1. Hapnik (O)
Mõju mehaanilistele omadustele: CP Ti kõige mõjuvam lisand. Hapnik lahustub interstitsiaalselt titaanvõres, suurendades voolavuspiiri (YS), tõmbetugevust (TS) ja kõvadust. Näiteks:
1. aste (O Väiksem või võrdne 0,18%): YS ≈ 170-280 MPa, TS ≈ 240-370 MPa;
2. aste (O Väiksem või võrdne 0,25%): YS ≈ 275–485 MPa, TS ≈ 345–550 MPa.
Suurem hapnikusisaldus suurendab tugevust, kuid vähendab elastsust (pikenemine ja pindala vähenemine) ja sitkust, muutes materjali dünaamilise koormuse korral hapraks.
Korrosioonikindlus: Kerge hapniku lisamine parandab vastupidavust üldisele korrosioonile kergetes keskkondades (nt õhk, vesi), kuid võib kõrgete kontsentratsioonide korral halvendada vastupidavust punkt-/pragukorrosioonile karmis keskkonnas (nt kloriidilahused).
Töötlemise tagajärjed: Suurendab kuuma/külma töökindlust, mis nõuab elastsuse säilitamiseks suuremaid vormimisjõude või lõõmutamistemperatuure.
2. Raud (Fe)
Mehaanilised omadused: 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%) moodustab hapraid intermetallilisi faase (nt TiFe), vähendades tugevust ja väsimuskindlust.
Korrosioonikindlus: Madalatel Fe kontsentratsioonidel (vähem kui 0,3%) on minimaalne mõju, kuid liigne Fe soodustab galvaanilist korrosiooni kloriidirohkes keskkonnas (nt merevees), luues Fe-rikaste sademete ja Ti-maatriksi vahele mikrogalvaanilisi rakke.
Keevitatavus: Trace Fe parandab keevisvanni voolavust, kuid võib suurendada keevisõmbluse pragunemise ohtu, kui kontsentratsioonid ületavad spetsifikatsiooni, kuna tahkumisel tekivad metallidevahelised ühendid.
3. Süsinik (C)
Mehaanilised omadused: lahustub interstitsiaalselt, suurendades tugevust ja kõvadust. Süsinik (mõlema klassi puhul max 0,08%) omab nõrgemat tugevdavat toimet kui hapnik, kuid põhjustab piirmäärade ületamisel suurema elastsuse vähenemise. Liigne C moodustab TiC-sademeid, mis toimivad pinge kontsentraatoritena, vähendades tugevust ja väsimust.
Korrosioonikindlus: TiC-sademed on elektrokeemiliselt inertsed, kuid võivad halvendada pragude korrosioonikindlust, püüdes korrodeeriva aine sademe{0}}maatriksi liidesesse.
Kõrge{0}}temperatuuri jõudlus: Parandab roomamiskindlust mõõdukatel temperatuuridel (300-500 kraadi), kuid vähendab termilist stabiilsust üle 500 kraadi, kuna TiC reageerib hapnikuga, moodustades TiO₂ ja CO₂.
4. Lämmastik (N)
Mehaanilised omadused: 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%) põhjustab tugevat plastilisuse kadu ja rabedust, kuna lämmastikuaatomid tekitavad võre moonutusi ja moodustavad TiN-sademeid.
Korrosioonikindlus: Trace N suurendab vastupidavust oksüdatsioonile kõrgetel temperatuuridel, kuid vähendab happelise kloriidi lahuste korrosioonikindlust, kui kontsentratsioonid ületavad spetsifikatsioone.
Valmistamine: Suurendab haprust, muutes materjali vastuvõtlikumaks pragunemisele keevitamise, painutamise või töötlemise ajal, kui seda ei ole korralikult lõõmutatud.
5. Vesinik (H)
Kriitiline mõju: vesiniku rabestumine: Ti jaoks kõige kahjulikum lisand. Vesinik (maksimaalselt 0,015% mõlema klassi puhul) lahustub madalatel kontsentratsioonidel interstitsiaalselt, kuid üle ~0,02% moodustab rabedad hüdriidfaasid (TiH₂). Hüdriidid põhjustavad tugevat rabedust, vähendades elastsust, sitkust ja väsimuskindlust,{4}}tuues isegi katastroofilisi rikkeid tõmbepinge all.
Korrosiooni tagajärjed: Vesinik neeldub sageli korrosiooni ajal happelises keskkonnas või niiskete elektroodidega keevitamisel. See kiirendab pingekorrosioonipragunemist (SCC) kloriidi{1}}sisaldavas keskkonnas.
Leevendus: H-sisalduse range kontroll ja -tootmisjärgne lõõmutamine (500–600 kraadi juures 1–2 tundi), et eemaldada neeldunud vesinik.
6. Muud lisandid (nt räni, alumiinium, mangaan)
Räni (Si, mõlema klassi puhul max 0,1%): Parandab kõrgel -temperatuuril oksüdatsioonikindlust, kuid võib liigsetes kontsentratsioonides moodustada rabedaid silitsiide (Ti₅Si₃), vähendades tugevust.
Alumiinium (Al, max 0,1%): Minimal impact on mechanical properties but enhances oxidation resistance at temperatures >600 kraadi.
Mangaan (Mn, max 0,05%): Piiratud piires ebaoluline mõju omadustele; liig võib soodustada intermetallide moodustumist.
Põhimõjude kokkuvõte klasside kaupa
Praktilised tagajärjed tööstuslikuks kasutamiseks
1. klass: Eelistatakse rakendustes, mis nõuavad suurt plastilisust, vormitavust või krüogeenset jõudlust (nt kemikaalipaagid, soojusvahetid, meditsiinilised implantaadid) väiksema lisandite (O, Fe, N) sisalduse tõttu.
2. klass: kõige laialdasemalt kasutatav CP Ti klass, mis tasakaalustab tugevust ja plastilisust üldinseneri-, kosmose- ja mererakendustes -selle veidi kõrgemad lisandite piirid (nt O vähem kui 0,25%, Fe vähem või võrdne 0,3%) muudavad selle kulu-efektiivseks, säilitades samas piisava jõudluse.
Kvaliteedikontroll: ASTM B265 (CP Ti lehe/plaadi standard) või AMS 4900/4901 spetsifikatsioonide järgimine on oluline lisandite piiramiseks, tagades lõppkasutuse rakendustes ühtsed omadused ja töökindluse.
