Titán 5. stupňa verzus iné stupne titánu: Vlastnosti, pevnosť a výber

Titánové triedy spadajú do dvoch rodín. Komerčne čisté triedy 1-4 sú nelegovaný titán, ktorého pevnosť je riadená hlavne intersticiálnym obsahom kyslíka a železa, s limitmi stanovenými ASTM B265. Typy zliatin pridávajú prvky ako hliník a vanád; Stupeň 5 (Ti-6Al-4V), Stupeň 9 (Ti-3Al-2,5V) a Stupeň 23 (Ti-6Al-4V ELI) sú najrozšírenejšie. V Číne sú ekvivalentné plechy, dosky a pásy pokryté normou GB/T 3621 a zliatiny lekárskych implantátov sa riadia normou ISO 5832-3. Každá hodnota pevnosti uvedená v tomto článku je minimom pre žíhaný produkt podľa ASTM B265, pokiaľ nie je uvedená iná norma.

Stupeň 5 je zliatina alfa-beta: hliník stabilizuje fázu alfa a vanád stabilizuje fázu beta, vďaka čomu je zliatina tepelne spracovateľná. Rozsah jeho zloženia podľa ASTM B265 je Al 5,5 až 6,75 %, V 3,5 až 4,5 %, Fe menšie alebo rovné 0,40 % a O menšie alebo rovné 0,20 %. V žíhanom stave poskytuje minimálnu pevnosť v ťahu 895 MPa, minimálnu medzu klzu 828 MPa a 10% predĺženie, s praktickým rozsahom použitia približne -210 stupňov až 400 stupňov. Tepelné spracovanie môže ďalej zvýšiť pevnosť v sekciách pod približne 25 mm; kaliteľnosť je obmedzená, takže hrubšie profily nemusia vyvinúť plné vlastnosti.

Stupeň 5 sa dobre zvára, keď sa používa zhodný alebo prídavný drôt ELI a prísne tienenie inertným -plynom, a ľahko sa tvaruje za tepla-. Tvárnenie za studena je v porovnaní s triedami CP obmedzené. Typické použitie zahŕňa konštrukčné časti lietadiel a upevňovacie prvky, vysoko{5}}tlakové komponenty, námorný hardvér a špičkové-športové potreby, kde záleží na pomere pevnosti-k-hmotnosti.

Typy CP sú jednofázové -zliatiny alfa. Ich chemický rozdiel je hlavne kyslík a železo: Stupeň 1 má O Menší alebo rovný 0,18 % a Fe Menší alebo rovný 0,20 %, Stupeň 2 má O Menší alebo rovný 0,25 % a Fe Menší alebo rovný 0,30 %, Stupeň 3 má O Menší alebo rovný 0,35 % a 0, O menší ako 0,0. ako alebo rovné 0,40 % a Fe menšie alebo rovné 0,50 % podľa ASTM B265. Minimálna pevnosť v ťahu preto stúpa z 240 MPa (1. stupeň) na 345 MPa (2. stupeň), 450 MPa (3. stupeň) a 550 MPa (4. stupeň).

Stupeň 1 je najtvárnejší z radu a je široko používaný pre doskové výmenníky tepla, vložkované nádoby a hlboko ťahané diely. Stupeň 2 je najšpecifikovanejšou triedou CP pre chemické závody, potrubia na morskú vodu a zariadenia bieliacich-zariadení: kombinuje užitočnú pevnosť s vynikajúcou odolnosťou voči vlhkému chlóru a horúcim chloridovým médiám, a preto sú miešačky oxidu chloričitého, potrubia a spojovacie prvky v moderných bieliarňach bežne triedou 2. Triedy 3 a 4 sú špecifikované, keď je potrebná vyššia odolnosť tlakových nádob a korózie, napríklad armatúry radu Marine.

