التيتانيوم من الدرجة الثانية هو تيتانيوم نقي تجاريًا. على عكس سبائك التيتانيوم المقوية بالترسيب مثل Ti‑6Al‑4V، لا يمكن تقوية الدرجة الثانية عن طريق عمليات المعالجة الحرارية التقليدية بما في ذلك معالجة المحاليل والتبريد والشيخوخة. لا يمكن استخدام المعالجة الحرارية إلا للتليين من أجل تليين المادة، أو تحرير الضغط الداخلي، أو استعادة الليونة، ولكن لا يمكنها زيادة قوتها الميكانيكية أو صلابتها. ولذلك، يصبح العمل البارد الطريقة الأكثر أهمية لتعزيز الخواص الميكانيكية للتيتانيوم من الدرجة الثانية.
يشير العمل البارد إلى عمليات تشوه البلاستيك التي يتم إجراؤها في درجة حرارة الغرفة أو أقل من درجة حرارة إعادة تبلور المادة، بما في ذلك الدرفلة على البارد، والسحب على البارد، والختم البارد، والثني، والطرق، والبثق. خلال هذه العمليات، يخضع التركيب البلوري الداخلي للتيتانيوم لتغييرات واضحة: يتم إنشاء ومضاعفة عدد كبير من عمليات الخلع داخل الحبيبات، ويتم استطالة الحبيبات أو ضغطها أو تكريرها. هذه التغيرات في البنية المجهرية تعيق بقوة المزيد من حركة الخلع، مما يؤدي بشكل مباشر إلى زيادة مقاومة الخضوع، وقوة الشد، والصلابة. تُعرف هذه الظاهرة بتصلب الإجهاد أو تصلب العمل.
مع زيادة تشوه العمل البارد، ترتفع صلابة وقوة التيتانيوم من الدرجة الثانية بشكل مستمر، بينما تنخفض الليونة والاستطالة وفقًا لذلك. في ظل التشوه البارد المنخفض، تحافظ المادة على قابلية تشكيل جيدة مع الحصول على تحسين معتدل في القوة. في ظل التشوه البارد العالي، يمكن تحسين القوة والصلابة بشكل كبير، مما يجعلها مناسبة للأجزاء التي تتطلب صلابة عالية ومقاومة التآكل، مثل المثبتات، والينابيع، والأجزاء الهيكلية ذات الجدران الرقيقة، والأدوات الجراحية.
في الإنتاج الصناعي الفعلي، يتم استخدام عملية العمل البارد للتيتانيوم من الدرجة الثانية على نطاق واسع ويمكن التحكم فيها. يمكن للمصنعين توفير منتجات في درجات حرارة مختلفة، مثل حالة التلدين (الحالة اللينة) وحالة العمل على البارد / حالة تصلب الإجهاد، لتلبية متطلبات التطبيق المختلفة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قابلية تشكيل معتدلة في الإنتاج وقوة عالية في الخدمة، يمكن تصميم إجراءات العمل الباردة المناسبة لتحقيق توازن الأداء المطلوب.
يجب التأكيد على أنه على الرغم من أن العمل البارد يمكن أن يؤدي إلى تصلب التيتانيوم من الدرجة الثانية بشكل كبير، إلا أن التشوه البارد المفرط سيجعل المادة هشة للغاية ويزيد من خطر التشقق أثناء المعالجة. لذلك، في الإنتاج الفعلي، غالبًا ما يتم استخدام خطوات العمل الباردة المتعددة بالإضافة إلى التلدين المتوسط للتحكم في الصلابة والليونة ضمن نطاق معقول.
باختصار، يمكن بالتأكيد تقوية التيتانيوم من الدرجة الثانية عن طريق العمل البارد، والعمل البارد هو طريقة التقوية الأكثر أهمية وفعالية لهذه المادة. من خلال التحكم في كمية التشوه البارد، من الممكن ضبط صلابة وقوة وليونة التيتانيوم من الدرجة الثانية بدقة لتلبية احتياجات التطبيقات الصناعية المختلفة بما في ذلك الهندسة البحرية، وتحلية مياه البحر، والمعدات الكيميائية، والمكونات الهيكلية الدقيقة.
