1. Oksigen (O)
Kesan pada sifat mekanikal: Kekurangan yang paling berkesan untuk CP Ti. Oksigen larut secara interstitial dalam kisi titanium, meningkatkan kekuatan hasil (YS), kekuatan tegangan (TS), dan kekerasan. Contohnya:
Gred 1 (o kurang daripada atau sama dengan 0.18%): ys ≈ 170-280 MPa, ts ≈ 240-370 MPa;
Gred 2 (o kurang daripada atau sama dengan 0.25%): ys ≈ 275-485 MPa, ts ≈ 345-550 MPa.
Kandungan oksigen yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan tetapi mengurangkan kemuluran (pemanjangan dan pengurangan kawasan) dan ketangguhan, menjadikan bahan lebih mudah untuk patah rapuh di bawah beban dinamik.
Rintangan kakisan: Penambahan oksigen sedikit meningkatkan ketahanan terhadap kakisan umum dalam persekitaran ringan (contohnya, udara, air) tetapi boleh merendahkan rintangan terhadap kakisan pitting/crevice dalam media yang keras (contohnya, penyelesaian klorida) pada kepekatan yang tinggi.
Implikasi pemprosesan: Meningkatkan rintangan kerja panas/sejuk, yang memerlukan daya pembentukan yang lebih tinggi atau suhu penyepuhlindapan untuk mengekalkan kemuluran.
2. Besi (Fe)
Sifat mekanikal: Acts as a substitutional solid solution strengthener. Fe (max 0.2% for Grade 1, 0.3% for Grade 2) increases strength and hardness moderately without severe ductility loss (compared to oxygen). Excess Fe (>0.5%) membentuk fasa intermetallic rapuh (misalnya, tie), mengurangkan ketangguhan dan rintangan keletihan.
Rintangan kakisan: Kepekatan Fe yang rendah (kurang daripada atau sama dengan 0.3%) mempunyai kesan yang minimum, tetapi Fe yang berlebihan menggalakkan kakisan galvanik di klorida - persekitaran yang kaya (misalnya, air laut) dengan mewujudkan sel -sel mikrogalvanik antara Fe - precipitates yang kaya dan Ti matriks.
Kebolehkalasan: Jejak Fe meningkatkan ketidakstabilan kolam kimpalan tetapi boleh meningkatkan risiko retak kimpalan jika kepekatan melebihi spesifikasi, seperti bentuk intermetallics semasa pemejalan.
3. Karbon (c)
Sifat mekanikal: Larut secara interstitial, meningkatkan kekuatan dan kekerasan. Karbon (max 0.08% untuk kedua -dua gred) mempunyai kesan pengukuhan yang lebih lemah daripada oksigen tetapi menyebabkan pengurangan kemuluran yang lebih signifikan apabila melebihi had. Kelebihan C membentuk tic precipitates, yang bertindak sebagai penumpu tekanan, mengurangkan ketangguhan dan kehidupan keletihan.
Rintangan kakisan: Tic precipitates secara elektrokimia lengai tetapi boleh merendahkan rintangan kakisan crevice dengan menjebak media menghakis di antara muka matriks -.
Tinggi - Prestasi suhu: Meningkatkan rintangan merayap pada suhu sederhana (300-500 darjah) tetapi mengurangkan kestabilan terma melebihi 500 darjah, kerana TIC bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk TiO₂ dan CO₂.
4. Nitrogen (N)
Sifat mekanikal: A potent interstitial strengthener-even lower concentrations (max 0.03% for Grade 1, 0.05% for Grade 2) significantly increase strength and hardness. Excess N (>0.05%) menyebabkan kehilangan kemuluran yang teruk dan pelindung, kerana atom nitrogen menghasilkan penyimpangan kekisi dan membentuk precipitates timah.
Rintangan kakisan: Jejak N meningkatkan ketahanan terhadap pengoksidaan pada suhu tinggi tetapi mengurangkan rintangan kakisan dalam penyelesaian klorida berasid apabila kepekatan melebihi spesifikasi.
Fabrikasi: Meningkatkan kelembutan, menjadikan bahan lebih mudah terdedah kepada retak semasa kimpalan, lenturan, atau pemesinan jika tidak disemai dengan betul.
5. Hidrogen (H)
Kesan Kritikal: Penghibur Hidrogen: Kekurangan yang paling memudaratkan untuk Ti. Hidrogen (max 0.015% untuk kedua -dua gred) membubarkan interstitial pada kepekatan rendah tetapi membentuk fasa hidrida rapuh (TIH₂) apabila melebihi ~ 0.02%. Hydrides menyebabkan pelindung yang teruk, mengurangkan kemuluran, ketangguhan, dan rintangan keletihan - walaupun menyebabkan kegagalan bencana di bawah tekanan tegangan.
Implikasi kakisan: Hidrogen sering diserap semasa kakisan dalam persekitaran berasid atau kimpalan dengan elektrod lembap. Ia mempercepat keretakan kakisan tekanan (SCC) dalam klorida - yang mengandungi media.
Pengurangan: Kawalan ketat kandungan H dan post - Fabrication Annealing (500-600 darjah untuk 1-2 jam) untuk mengeluarkan hidrogen yang diserap.
6. Kekotoran jejak lain (misalnya, silikon, aluminium, mangan)
Silicon (SI, Max 0.1% untuk kedua -dua gred): Meningkatkan rintangan pengoksidaan suhu tinggi - tetapi boleh membentuk silicides rapuh (ti₅si₃) pada kepekatan yang berlebihan, mengurangkan ketangguhan.
Aluminium (AL, Max 0.1%): Minimal impact on mechanical properties but enhances oxidation resistance at temperatures >600 darjah.
Mangan (MN, Max 0.05%): Kesan yang tidak dapat dielakkan ke atas sifat jika dalam had; Kelebihan boleh menggalakkan pembentukan intermetallic.
Ringkasan kesan utama mengikut gred
Implikasi praktikal untuk kegunaan perindustrian
Gred 1: Lebih disukai untuk aplikasi yang memerlukan kemuluran yang tinggi, kebolehbaburan, atau prestasi kriogenik (contohnya, tangki kimia, penukar haba, implan perubatan) disebabkan oleh kandungan kekotoran yang lebih rendah (O, Fe, n).
Gred 2: Gred CP Ti yang paling banyak digunakan, mengimbangi kekuatan dan kemuluran untuk kejuruteraan umum, aeroangkasa, dan aplikasi marin - had kekotoran yang sedikit lebih tinggi (contohnya, kurang daripada atau sama dengan 0.25%, Fe kurang daripada atau sama dengan 0.3%)
Kawalan kualiti: Pematuhan kepada ASTM B265 (standard untuk lembaran/plat CP Ti) atau spesifikasi AMS 4900/4901 adalah penting untuk mengehadkan kekotoran, memastikan sifat dan kebolehpercayaan yang konsisten dalam aplikasi -.
