عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
یکی از مهم ترین جهت گیری ها در متالورژی مدرن، بهبود کیفیت محصول با نرخ نسبتا پایین رشد تولید است. یعنی اولویت تولید مصالح سازه ای با مصرف فلز کمتر ولی با خواص مکانیکی بالاست. لازم به ذکر است که این امر تنها با ترکیب فروآلیاژهای مختلف مانند فرومنگنز، فروسیلیس، فروسیلیکو منگنز و غیره قابل دستیابی است. با آلیاژ مورد نظر یکی از موثرترین و رایج ترین انواع این فروآلیاژها، فروآلیاژ فروتیتانیوم است.
فروتیتانیوم فروآلیاژی متشکل از تیتانیوم و آهن با حداقل محتوای تیتانیوم 20 درصد و حداکثر 75 درصد وزنی است. لازم به ذکر است که فروتیتانیوم از طریق ذوب مجدد یا احیا تولید می شود و همچنین ممکن است حاوی آلومینیوم، مس، سیلیکون و مقداری ناخالصی در مقادیر کم باشد. با توجه به ناخالصی های موجود در فروتیتانیوم، این محصول در چند گرید مختلف از جمله گریدهای Fti25، Fti70S05، Fti30، Fti70S08، Fti70S1، Fti70S05Sn03، Fti57S7 و Fti35S8 در بازار جهانی موجود است.
لازم به توضیح است که طبق مجموعه ای که توسط استاندارد دولتی ارائه شده است، فروتیتانیوم دارای 6 گرید اصلی است که میزان تیتانیوم آن می تواند از 28 تا 75 درصد متغیر باشد.علاوه بر این، بسته به اندازه ذرات فروتیتانیوم، این گریدها دارای حداقل اندازه 3.2 میلی متر و حداکثر اندازه 50-200 میلی متر هستند. تحویل فروتیتانیوم به مصرف کنندگان می تواند به صورت قطعاتی انجام شود که وزن آن بیش از 15 کیلوگرم نیست.
ماهیت و کاربرد فروتیتانیوم
فروتیتانیوم فروآلیاژی از آهن و تیتانیوم با 10-20 درصد آهن و 45-75 درصد تیتانیوم و گاه مقدار کمی کربن است. لازم به ذکر است که تیتانیوم با گوگرد، کربن، اکسیژن و نیتروژن بسیار واکنش پذیر است و ترکیبات نامحلول تشکیل می دهد و آنها را به سرباره خشک تبدیل می کند و از این نظر برای اکسید زدایی و گاهی گوگردزدایی و نیتروژن زدایی در فرآیند فولادسازی استفاده می شود. چدن بسیار پربار است. در تولید فولاد، افزودن تیتانیوم فلزی با ساختار دانه ریزتر تولید می کند.
لازم به توضیح است که مهمترین کاربرد فروتیتانیوم مربوط به استفاده در فرآیند آلیاژسازی فولادها به ویژه تولید قطعات حیاتی و همچنین تولید الکترودهای جوشکاری می باشد. در واقع به دلیل خواص فروتیتانیوم، استفاده از آن در فرآیند فولادسازی، فولاد نهایی را در برابر خوردگی بسیار مقاوم می کند.و دقیقاً به دلیل این خاصیت است که اغلب از فروتیتانیوم برای تولید فولاد ضد زنگ استفاده می شود. علاوه بر این، این آلیاژ در فرآیند ذوب حساس ترین فولادهای ساختاری به منظور اکسید زدایی و گاززدایی نهایی استفاده می شود. از فروتیتانیوم برای ساخت الکترودهای جوشکاری نیز استفاده می شود.
به عبارت دیگر، فروتیتانیوم به طور گسترده برای آلیاژسازی فولاد، گاززدایی و اکسید زدایی استفاده می شود. مهمترین ویژگی فولادهای حاوی فروتیتانیوم خواص مکانیکی بسیار بالا است. شایان ذکر است که فروتیتانیوم کربن را به کاربید تیتانیوم متصل می کند و بنابراین جوش پذیری فولاد و مقاومت در برابر خوردگی آن را بهبود می بخشد. علاوه بر این، پودر فروتیتانیوم می تواند به عنوان سوخت در برخی از ترکیبات پیروتکنیک استفاده شود. (اکسید آلومینیوم چیست؟)
یک ترکیب فروتیتانیوم
فروتیتانیوم فروآلیاژی است که جزء اصلی آن تیتانیوم است. سایر عناصر شیمیایی آن آلومینیوم، سیلیسیم، کربن، فسفر، گوگرد، مس، تنگستن، مولیبدن و قلع است. در واقع فروتیتانیوم گروهی از فروآلیاژهای مورد استفاده برای آلیاژسازی و اکسید زدایی فولاد است و ترکیب این فروآلیاژ از 35 یا بیشتر از 60 درصد تیتانیوم، 1-7 درصد آلومینیوم، 1-4 تشکیل شده است.5% سیلیکون، تا 3% مس و بقیه ترکیب آهن و سایر ناخالصی ها (مانند کربن، فسفر، گوگرد و غیره) است.
