks vältida teravaid paksuse muutusi ja teravaid nurki. Kui neid ei saa vältida, peavad nii paksuse kõikumised kui ka teravad nurgad olema piisava raadiusega ümarad üleminekud. Valandi liides peaks olema ühtlane ristlõige koonusega. Kõigil vertikaalsetel pindadel tuleks arvestada suure süvise kaldega; Arvesse tuleks võtta tõusutorude asukohta ja asjaolu, et pärast nende tõusutorude eemaldamist pole vaja peent lihvimist.
18) Titaani koputamine on keerulisem protsess. Selle põhjuseks on kraani piiratud laastude sooned ja titaani tugev nakkumine, mis mõlemad põhjustavad keerme riknemist. Lõikeotste lõikamisel kipub titaan kraani külge lukustuma, põhjustades selle purunemise. Seetõttu tuleks titaanseadmete projekteerimisel vältida pimeauke ja liiga pikki läbivaid auke; samal ajal tuleks sobivusastme tolerantse sobivalt leevendada.
(19) Kodumaise titaantoru pikenemine kõigub vahemikus 28–40%; samas kui roostevaba terase pikenemine on vahemikus 50–60%. Seetõttu peaks titaankesta ja torusoojusvaheti paisumisvahe olema väiksem kui roostevaba terase oma; vastasel juhul võib kolonni toru paisumise ajal praguneda.
(20) titaan lõikamisprotsessis plastilise deformatsiooni ja kõrge lõiketemperatuuri tõttu imab titaan kergesti õhuhapnikku, lämmastikku, moodustades kõva ja rabeda naha, ning töökõvenemise nähtust. Tulemus mitte ainult ei vähenda osade väsimustugevust; ja see suurendab tööriista kulumist ja tekitab raskusi edasises töötlemises. Seetõttu vali titaani lõikamisel üldiselt madalam lõikekiirus, suurem lõikesügavus ja etteanne. Ja sobiva jahutusmäärdeaine kasutamine, kõrgsurvejahutus. Lõiketemperatuuri vähendamiseks parandage töötlemispinna kvaliteeti ja tööriista vastupidavust.
