Titane : star technologique et pionnier des applications de la révolution des performances de l’acier

L'acier et le titane sont des métaux couramment utilisés dans la fabrication en raison de leur excellente résistance, dureté et autres propriétés physiques et mécaniques.
L'acier est un alliage de fer et de carbone, dont la teneur en carbone varie de 0,2 % à 2,1 % en poids. Bien que le fer et le carbone soient les principaux constituants, de petites quantités d'autres éléments tels que le manganèse, le silicium et le phosphore peuvent être présents. Il existe plusieurs types d'acier, classés en fonction de leur teneur en carbone, des éléments d'alliage et des procédés de traitement thermique. Il s'agit notamment de l'acier doux, de l'acier inoxydable et de l'acier faiblement allié à haute résistance. L'acier est connu pour sa résistance, sa durabilité et sa polyvalence, ce qui le rend adapté à un large éventail d'applications. Ses utilisations couvrent tout, de la construction et de l'automobile aux outils et couverts.
Le titane est un élément chimique portant le symbole Ti de numéro atomique 22. C'est un métal de transition brillant de couleur argentée, de faible densité et de haute résistance. Bien qu'il soit aussi résistant que l'acier, il est nettement moins dense, ce qui en fait le métal de choix pour les applications où le rapport résistance/poids est critique.

À l’état non allié, le titane est aussi résistant que certains aciers mais moins dense. Lorsqu'il est allié à d'autres éléments tels que l'aluminium et le vanadium, il peut être considérablement renforcé. Les deux principales utilisations du titane sont l’aérospatiale (avions, vaisseaux spatiaux et missiles) et les applications industrielles car il est léger, solide et résistant à la corrosion même à haute température.
I. Influence du titane sur la microstructure et le traitement thermique de l'acier
① Le titane et l'azote, l'oxygène et le carbone ont une très forte affinité, sont un bon agent désoxydant et dégazant et fixent les éléments efficaces de l'azote et du carbone.
② La combinaison de titane et de composés de carbone (TiC) est extrêmement solide, de haute stabilité, seulement chauffée à plus de 1000 degrés, elle se dissoudra lentement dans la solution solide de fer, les particules de TiC doivent empêcher la croissance des grains d'acier et le grossissement du rôle.
(iii) Le titane est l'un des éléments fortement formateurs de ferrite, de sorte que la région de la phase austénitique est rétrécie. Titane en solution solide pour améliorer la trempabilité de l'acier, tandis que présence de particules de TiC pour réduire la trempabilité de l'acier.
④ Lorsque la teneur en titane atteint une certaine valeur, un durcissement par précipitation peut se produire en raison de la précipitation diffuse de TiFe2.
Deuxièmement, l'influence du titane sur les propriétés mécaniques de l'acier
① Lorsque le titane existe en solution solide dans la ferrite, son effet renforçant est supérieur à celui de l'aluminium, du manganèse, du nickel, du molybdène, etc., suivi du béryllium, du phosphore, du cuivre et du silicium.
② L'effet du titane sur les propriétés mécaniques de l'acier dépend de la forme sous laquelle il existe, du rapport entre la teneur en Ti et en C et de la méthode de traitement thermique. La fraction massique de titane de {{0}},03 % à 0,1 % de la limite d'élasticité peut être améliorée, mais lorsque le rapport entre la teneur en Ti et en C est supérieur à 4, sa résistance et sa ténacité diminuent fortement.
(iii) Le titane améliore la résistance durable et la résistance au fluage.
(iv) Le titane a un effet améliorant sur la ténacité de l'acier, en particulier sur la ténacité aux chocs à basse température.
Troisièmement, le titane sur les propriétés physiques, chimiques et de processus de l'influence de l'acier
①Améliorez la stabilité de l'acier à haute température, haute pression et hydrogène.
② Le titane peut améliorer la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable résistant aux acides, en particulier la résistance à la corrosion intergranulaire.
③ Dans l'acier à faible teneur en carbone, lorsque le rapport entre la teneur en Ti et en C atteint plus de 4,5, il présente une bonne résistance à la corrosion sous contrainte et à la fragilisation alcaline car l'oxygène, l'azote et le carbone sont tous fixés.
(iv) L'ajout de titane à l'acier avec une fraction massique de chrome de 4 %-6 % améliore la résistance à l'oxydation de l'acier à haute température.
⑤ L'ajout de titane à l'acier peut favoriser la formation d'une couche de nitruration et la dureté de surface requise peut être obtenue plus rapidement. Les aciers contenant du titane sont appelés « aciers à nitruration rapide » et peuvent être utilisés pour fabriquer des vis de haute précision.
⑥Améliorez la soudabilité de l'acier au manganèse à faible teneur en carbone et du sodium inoxydable fortement allié.
Application du titane dans l'acier
①Une fraction massique de titane supérieure à 0,025 % peut être considérée comme un élément d'alliage.
② Le titane comme élément d'alliage dans l'acier ordinaire faiblement allié, l'acier de construction allié, l'acier à outils allié, l'acier à outils rapide, l'acier inoxydable, l'acier résistant aux acides, l'acier sans peau résistant à la chaleur, les alliages à aimants permanents et l'acier moulé. sont largement utilisés.
③Le titane a été utilisé comme une variété de matériaux avancés, devenu un matériau stratégique important, l'utilisation de plus de la moitié de l'industrie aérospatiale, comme les vaisseaux spatiaux aéronautiques, les machines électriques.