لازم به توضیح است که آلومینیوم، سیلیکون و مس به صورت ترکیبی از اجزای نامطلوب اما اجتناب ناپذیر هستند. توجه داشته باشید که آلیاژهای حاوی 65 تا 78 درصد تیتانیوم از ذوب ضایعات تیتانیوم یا اسفنج تیتانیوم با ضایعات فولاد در کوره های القایی تولید می شوند.
مزایای فروتیتانیوم
برای تولید فولادهای ابزار پرسرعت از فروتیتانیوم تولید شده بر اساس استانداردهای تکنولوژیکی استفاده می شود. از مهمترین مزایای فروتیتانیوم می توان به موارد زیر اشاره کرد:
قیمت نسبتا پایین
نقطه ذوب کاهش می یابد.
جذب تیتانیوم را تسهیل می کند.
بهبود خواص مکانیکی آلیاژ
جوش پذیری را تا حد زیادی بهبود بخشید
افزایش خاصیت ضد خوردگی
تولید فروتیتانیوم
تولید فروتیتانیوم به دو صورت انجام می شود. روش اول یک روش آلومینوترمیک خارج از کوره است که شامل ذوب کنسانتره ایلمنیت و ضایعات تیتانیوم است. نتیجه این فرآیند ساخت فروتیتانیوم با درصد کمی تیتانیوم است. روش دوم ذوب آهن و ضایعات تیتانیوم در یک کوره الکتریکی است که فروتیتانیوم با درصد بالایی از تیتانیوم تولید می شود.به عبارت دیگر آلیاژی حاوی ۲۰ تا ۴۰ درصد تیتانیوم از کنسانتره ایلمنیت به روش آلومینوترمیک به دست می آید. در اینجا، آلومینیوم به عنوان یک عامل کاهش دهنده برای آهن و تیتانیوم عمل می کند. در حالی که فروتیتانیوم با محتوای تیتانیوم 65 تا 78 درصد از آلیاژ کردن اسفنج تیتانیوم یا قراضه تیتانیوم با ضایعات فولاد در کوره های القایی تولید می شود. در واقع این فروتیتانیوم از مخلوط کردن ضایعات اسفنج و تیتانیوم با آهن و ذوب آنها در یک کوره القایی به دست می آید.
توجه داشته باشید که قطعات فروتیتانیوم نباید حاوی سرباره باشد و با ماسه و مواد دیگر روی سطح و قسمت شکسته آلوده باشد! بلکه فقط وجود یک فیلم اکسید و آثاری از مواد نچسب مجاز است.
اهداف استفاده از فروتیتانیوم
به لطف توسعه سریع متالورژی، صنعت فولاد مدرن امروزی محصولات متنوع تری تولید می کند. برای جذب بهتر مواد افزودنی مفید از فولاد مذاب، از فروآلیاژهای مختلفی مانند فرو تیتانیوم در متالورژی مدرن استفاده می شود. لازم به توضیح است که فروتیتانیوم یک آلیاژ میانی است. در تولید فولاد ضد زنگ استفاده می شود.هنگامی که فروتیتانیوم به فولاد اضافه می شود، فولاد مورد نظر خواص ویژه ای پیدا می کند و در برابر خوردگی مقاوم می شود. هنگام آلیاژ کردن یک تن فولاد، مصرف تیتانیوم بسیار کمی در حدود 0.5-2٪ مورد نیاز است. مهمترین اهداف استفاده از فروتیتانیوم در متالورژی را می توان به شرح زیر بیان کرد:
فروتیتانیوم در متالورژی برای اکسید زدایی و آلیاژسازی فولادها و همچنین در تولید الکترودهای جوشکاری و قطعات با الزامات کیفی ویژه استفاده می شود.
استفاده از تیتانیوم در تولید فولاد ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت، امکان تولید کاربید تیتانیوم را فراهم می کند، جایی که خواص بهبود بخش کربن به طور کامل آشکار می شود. در نتیجه، شاخص جوش پذیری و مقاومت به خوردگی آلیاژها به طور قابل توجهی افزایش می یابد
تیتانیوم فلزی بسیار نسوز است، بنابراین افزودن آن به کوره فولادسازی به شکل خالص نیاز به هزینه انرژی بالا و مصرف بالای مواد پرکننده دارد.
کاهش زمان ذوب، کاهش شدت انرژی فرآیند، صرفه جویی در مواد درگیر در تولید و بهبود کیفیت محصول نهایی را می توان از مهمترین مزایای افزودن فروتیتانیوم به فرآیند فولادسازی دانست.
