Titan 6Al-4V Grade 5: Sastav, svojstva i primjena

Što je titan 6Al-4V Grade 5?

Ti-6Al-4V, označen titanom Grade 5 prema standardima ASTM i UNS R56400, najraširenija je legura titana, koja čini otprilike polovicu globalne potrošnje legura titana. Sadrži oko 6 posto aluminija i 4 posto vanadija: aluminij stabilizira alfa fazu i povećava čvrstoću i otpornost na puzanje, dok vanadij stabilizira beta fazu i poboljšava obradivost i toplinsku obradu. Legura je klasificirana kao alfa-beta, a njena kombinacija visoke čvrstoće, niske gustoće, otpornosti na koroziju i biokompatibilnosti čini je standardnim izborom za zahtjevne zrakoplovne, pomorske, medicinske i industrijske komponente.

Kemijski sastav

Ograničenja slijede ASTM B265 i odgovarajuće standarde proizvoda. Za primjene kirurških implantata, ELI (extra-low interstitial) varijanta Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401, smanjuje ograničenja kisika i željeza kako bi se poboljšala otpornost na lom i specificirana je prema ASTM F136.

Mehanička i fizikalna svojstva

Minimalna mehanička svojstva prema ASTM B348 za žarenu šipku su vlačna čvrstoća od 895 MPa, granica razvlačenja od 825 MPa i istezanje od 10 posto. Materijal -obrađen i ostario (STA) može doseći oko 1100 MPa vlačne čvrstoće sa smanjenom duktilnošću, zbog čega je žareno stanje standardno za opću proizvodnju.

Standardi i obrasci proizvoda

Stupanj 5 isporučuje se u svakom obliku mlina prema namjenskim standardima: ploča, lim i traka prema ASTM B265 i AMS 4911; poluga i gredica prema ASTM B348 i AMS 4928; bešavne i zavarene cijevi prema ASTM B861 i B862; cijev kondenzatora prema ASTM B338; žica prema ASTM B863 i AMS 4954; i otkovci prema AMS 4928 ili ASTM F136 za dijelove-razreda implantata. Kineski ekvivalentni stupnjevi uključuju TC4 prema GB/T 3621 za ploče i GB/T 2965 za poluge. Kupci bi trebali potvrditi temperaturu, dimenzije i razinu ispitivanja te zatražiti certifikate mlina s kemijskim i mehaničkim podacima prema EN 10204 tip 3.1 ili 3.2 kada to zahtijeva projekt.

Toplinska obrada i obrada

Stupanj 5 može se topli-obrađivati. Mlinsko-žarenje na oko 700 do 790 stupnjeva Celzijusa nakon čega slijedi hlađenje zrakom proizvodi jednoliku jednakoosnu strukturu dobre duktilnosti. Obrada otopinom i starenje, obično otopina na 900 do 960 stupnjeva Celzijusa, kaljenje u vodi i starenje na 480 do 595 stupnjeva Celzijusa, povećava vlačnu čvrstoću za otprilike 15 posto, a smanjuje istezanje. Kovanje se obično izvodi u alfa-beta polju između 900 i 980 Celzijevih stupnjeva, a zavarivanje koristi GTAW s ERTi-5 punilom pod strogom zaštitom od argona; zona zavarivanja mora biti zaštićena dok temperatura ne padne ispod oko 300 stupnjeva Celzijusa kako bi se izbjegla kontaminacija kisikom i dušikom.

Otpornost na koroziju

Ti-6Al-4V otporan je na morsku vodu, otopine klorida, oksidirajuće kiseline i većinu organskih medija kroz svoj stabilan oksidni film. Otporan je na kloridno udubljenje i pucanje od korozije u morskim okruženjima, što podržava njegovu upotrebu u offshore platformama, propelerskim osovinama i podmorskoj opremi. Ne preporučuje se za jako redukcijske kiseline kao što je vruća koncentrirana klorovodična ili sumporna kiselina, gdje nelegirani ili oni koji sadrže paladij imaju bolje rezultate. Kontakt s čelikom ili aluminijem u mokrim sklopovima mora biti izoliran kako bi se spriječila galvanska korozija manje plemenitog metala.

Prijave

Zrakoplovstvo: konstrukcijske komponente zrakoplova, stajni trap, nosači motora, pričvršćivači i hidrauličke cijevi. Zadržavanje čvrstoće legure do oko 400 stupnjeva Celzijusa i otpornost na zamor čine je okosnicom konstrukcije zrakoplova.

Medicinski: kirurški implantati kao što su stabljike kuka, komponente koljena i koštane ploče, obično kao Ti-6Al-4V ELI prema ASTM F136, cijenjeni zbog biokompatibilnosti i oseointegracije.

Pomorstvo i podmorje: propelerska vratila, cjevovod za morsku vodu, izmjenjivači topline i duboko-kućišta za more kojima je potreban dug život-bez korozije.

Motosport i automobilizam: klipnjače, ventili, ispušni sustavi i opruge ovjesa gdje ušteda težine opravdava trošak.

Kemija i energija: tijela ventila, komponente pumpe i dijelovi izmjenjivača topline u procesnim tokovima-natrpanim kloridima.

Bilješke o odabiru

Odaberite stupanj 5 kada čvrstoća, otpornost na zamor i radna temperatura do 400 stupnjeva Celzijusa pokreću dizajn. Ako je prioritet maksimalna sposobnost oblikovanja i zavarljivost u tankim presjecima, stupanj 9 (Ti-3Al-2,5V) je bolji izbor; ako je okoliš glavna briga i ako su opterećenja niska, komercijalno čist stupanj 2 nudi nižu cijenu. Za nosive implantate navedite Ti-6Al-4V ELI i provjerite usklađenost s ASTM F136 i primjenjivim propisima o medicinskim uređajima.

FAQ

Koji je UNS broj za titan Grade 5?

UNS broj je R56400 za standardni Ti-6Al-4V i R56401 za varijantu ELI implantata.

Je li titan razreda 5 jači od titana razreda 2?

Da, s velikom razlikom: žareni stupanj 5 ima minimalnu vlačnu čvrstoću od 895 MPa naspram 345 MPa za stupanj 2, otprilike 2,5 puta više, s boljom-temperaturnom sposobnošću.

Može li se Ti-6Al-4V zavarivati?

Da, s plinskim volframovim elektrolučnim zavarivanjem i ERTi-5 punilom pod rigoroznom argonskom zaštitom prednje strane i korijena; zavar se brzo hladi i čvrstoća zavara se približava žarenom osnovnom metalu.

Koja je razlika između ELI razreda 5 i razreda 5?

ELI (extra-low interstitial) smanjuje granice kisika i željeza, poboljšavajući otpornost na lom i duktilnost po cijenu malog smanjenja čvrstoće; to je specificirani stupanj za kirurške implantate.

Je li titan stupnja 5 otporan na koroziju-u morskoj vodi?

Da, u biti je otporan na kloridnu točku, koroziju u pukotinama i napuknuće od korozije u morskoj vodi, zbog čega se koristi za osovine, kućišta i cjevovode u pomorskoj službi.

Zašto je Ti-6Al-4V teško obraditi?

Njegova niska toplinska vodljivost, oko 7 W/m-K, koncentrira toplinu rezanja na rub alata, uzrokujući brzo trošenje i opasnost od paljenja strugotine; potrebni su oštri alati, male brzine, veliki pomak i visoko{2}}tlačno rashladno sredstvo.