1. ऑक्सीजन (O)
यांत्रिक गुणों पर प्रभाव: सीपी टीआई के लिए सबसे प्रभावशाली अशुद्धता। ऑक्सीजन टाइटेनियम जाली में अंतरालीय रूप से घुल जाती है, जिससे उपज शक्ति (YS), तन्य शक्ति (TS), और कठोरता बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए:
ग्रेड 1 (0.18% से कम या उसके बराबर): वाईएस ≈ 170-280 एमपीए, टीएस ≈ 240-370 एमपीए;
ग्रेड 2 (0.25% से कम या उसके बराबर): वाईएस ≈ 275-485 एमपीए, टीएस ≈ 345-550 एमपीए।
उच्च ऑक्सीजन सामग्री ताकत बढ़ाती है लेकिन लचीलापन (क्षेत्र का विस्तार और कमी) और कठोरता को कम करती है, जिससे गतिशील लोडिंग के तहत सामग्री के भंगुर होने का खतरा अधिक हो जाता है।
संक्षारण प्रतिरोध: थोड़ी सी ऑक्सीजन मिलाने से हल्के वातावरण (जैसे, हवा, पानी) में सामान्य संक्षारण के प्रतिरोध में सुधार होता है, लेकिन उच्च सांद्रता में कठोर मीडिया (जैसे, क्लोराइड समाधान) में गड्ढे/दरार जंग के प्रतिरोध में कमी आ सकती है।
प्रसंस्करण निहितार्थ: गर्म/ठंडे कार्यशील प्रतिरोध को बढ़ाता है, लचीलापन बनाए रखने के लिए उच्च गठन बलों या एनीलिंग तापमान की आवश्यकता होती है।
2. आयरन (Fe)
यांत्रिक विशेषताएं: 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%) भंगुर इंटरमेटेलिक चरण (उदाहरण के लिए, TiFe) बनाता है, जिससे कठोरता और थकान प्रतिरोध कम हो जाता है।
संक्षारण प्रतिरोध: कम Fe सांद्रता (0.3% से कम या उसके बराबर) का न्यूनतम प्रभाव होता है, लेकिन अतिरिक्त Fe Fe {{4} समृद्ध अवक्षेपों और Ti मैट्रिक्स के बीच माइक्रोगैल्वेनिक कोशिकाओं का निर्माण करके क्लोराइड समृद्ध वातावरण (उदाहरण के लिए, समुद्री जल) में गैल्वेनिक क्षरण को बढ़ावा देता है।
जुड़ने की योग्यता: ट्रेस Fe वेल्ड पूल की तरलता में सुधार करता है, लेकिन यदि सांद्रता विनिर्देशों से अधिक हो तो वेल्ड क्रैकिंग का खतरा बढ़ सकता है, क्योंकि जमने के दौरान इंटरमेटैलिक्स बनते हैं।
3. कार्बन (सी)
यांत्रिक विशेषताएं: बीच-बीच में घुलता है, ताकत और कठोरता बढ़ाता है। कार्बन (दोनों ग्रेड के लिए अधिकतम 0.08%) में ऑक्सीजन की तुलना में कमजोर मजबूत प्रभाव होता है लेकिन सीमा से अधिक होने पर अधिक महत्वपूर्ण लचीलापन में कमी आती है। अतिरिक्त C TiC अवक्षेप बनाता है, जो तनाव सांद्रक के रूप में कार्य करता है, जीवन की कठोरता और थकान को कम करता है।
संक्षारण प्रतिरोध: TiC अवक्षेप विद्युत रासायनिक रूप से निष्क्रिय होते हैं, लेकिन अवक्षेपण मैट्रिक्स इंटरफ़ेस पर संक्षारक मीडिया को फंसाकर दरार संक्षारण प्रतिरोध को कम कर सकते हैं।
उच्च-तापमान प्रदर्शन: मध्यम तापमान (300-500 डिग्री) पर रेंगने के प्रतिरोध में सुधार करता है लेकिन 500 डिग्री से ऊपर थर्मल स्थिरता को कम करता है, क्योंकि TiC ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके TiO₂ और CO₂ बनाता है।
4. नाइट्रोजन (एन)
यांत्रिक विशेषताएं: 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%) गंभीर लचीलापन हानि और भंगुरता का कारण बनता है, क्योंकि नाइट्रोजन परमाणु जाली विरूपण पैदा करते हैं और TiN अवक्षेप बनाते हैं।
