1. Kisik (O)
Utjecaj na mehanička svojstva: Najutjecajnija nečistoća za CP Ti. Kisik se intersticijski otapa u rešetki titana, povećavajući granicu tečenja (YS), vlačnu čvrstoću (TS) i tvrdoću. Na primjer:
Stupanj 1 (O Manje od ili jednako 0,18%): YS ≈ 170-280 MPa, TS ≈ 240-370 MPa;
Stupanj 2 (O Manje od ili jednako 0,25%): YS ≈ 275-485 MPa, TS ≈ 345-550 MPa.
Veći sadržaj kisika povećava čvrstoću, ali smanjuje duktilnost (istezanje i smanjenje površine) i žilavost, čineći materijal sklonijim krtom lomu pod dinamičkim opterećenjem.
Otpornost na koroziju: Mali dodatak kisika poboljšava otpornost na opću koroziju u blagim okruženjima (npr. zrak, voda), ali može smanjiti otpornost na rupičastu/pukotinsku koroziju u oštrim medijima (npr. otopine klorida) pri visokim koncentracijama.
Obrada implikacija: Povećava radnu otpornost na toplo/hladno, zahtijevajući veće sile oblikovanja ili temperature žarenja za održavanje rastezljivosti.
2. Željezo (Fe)
Mehanička svojstva: 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%) stvara krte intermetalne faze (npr. TiFe), smanjujući žilavost i otpornost na zamor.
Otpornost na koroziju: Niske koncentracije Fe (manje ili jednake 0,3%) imaju minimalan utjecaj, ali višak Fe potiče galvansku koroziju u okruženjima bogatim-kloridima (npr. morska voda) stvaranjem mikrogalvanskih ćelija između precipitata bogatih Fe-i Ti matrice.
Zavarljivost: Trace Fe poboljšava fluidnost bazena za zavarivanje, ali može povećati rizik od pucanja zavara ako koncentracije premaše specifikacije, budući da se intermetali stvaraju tijekom skrućivanja.
3. Ugljik (C)
Mehanička svojstva: Otapa se intersticijalno, povećavajući snagu i tvrdoću. Ugljik (maksimalno 0,08% za oba razreda) ima slabiji učinak ojačavanja od kisika, ali uzrokuje značajnije smanjenje duktilnosti kada se prekorače ograničenja. Višak C stvara precipitate TiC, koji djeluju kao koncentratori naprezanja, smanjujući žilavost i vijek trajanja od zamora.
Otpornost na koroziju: TiC precipitati su elektrokemijski inertni, ali mogu smanjiti otpornost na koroziju u pukotinama hvatanjem korozivnih medija na sučelju matrice precipitata-.
Izvedba na visokim-temperaturama: Poboljšava otpornost na puzanje na umjerenim temperaturama (300-500 stupnjeva), ali smanjuje toplinsku stabilnost iznad 500 stupnjeva, budući da TiC reagira s kisikom i stvara TiO₂ i CO₂.
4. Dušik (N)
Mehanička svojstva: 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%) uzrokuje ozbiljan gubitak duktilnosti i krtost, budući da atomi dušika stvaraju izobličenje rešetke i tvore precipitate TiN.
Otpornost na koroziju: N u tragovima povećava otpornost na oksidaciju na visokim temperaturama, ali smanjuje otpornost na rupičastu koroziju u kiselim otopinama klorida kada koncentracije premašuju specifikacije.
Izrada: Povećava krtost, čineći materijal osjetljivijim na pucanje tijekom zavarivanja, savijanja ili strojne obrade ako nije pravilno žaren.
5. Vodik (H)
Kritični učinak: vodikova krtost: Najštetnija nečistoća za Ti. Vodik (maksimalno 0,015% za oba stupnja) otapa se u intersticiju pri niskim koncentracijama, ali stvara krte hidridne faze (TiH₂) kada prelazi ~0,02%. Hidridi uzrokuju veliku krtost, smanjujući duktilnost, žilavost i otpornost na zamor-čak dovodeći do katastrofalnog kvara pod vlačnim naprezanjem.
Implikacije korozije: Vodik se često apsorbira tijekom korozije u kiselim sredinama ili zavarivanja s vlažnim elektrodama. Ubrzava korozijsko pucanje (SCC) u medijima koji-sadrže klorid.
Smanjenje: Stroga kontrola sadržaja H i post{0}}žarenje (500-600 stupnjeva tijekom 1-2 sata) za uklanjanje apsorbiranog vodika.
6. Ostale nečistoće u tragovima (npr. silicij, aluminij, mangan)
Silicij (Si, maksimalno 0,1% za oba razreda): Poboljšava otpornost na oksidaciju pri visokim-temperaturama, ali može stvoriti krte silicide (Ti₅Si₃) pri prekomjernim koncentracijama, smanjujući žilavost.
Aluminij (Al, max 0,1%): Minimal impact on mechanical properties but enhances oxidation resistance at temperatures >600 stupnjeva.
Mangan (Mn, max 0,05%): zanemariv učinak na svojstva ako je unutar granica; višak može pospješiti stvaranje intermetala.
Sažetak ključnih utjecaja po stupnju
Praktične implikacije za industrijsku upotrebu
1. stupanj: Preferira se za primjene koje zahtijevaju visoku duktilnost, mogućnost oblikovanja ili kriogene performanse (npr. kemijski spremnici, izmjenjivači topline, medicinski implantati) zbog nižeg sadržaja nečistoća (O, Fe, N).
2. stupanj: Najrašireniji CP Ti stupanj, koji uravnotežuje čvrstoću i duktilnost za opće inženjerske, svemirske i pomorske primjene-njegove malo veće granice nečistoća (npr. O manje od ili jednako 0,25%, Fe manje od ili jednako 0,3%) čine ga troškovno-učinkovitim uz zadržavanje dovoljne učinkovitosti.
Kontrola kvalitete: Pridržavanje ASTM B265 (standard za CP Ti lim/ploču) ili AMS 4900/4901 specifikacija ključno je za ograničavanje nečistoća, osiguravajući dosljedna svojstva i pouzdanost u-konačnim aplikacijama.