Trieda 23 má rovnaký obsah hliníka a vanádu ako trieda 5, ale vyrába sa s extra-nízkymi intersticiálnymi látkami: kyslík je obmedzený na 0,13 % namiesto 0,20 %, s prísnejšou kontrolou železa a iných zvyškov. Odmenou je lepšia lomová húževnatosť a ťažnosť pri nízkej teplote a čistejšia mikroštruktúra pre aplikácie implantátov. ISO 5832-3 pokrýva stupeň 23 pre chirurgické implantáty a ASTM B265 pokrýva formu produktu. Nepovažujte stupeň 23 a stupeň 5 za vzájomne zameniteľné: verzia ELI stojí viac a je špecifikovaná tam, kde sú kritické húževnatosť, únavová životnosť a biokompatibilita, zatiaľ čo stupeň 5 zostáva všeobecnou inžinierskou voľbou.

Stupeň 9 (Ti-3Al-2,5V, UNS R56320) sa nachádza medzi triedami CP a Grade 5 s minimálnou pevnosťou v ťahu 620 MPa a výrazne lepšou tvárnosťou za studena a zvárateľnosťou. Je bežnou voľbou pre hydraulické potrubia, letecké potrubia a rámy bicyklov, kde sa stredná pevnosť musí kombinovať s jednoduchým tvarovaním.

Nižšie uvedená tabuľka uvádza minimálne hodnoty žíhaných podľa ASTM B265 pre plechy, dosky a pásy; Stupeň 23 navyše spĺňa ISO 5832-3 pre aplikácie implantátov. Použite ho ako prvý filter, potom potvrďte podľa certifikátu mlyna skutočnej šarže.

Odolnosť proti korózii

Vo väčšine vodných médií typy CP vykazujú rovnakú alebo o niečo lepšiu odolnosť proti korózii ako stupeň 5. Stupeň 5 vytvára stabilný pasívny film a funguje dobre v oxidačných kyselinách a mnohých chloridových prostrediach, ale v horúcich redukčných kyselinách a v štrbinovom-provoze so sklonom k ​​chloridom sú triedy CP bezpečnejšou špecifikáciou. Stupeň 2 je napríklad prakticky imúnny voči vlhkému chlóru medzi 10 a 80 stupňami , a preto dominuje v potrubí a miešačkách bielidiel-.

Tvarovateľnosť

Typy CP, najmä stupne 1 a 2, sa ľahko formujú za studena a možno ich hlboko ťahať, otáčať a ohýbať s miernymi povolenkami. Stupeň 5 má obmedzenú tvarovateľnosť za studena a bežne sa formuje za tepla-; jeho spätné pruženie a odoberanie sa musia plánovať pri obrábaní nástrojov a mazaní.

Zvárateľnosť

Obe rodiny zvárajú, ale pravidlá sa líšia. Stupeň 2 patrí medzi najľahšie zvárateľné druhy titánu a často sa používa na zvárané chemické potrubia. Stupeň 5 vyžaduje zodpovedajúci alebo ELI plniaci drôt, dôkladné čistenie povrchu a prísne tienenie inertným-plynom; s týmito opatreniami poskytuje zdravé, tvárne zvary, hoci vlastnosti zvarových -zón môžu klesnúť pod pevnosť- základného kovu v hrubých častiach.

náklady

Stupeň 5 zvyčajne stojí viac ako druhy CP z dôvodu legujúcich prvkov a dodatočného spracovania. Stupeň 23 (ELI) prináša ďalšiu prémiu vďaka nízkej-intersticiálnej kontrole a lekárskej-sledovateľnosti. Stupeň 2 je ekonomický štandard pre koróziu; Stupeň 1 stojí podobne a ponúka malú silu pre maximálnu tvarovateľnosť.

Vykonajte týchto päť kontrol v poradí a potom porovnajte náklady a skladovú dostupnosť.

Lekársky implantát alebo kryogénny komponent?Použite stupeň 23 (Ti-6Al-4V ELI) podľa ISO 5832-3, s kyslíkom obmedzeným na 0,13 %.

Vysoké konštrukčné zaťaženie pri miernej teplote?Použite stupeň 5 (Ti-6Al-4V); potvrdiť hrúbku prierezu v porovnaní s limitmi tepelného spracovania.

Vodná korózia (morská voda, vlhký chlór, chloridy, kyseliny)?Použite stupeň 2; vyberte stupeň 1, keď dominuje ťažnosť a tvarovanie, ako pri doskových výmenníkoch tepla.