संक्षारण प्रतिरोध: ट्रेस एन उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण के प्रतिरोध को बढ़ाता है लेकिन अम्लीय क्लोराइड समाधानों में संक्षारण प्रतिरोध को कम करता है जब सांद्रता विनिर्देशों से अधिक हो जाती है।
छलरचना: भंगुरता बढ़ जाती है, जिससे सामग्री वेल्डिंग, झुकने या मशीनिंग के दौरान टूटने के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाती है यदि उसे ठीक से एनील्ड न किया जाए।
5. हाइड्रोजन (एच)
गंभीर प्रभाव: हाइड्रोजन भंगुरता: Ti के लिए सबसे हानिकारक अशुद्धता। हाइड्रोजन (दोनों ग्रेड के लिए अधिकतम 0.015%) कम सांद्रता पर अंतरालीय रूप से घुल जाता है लेकिन ~0.02% से अधिक होने पर भंगुर हाइड्राइड चरण (TiH₂) बनाता है। हाइड्राइड्स गंभीर भंगुरता का कारण बनते हैं, लचीलापन, कठोरता और थकान प्रतिरोध को कम करते हैं, यहां तक कि तन्य तनाव के तहत विनाशकारी विफलता का कारण भी बनते हैं।
संक्षारण निहितार्थ: हाइड्रोजन अक्सर अम्लीय वातावरण में संक्षारण के दौरान या नम इलेक्ट्रोड के साथ वेल्डिंग के दौरान अवशोषित होता है। यह क्लोराइड युक्त मीडिया में तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी) को तेज करता है।
शमन: अवशोषित हाइड्रोजन को हटाने के लिए एच सामग्री का सख्त नियंत्रण और निर्माण के बाद एनीलिंग (1-2 घंटे के लिए 500-600 डिग्री)।
6. अन्य ट्रेस अशुद्धियाँ (उदाहरण के लिए, सिलिकॉन, एल्यूमिनियम, मैंगनीज)
सिलिकॉन (Si, दोनों ग्रेड के लिए अधिकतम 0.1%): उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सुधार करता है लेकिन अतिरिक्त सांद्रता में भंगुर सिलिसाइड (Ti₅Si₃) बना सकता है, जिससे कठोरता कम हो जाती है।
एल्यूमिनियम (अल, अधिकतम 0.1%): Minimal impact on mechanical properties but enhances oxidation resistance at temperatures >600 डिग्री.
मैंगनीज (एमएन, अधिकतम 0.05%): सीमा के भीतर संपत्तियों पर नगण्य प्रभाव; अधिकता अंतरधातु निर्माण को बढ़ावा दे सकती है।
ग्रेड के अनुसार प्रमुख प्रभावों का सारांश
औद्योगिक उपयोग के लिए व्यावहारिक निहितार्थ
ग्रेड 1: इसकी कम अशुद्धता (O, Fe, N) सामग्री के कारण उच्च लचीलापन, फॉर्मेबिलिटी, या क्रायोजेनिक प्रदर्शन (उदाहरण के लिए, रासायनिक टैंक, हीट एक्सचेंजर्स, चिकित्सा प्रत्यारोपण) की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा।
ग्रेड 2: सामान्य इंजीनियरिंग, एयरोस्पेस और समुद्री अनुप्रयोगों के लिए ताकत और लचीलापन को संतुलित करने वाला सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सीपी टीआई ग्रेड, इसकी थोड़ी अधिक अशुद्धता सीमा (उदाहरण के लिए, ओ 0.25% से कम या उसके बराबर, Fe 0.3% से कम या उसके बराबर) पर्याप्त प्रदर्शन बनाए रखते हुए इसे लागत प्रभावी बनाती है।
गुणवत्ता नियंत्रण: एएसटीएम बी265 (सीपी टीआई शीट/प्लेट के लिए मानक) या एएमएस 4900/4901 विनिर्देशों का पालन अशुद्धियों को सीमित करने, अंतिम उपयोग अनुप्रयोगों में लगातार गुणों और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।
