Verarbeitung und Herstellung von Titan
Herstellung
Heute wird Titan durch die chemische Reduktion von Ti Cl4 mit Magnesium hergestellt. Das magnesothermische Verfahren ist die gängigste Art der Erzverarbeitung. Manchmal wird anstelle von Magnesium auch Natrium verwendet... Es ist sehr vorteilhaft, Legierungen durch Pulvermetallurgie herzustellen. Auremo bietet eine breite Palette von Halbzeugen aus Titan und Titanlegierungen an.
Zusammensetzung der Verunreinigungen in Titan, das mit verschiedenen Methoden aus Ti Cl4 reduziert wird
| Das Element | Vakuumabscheidung | Magnesium mit Salzlaugung | Natrium mit Salzlaugung |
|---|---|---|---|
| N | 0,015 | 0,015 | 0,1 |
| H | 0,005 | --- | 0,05 |
| Fe | 0,12 | 0,1 | 0,06 |
| C | 0,02 | 0,025 | 0,02 |
| Cl | 0,12 | 0,2 | 0,2 |
| Mg | 0,08 | 0,05 | --- |
| O | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
Der Titanschwamm zeichnet sich durch seine genaue chemische Zusammensetzung, seine sorgfältige Herstellung und das Fehlen von Verunreinigungen aus.
Umschmelzen
In der Industrie werden zwei Schmelzverfahren angewandt: Lichtbogen- und Induktionsschmelzen.
Das Induktionsschmelzen kann entweder unter Argon- oder Heliumabschirmung oder unter Vakuum erfolgen, da Titan bei Temperaturen über 1040 °C stark mit atmosphärischen Gasen reagiert. Beim Induktionsschmelzen werden sehr homogene und reproduzierbare Blöcke hergestellt. Der größte Nachteil des Induktionsschmelzens ist, dass Titan bis zu 1 % des Kohlenstoffs aus der Graphitauskleidung des Ofens absorbiert. Das Induktionsverfahren wird eingesetzt, wenn keine hohe Duktilität und Zähigkeit des Metalls erforderlich ist. Beim Lichtbogenschmelzen werden Graphitelektroden verwendet. Bei diesem Verfahren wird die Kohlenstoffverunreinigung auf 0,2 % reduziert.
Halbfertigprodukte
In der modernen Metallurgie wird eine breite Palette von Halbzeugen aus Titanlegierungen (auch in großen Abmessungen) hergestellt, .
a) die Verarbeitung und Herstellung von flachgewalzten Produkten: Brammen, Bleche, warm- und kaltgewalzte Bleche, Tafeln, Folien;
b) Herstellung von Warmschmiedestücken und Schmiedestücken in einem breiten Spektrum von Abmessungen; :
c); gewalzte Stäbe und Profile;
d); stranggepresste Stangen und Profile;
k) Walzdraht und Elektrodendraht;
f) Nahtlose Rohre.
Bei der Technologie der Herstellung und Verarbeitung von Halbzeugen aus Titan ist die hohe chemische Aktivität des Titans in heißem Zustand, die geringe Wärmeleitfähigkeit und die Neigung zur polymorphen Umwandlung im Bereich der für die Warmverformung optimalen Temperaturen zu berücksichtigen.
Verfestigung
Während der thermischen Verarbeitung von Titan bildet sich auf der Oberfläche der Halbzeuge eine Alphiumschicht, die auf die aktive Wechselwirkung des heißen Metalls mit Sauerstoff und Stickstoff zurückzuführen ist.
| Legierungsgrad | Sauerstoffgehalt der veränderten Schicht mg/cm2 | Tiefe der alphinierten Schicht (mm) |
|---|---|---|
| VT-1 | 2,8 | 0,8 |
| OT-4 | 1,5 | 0,2 |
| VT3-1 | 2,5 | 0,6 |
| ВТ-5 | 4,2 | 2,0 |
| BT-6 | 2,2 | 0,6 |
| VT-9 gegossen | 7,3 | 0,8 |
| Legierungssorte | Nitrierhärte | Oberflächenhärte kgf/mm2 |
|---|---|---|
| WT-1 | 0,06 - 0,08 | 750 - 850 |
| VT3-1 | 0,04 - 0,05 | 700 - 750 |
| VT-5 | 0,08 - 0,1 | 750 - 800 |
| VT-8 | 0,12 - 0,14 | 700 - 750 |
| VT-14 | 0,14 - 0,16 | 750 - 850 |
Nitrieren von Titan-Legierungen. Die Behandlung und Herstellung durch Nitrieren verbessert die Wärme- und insbesondere die Verschleißfestigkeit und die Abriebfestigkeit. Die gebräuchlichste Methode des Nitrierens ist das Erhitzen von Halbzeugen in einer Atmosphäre aus reinem Stickstoff auf eine Temperatur von 850 bis 950°C. Enthält die Legierung Aluminium oder Zirkonium, erhöht sich die Geschwindigkeit und Tiefe des Nitrierens bis zu einer Tiefe von 0,2 mm.
Karbidieren (Zementieren). Das Karbidieren ist eine wirksame Methode zur Härtung von Titanlegierungen. Es wird in einem Gemisch mit Aktivkohle im Vakuum oder in einer Atmosphäre mit einem Gemisch aus Argon, 5 % Kohlenmonoxid, Methan oder Propan durchgeführt... Die Verarbeitung in einer Atmosphäre mit einem Gasgemisch führt zu einer Sättigung mit Wasserstoff, was die Duktilität des Titans verringert. Die Verarbeitung mit Holzkohle dauert 24 bis 48 Stunden, führt aber zu einer tieferen Karbidisierung.
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