1. অক্সিজেন (O)
যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর প্রভাব: CP Ti এর জন্য সবচেয়ে প্রভাবশালী অপবিত্রতা। টাইটানিয়াম জালিতে অক্সিজেন আন্তঃস্থায়ীভাবে দ্রবীভূত হয়, ফলন শক্তি (YS), প্রসার্য শক্তি (TS) এবং কঠোরতা বৃদ্ধি করে। যেমন:
গ্রেড 1 (O কম বা 0.18% এর সমান): YS ≈ 170-280 MPa, TS ≈ 240-370 MPa;
গ্রেড 2 (O কম বা 0.25% এর সমান): YS ≈ 275-485 MPa, TS ≈ 345-550 MPa।
উচ্চতর অক্সিজেন উপাদান শক্তি বাড়ায় কিন্তু নমনীয়তা (ক্ষেত্রফলের প্রসারণ এবং হ্রাস) এবং দৃঢ়তা হ্রাস করে, যা উপাদানটিকে গতিশীল লোডিংয়ের অধীনে ভঙ্গুর ফ্র্যাকচারের প্রবণ করে তোলে।
জারা প্রতিরোধের: সামান্য অক্সিজেন সংযোজন মৃদু পরিবেশে (যেমন, বায়ু, জল) সাধারণ ক্ষয় প্রতিরোধের উন্নতি করে কিন্তু উচ্চ ঘনত্বে কঠোর মিডিয়া (যেমন, ক্লোরাইড সলিউশন) এর পিটিং/ক্রাইভস ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করতে পারে।
প্রসেসিং ইমপ্লিকেশন: গরম/ঠান্ডা কাজের প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়, নমনীয়তা বজায় রাখার জন্য উচ্চতর গঠনকারী শক্তি বা অ্যানিলিং তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়।
2. আয়রন (Fe)
যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য: 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%) ভঙ্গুর আন্তঃধাতু পর্যায়গুলি গঠন করে (যেমন, TiFe), দৃঢ়তা এবং ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে।
জারা প্রতিরোধের: কম Fe ঘনত্ব (0.3% এর কম বা সমান) ন্যূনতম প্রভাব ফেলে, কিন্তু অতিরিক্ত Fe ক্লোরাইড-সমৃদ্ধ পরিবেশে (যেমন, সমুদ্রের জল) Fe-সমৃদ্ধ অবক্ষেপ এবং Ti ম্যাট্রিক্সের মধ্যে মাইক্রোগ্যালভানিক কোষ তৈরি করে গ্যালভানিক ক্ষয়কে উৎসাহিত করে।
ঢালাইযোগ্যতা: ট্রেস ফে ওয়েল্ড পুলের তরলতা উন্নত করে কিন্তু ঘনত্ব নির্দিষ্টকরণের চেয়ে বেশি হলে ঢালাই ফাটল হওয়ার ঝুঁকি বাড়িয়ে দিতে পারে, কারণ দৃঢ়ীকরণের সময় আন্তঃধাতু তৈরি হয়।
3. কার্বন (C)
যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য: আন্তঃস্থায়ীভাবে দ্রবীভূত হয়, শক্তি এবং কঠোরতা বৃদ্ধি করে। কার্বন (উভয় গ্রেডের জন্য সর্বোচ্চ 0.08%) অক্সিজেনের তুলনায় দুর্বল শক্তিশালীকরণের প্রভাব রয়েছে কিন্তু সীমা অতিক্রম করলে আরও উল্লেখযোগ্য নমনীয়তা হ্রাস করে। অতিরিক্ত সি টিআইসি প্রিসিপিটেট গঠন করে, যা স্ট্রেস ঘনীভূতকারী হিসাবে কাজ করে, কঠোরতা এবং ক্লান্তি জীবন হ্রাস করে।
জারা প্রতিরোধের: TiC অবক্ষেপগুলি ইলেক্ট্রোকেমিকভাবে জড় কিন্তু ক্ষয়কারক মিডিয়াকে প্রিপিটেট-ম্যাট্রিক্স ইন্টারফেসে আটকে দিয়ে ফাটলের ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করতে পারে।
উচ্চ-তাপমাত্রা কার্যক্ষমতা: মাঝারি তাপমাত্রায় (300-500 ডিগ্রি) ক্রীপ প্রতিরোধের উন্নতি করে কিন্তু 500 ডিগ্রির উপরে তাপীয় স্থিতিশীলতা হ্রাস করে, কারণ TiC অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে TiO₂ এবং CO₂ গঠন করে।
4. নাইট্রোজেন (N)
যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য: 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%) মারাত্মক নমনীয়তা হ্রাস এবং ক্ষত সৃষ্টি করে, কারণ নাইট্রোজেন পরমাণু জালির বিকৃতি তৈরি করে এবং টিআইএন অবক্ষেপণ তৈরি করে।
জারা প্রতিরোধের: ট্রেস এন উচ্চ তাপমাত্রায় অক্সিডেশন প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায় কিন্তু অ্যাসিডিক ক্লোরাইড দ্রবণে পিটিং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা কমিয়ে দেয় যখন ঘনত্ব নির্দিষ্টকরণ অতিক্রম করে।
বানোয়াট: ভঙ্গুরতা বাড়ায়, ঢালাই, বাঁকানো, বা সঠিকভাবে অ্যানিল করা না হলে উপাদানটিকে ক্র্যাকিংয়ের জন্য আরও সংবেদনশীল করে তোলে।
5. হাইড্রোজেন (H)
জটিল প্রভাব: হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্ট: Ti জন্য সবচেয়ে ক্ষতিকর অপবিত্রতা. হাইড্রোজেন (উভয় গ্রেডের জন্য সর্বোচ্চ 0.015%) কম ঘনত্বে আন্তঃস্থায়ীভাবে দ্রবীভূত হয় কিন্তু ~0.02% এর বেশি হলে ভঙ্গুর হাইড্রাইড ফেজ (TiH₂) গঠন করে। হাইড্রাইডস মারাত্মক ক্ষত সৃষ্টি করে, নমনীয়তা, দৃঢ়তা এবং ক্লান্তি প্রতিরোধ-কে হ্রাস করে এমনকি প্রসার্য চাপের অধীনে বিপর্যয়কর ব্যর্থতার দিকে নিয়ে যায়।
জারা প্রভাব: হাইড্রোজেন প্রায়ই অ্যাসিডিক পরিবেশে ক্ষয় বা স্যাঁতসেঁতে ইলেক্ট্রোড দিয়ে ঢালাইয়ের সময় শোষিত হয়। এটি ক্লোরাইড-যুক্ত মিডিয়াতে স্ট্রেস কারাশন ক্র্যাকিং (SCC) ত্বরান্বিত করে।
প্রশমন: শোষিত হাইড্রোজেন অপসারণের জন্য H সামগ্রী এবং পোস্ট-ফেব্রিকেশন অ্যানিলিং (1-2 ঘন্টার জন্য 500-600 ডিগ্রি) কঠোর নিয়ন্ত্রণ।
6. অন্যান্য ট্রেস অমেধ্য (যেমন, সিলিকন, অ্যালুমিনিয়াম, ম্যাঙ্গানিজ)
সিলিকন (Si, উভয় গ্রেডের জন্য সর্বোচ্চ 0.1%): উচ্চ-তাপমাত্রা অক্সিডেশন প্রতিরোধের উন্নতি করে কিন্তু অতিরিক্ত ঘনত্বে ভঙ্গুর সিলিসাইড (Ti₅Si₃) গঠন করতে পারে, শক্ততা হ্রাস করে।
অ্যালুমিনিয়াম (Al, সর্বোচ্চ 0.1%): Minimal impact on mechanical properties but enhances oxidation resistance at temperatures >600 ডিগ্রী।
ম্যাঙ্গানিজ (Mn, সর্বোচ্চ 0.05%): সীমার মধ্যে থাকলে বৈশিষ্ট্যের উপর নগণ্য প্রভাব; অতিরিক্ত আন্তঃধাতু গঠনকে উন্নীত করতে পারে।
গ্রেড অনুসারে মূল প্রভাবের সারাংশ
শিল্প ব্যবহারের জন্য ব্যবহারিক প্রভাব
গ্রেড 1: উচ্চ নমনীয়তা, গঠনযোগ্যতা, বা ক্রায়োজেনিক কর্মক্ষমতা (যেমন, রাসায়নিক ট্যাঙ্ক, হিট এক্সচেঞ্জার, মেডিকেল ইমপ্লান্ট) এর কম অপরিষ্কার (O, Fe, N) বিষয়বস্তুর কারণে প্রয়োজনীয় অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য পছন্দ।
গ্রেড 2: বহুল ব্যবহৃত CP Ti গ্রেড, সাধারণ প্রকৌশল, মহাকাশ, এবং সামুদ্রিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য শক্তি এবং নমনীয়তার ভারসাম্য-এর সামান্য উচ্চতর অপরিচ্ছন্নতার সীমা (যেমন, O কম বা 0.25% এর সমান, Fe কম বা 0.3% এর সমান) যথেষ্ট কার্যক্ষমতা বজায় রাখার সময় এটিকে কার্যকর করে তোলে-।
মান নিয়ন্ত্রণ: ASTM B265 (CP Ti শীট/প্লেটের জন্য স্ট্যান্ডার্ড) বা AMS 4900/4901 স্পেসিফিকেশন মেনে চলা অমেধ্য সীমিত করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ, সুসংগত বৈশিষ্ট্য এবং শেষ-ব্যবহারের ক্ষেত্রে নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে৷
