1. Ketahanan Oksidasi Paduan Titanium Kelas 5 pada Suhu Tinggi
Paduan titanium kelas 5 menunjukkan ketahanan oksidasi yang baik pada suhu sedang, namun kinerjanya bergantung pada suhu.
Pada suhu hingga 300 derajat – 350 derajat, paduan membentuk lapisan oksida tipis, padat, dan melekat yang sebagian besar terdiri dari TiO₂. Lapisan pelindung ini mencegah difusi oksigen lebih lanjut ke dalam substrat, sehingga menghasilkan kinetika oksidasi yang lambat dan kinerja yang stabil selama penggunaan jangka panjang.
Ketika suhu melebihi 400 derajat, oksidasi meningkat secara nyata. Lapisan oksida menjadi lebih tebal, kurang seragam, dan mungkin kehilangan daya rekat, sehingga menyebabkan peningkatan disolusi oksigen dalam matriks titanium. Di atas 450 derajat – 500 derajat, penetrasi oksigen menyebabkan penggetasan oksigen: atom oksigen larut secara interstisial dalam kisi titanium, meningkatkan kekerasan namun sangat mengurangi keuletan dan ketangguhan impak. Fenomena ini dikenal sebagai penggetasan interstisial.
Oleh karena itu, Grade 5 tidak direkomendasikan untuk penggunaan terus menerus di atas 400 derajat jika diperlukan integritas dan keuletan struktural. Untuk aplikasi di atas 400 derajat, pelapis tahan oksidasi atau paduan titanium bersuhu lebih tinggi seperti IMI 834 atau Ti‑6242 lebih disukai.
2. Layanan Jangka Panjang: Penurunan Kekuatan dan Ketahanan Korosi
(1) Degradasi Kekuatan Jangka Panjang
Selama paparan suhu tinggi dalam jangka panjang, paduan titanium Kelas 5 mengalami perubahan mikrostruktur yang memengaruhi sifat mekanik.
Pada kisaran 300 derajat – 350 derajat, kekuatan tarik dan kekuatan luluh relatif stabil selama ribuan jam.
Penahanan dalam waktu lama antara 400 derajat – 550 derajat menyebabkan fase alfa menjadi kasar dan relaksasi termal, yang menyebabkan penurunan kekuatan tarik dan kekuatan lelah secara bertahap.
Difusi oksigen dan penggetasan interstisial semakin mengurangi keuletan dan ketangguhan patah.
Untuk kinerja andal dalam jangka panjang, industri umumnya menerima batas servis berkelanjutan sebesar 315 derajat untuk Kelas 5. Di luar suhu ini, penurunan kekuatan menjadi signifikan dan membatasi masa pakai komponen.
(2) Ketahanan Korosi Jangka Panjang
Di sebagian besar lingkungan, termasuk laut, atmosfer netral, dan media kimia ringan, Grade 5 mempertahankan ketahanan korosi yang sangat baik setelah penggunaan jangka panjang.
Lapisan pelindung TiO₂ akan terbentuk kembali secara spontan jika rusak, sehingga memberikan ketahanan terhadap korosi yang persisten.
Namun, ada dua faktor yang dapat mengurangi kinerja:
Penggetasan oksidasi suhu tinggi:Seperti disebutkan, penetrasi oksigen dalam menurunkan ketangguhan permukaan dan dapat mendorong pembentukan retakan di bawah tekanan.
Interaksi korosi mulur:Pada suhu tinggi dan tekanan yang berkelanjutan, deformasi mulur dapat merusak lapisan pasif secara lokal, sehingga mempercepat korosi lokal pada media agresif.
Dalam kondisi servis normal di bawah 300 derajat, tidak terjadi penurunan ketahanan korosi yang berarti dalam jangka waktu lama.
Ringkasan
Paduan titanium kelas 5 memiliki ketahanan oksidasi yang memuaskan hingga 350 derajat – 400 derajat. Di atas 400 derajat, oksidasi dan penggetasan oksigen menjadi faktor pembatas.
Paparan suhu tinggi dalam jangka panjang menyebabkan penurunan kekuatan secara bertahap karena pengasaran mikrostruktur dan penggetasan interstisial, sementara ketahanan terhadap korosi tetap stabil di lingkungan servis biasa. Untuk keandalan maksimum, suhu pengoperasian terus menerus harus dibatasi hingga sekitar 315 derajat.