Potrebujete väčšiu pevnosť ako stupeň 2 pri zachovaní korózneho výkonu CP?Použite stupeň 4 pre spojovacie prvky a priemyselné diely odolné-opotrebeniu.

Tenkostenné{0}}rúrky, ktoré sa musia ľahko ohýbať a zvárať pri strednej sile?Použite stupeň 9 (Ti-3Al-2,5V).

Keď kandidátska trieda vyhovuje viac ako jednej ceste, rozhodnite sa o dodávke a nákladoch: 2. a 5. trieda dominuje skladovej dostupnosti na celom svete, zatiaľ čo 23. a 9. trieda zvyčajne vyžaduje dodaciu dobu a minimálne množstvá.

Sme špecializovaná továreň zameraná na výskum, vývoj a výrobu produktov z titánu a zliatin titánu. Vybavení základnými zariadeniami, ako sú pece Vacuum Arc Remelting (VAR), rýchle kovacie lisy, presné valcovne a CNC obrábacie centrá, sme schopní vyrábať celý rad produktov vrátane titánových platní, rúr, tyčí, drôtov a presných výkovkov. Zavádzame prísnu kontrolu kvality počas celého procesu od surovín až po hotové výrobky. Naše laboratórium je vybavené testovacími prístrojmi, ako sú optické emisné spektrometre (OES), univerzálne testovacie stroje a ultrazvukové defektoskopy, ktoré zaisťujú, že zloženie produktov, mechanické vlastnosti a interná kvalita plne zodpovedajú medzinárodným normám, ako sú ASTM, AMS a GB/T. Zaviazali sme sa poskytovať vysoko{4}}výkonné, vysoko{5}}precízne titánové riešenia a spoľahlivé služby dodávateľského reťazca globálnym klientom v leteckom, medicínskom, chemickom a-priemysle spotrebného tovaru.

Q1. Je 5. ročník rovnaký ako 23. ročník?

Nie. Oba sú Ti-6Al-4V, ale stupeň 23 je verzia ELI (extra-low interstitial) s kyslíkom obmedzeným na 0,13 % namiesto 0,20 %. Stupeň 23 je špecifikovaný pre chirurgické implantáty podľa ISO 5832-3 a pre kryogénnu prevádzku; stojí to viac a nie je náhradou za 5. ročník vo všeobecnom strojárstve.

Q2. Ktorá trieda titánu je najlepšia pre morskú vodu?

Pre potrubia, výmenníky tepla a nádrže je obvyklou voľbou stupeň 2 kvôli svojej kombinácii odolnosti proti korózii, zvárateľnosti a cene. Stupeň 5 sa používa pre upevňovacie prvky pre morskú vodu a konštrukčné konzoly, kde je kontrolnou požiadavkou pevnosť.

Q3. Aké sú skutočné pevnosti v ťahu triedy 5 a triedy 2?

Žíhané minimá podľa ASTM B265: Stupeň 5 má pevnosť v ťahu 895 MPa a výťažnosť 828 MPa; Stupeň 2 má pevnosť v ťahu 345 MPa a výťažnosť 275 MPa. Vždy to potvrďte certifikátom mlyna, pretože skutočné hodnoty sa líšia v závislosti od formy produktu a tepelného spracovania.

Q4. Je možné zvárať titán triedy 5?

áno. Použite zodpovedajúci alebo ELI plniaci drôt, dôkladne vyčistite oblasť spoja a chráňte zvarovú zónu krytom inertným plynom. Zvary sú pevné a tvárne, ak sú splnené tieto podmienky; tvárnenie za studena stupňa 5 je naopak obmedzené.

Q5. Ktorá trieda je najlacnejšia?

Medzi bežnými triedami je stupeň 2 ekonomický štandard pre korózne služby, pričom stupeň 1 je na podobnej úrovni. Stupeň 5 je drahší a stupeň 23 (ELI) je najdrahší z tu uvedených tried, pretože má nízku-intersticiálnu kontrolu a lekársku-sledovateľnosť.