철강에 티타늄이 미치는 영향과 적용

Mar 11, 2024

강철과 티타늄은 우수한 강도, 경도 및 기타 물리적, 기계적 특성으로 인해 제조에 일반적으로 사용되는 금속입니다.

강철은 철과 탄소의 합금으로, 탄소 함량은 중량 기준으로 0.2%~2.1%입니다. 철과 탄소가 주성분이지만 망간, 규소, 인과 같은 다른 원소도 소량 존재할 수 있습니다. 탄소 함량, 합금 원소 및 열처리 공정에 따라 분류되는 여러 유형의 강철이 있습니다. 여기에는 연강, 스테인리스강, 고강도 저합금강이 포함됩니다. 강철은 강도, 내구성 및 다용도로 알려져 있어 광범위한 응용 분야에 적합합니다. 그 용도는 건설과 자동차부터 도구와 칼 붙이까지 모든 것을 포괄합니다.

티타늄은 기호 Ti와 원자 번호 22를 갖는 화학 원소입니다. 은색을 띠고 밀도가 낮으며 강도가 높은 광택 있는 전이 금속입니다. 강철만큼 강하지만 밀도가 훨씬 낮기 때문에 무게 대비 강도 비율이 중요한 응용 분야에 적합한 금속입니다.

비합금 상태의 티타늄은 일부 강철만큼 강하지만 밀도는 낮습니다. 알루미늄이나 바나듐과 같은 다른 원소와 합금하면 상당히 강화될 수 있습니다. 티타늄의 두 가지 주요 용도는 가볍고 강하며 고온에서도 부식에 강하기 때문에 항공우주(비행기, 우주선, 미사일) 및 산업 응용 분야입니다.

I. 티타늄이 강의 미세조직에 미치는 영향과 열처리의 영향

① 티타늄과 질소, 산소, 탄소는 강한 친화력을 가지며, 좋은 탈산제이자 고정된 질소, 탄소 유효 원소입니다.

② 티타늄과 탄소 화합물(TiC) 결합력은 매우 강하고 안정성이 높으며 1000도 이상으로 가열해야만 철의 고용체에 천천히 용해되며 TiC 입자는 강철 입자 성장과 조대화를 방지하는 역할을 합니다.

(iii) 티타늄은 강력한 페라이트 형성 원소 중 하나이므로 오스테나이트 상 영역이 좁아집니다. 티타늄을 고용하여 강철의 경화성을 향상시키는 반면, TiC 입자의 존재는 강철의 경화성을 감소시킵니다.

④ 티타늄 함량이 특정 값에 도달하면 TiFe2의 확산 석출로 인해 석출 경화 효과가 나타날 수 있습니다.

둘째, 강철의 기계적 성질에 대한 티타늄의 영향

① 티타늄이 페라이트에 고용체로 존재하는 경우 알루미늄, 망간, 니켈, 몰리브덴 등에 비해 강화효과가 크고 베릴륨, 인, 구리, 규소 순이다.

② 티타늄이 강의 기계적 성질에 미치는 영향은 티타늄이 존재하는 형태, Ti와 C의 함량비, 열처리 방법에 따라 달라진다. 티타늄 질량분율 {{0}}.03%~0.1%에서는 항복강도를 향상시킬 수 있으나, Ti와 C의 함량비가 4를 초과하면 강도와 인성이 급격하게 저하됩니다.

(iii) 티타늄은 내구성과 크리프 저항성을 향상시킵니다.

④ 티타늄은 강철의 인성, 특히 저온 충격 인성이 향상되었습니다.

Ti-6AL-4V ELl Titanium Bar