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

Šta je titanijum 6Al-4V stepena 5?

Ti-6Al-4V, označen kao titanijum stepena 5 prema standardima ASTM i UNS R56400, je najrasprostranjenija legura titanijuma, koja čini otprilike polovinu globalne potrošnje legure titanijuma. Sadrži oko 6 posto aluminijuma i 4 posto vanadijuma: aluminijum stabilizuje alfa fazu i povećava snagu i otpornost na puzanje, dok vanadijum stabilizuje beta fazu i poboljšava obradivost i termičku obradu. Legura je klasifikovana kao alfa-beta, a njena kombinacija visoke čvrstoće, male gustine, otpornosti na koroziju i biokompatibilnosti čini je podrazumevanim izborom za zahtevne vazduhoplovne, pomorske, medicinske i industrijske komponente.

Hemijski sastav

Ograničenja slijede ASTM B265 i odgovarajuće standarde proizvoda. Za primjenu hirurških implantata, ELI (ekstra-niska intersticijalna) varijanta Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401, smanjuje granice kisika i željeza kako bi se poboljšala otpornost na lom i specificirana je pod ASTM F136.

Mehanička i fizička svojstva

Minimalna mehanička svojstva prema ASTM B348 za žarenu šipku su vlačna čvrstoća od 895 MPa, granica popuštanja od 825 MPa i izduženje od 10 posto. Materijal-tretiran i ostario (STA) materijal može dostići vlačnu čvrstoću od oko 1100 MPa sa smanjenom duktilnošću, zbog čega je stanje žarenja standardno za opštu proizvodnju.

Standardi i obrasci proizvoda

Razred 5 se isporučuje u svakom mlinu prema posebnim standardima: ploča, lim i traka prema ASTM B265 i AMS 4911; šipka 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 otkovke prema AMS 4928 ili ASTM F136 za dijelove za implant{12}}. Kineski ekvivalentni razredi uključuju TC4 pod GB/T 3621 za ploče i GB/T 2965 za šipke. Kupci treba da potvrde temperament, dimenzije i nivo ispitivanja, i da zatraže sertifikate za mlin sa hemijskim i mehaničkim podacima prema EN 10204 tip 3.1 ili 3.2 kada to zahteva projekat.

Toplinska obrada i obrada

Stepen 5 je termički-tretman. Mlinsko-žarenje na oko 700 do 790 stepeni Celzijusa praćeno hlađenjem zrakom daje jednoličnu ravnoosnu strukturu sa dobrom duktilnošću. Tretman rastvorom i starenje, tipično rastvaranje na 900 do 960 stepeni Celzijusa, gašenje vodom i starenje na 480 do 595 stepeni Celzijusa, podiže zateznu čvrstoću za otprilike 15 procenata uz smanjenje istezanja. Kovanje se obično izvodi u alfa-beta polju između 900 i 980 stepeni Celzijusa, a zavarivanje koristi GTAW sa ERTi-5 punilom pod strogom argonom; zona zavara mora biti zaštićena sve dok temperatura ne padne ispod oko 300 stepeni Celzijusa kako bi se izbjegla kontaminacija kisikom i dušikom.

Otpornost na koroziju

Ti-6Al-4V je otporan na morsku vodu, otopine klorida, oksidirajuće kiseline i većinu organskih medija kroz svoj stabilni oksidni film. Otporan je na hloridnu koroziju i pucanje od korozije pod naponom u morskim sredinama, što podržava njegovu upotrebu u podmorskim platformama, osovinama propelera i podvodnom hardveru. Ne preporučuje se za jako reducirajuće kiseline kao što je vruća koncentrirana hlorovodonična ili sumporna kiselina, gdje se nelegirani ili koji sadrže paladij ponašaju bolje. Kontakt sa čelikom ili aluminijem u mokrim sklopovima mora biti izoliran kako bi se spriječila galvanska korozija manje plemenitog metala.

Prijave

Vazduhoplovstvo: strukturne komponente avionske konstrukcije, stajni trap, nosači motora, pričvršćivači i hidraulične cijevi. Zadržavanje čvrstoće legure na oko 400 stepeni Celzijusa i otpornost na zamor čine je okosnicom konstrukcije aviona.

Medicinski: hirurški implantati kao što su kukovi, komponente koljena i koštane ploče, obično kao Ti-6Al-4V ELI po ASTM F136, cijenjeni zbog biokompatibilnosti i osteointegracije.

Pomorski i priobalni: osovine propelera, cijevi za morsku vodu, izmjenjivači topline i duboko-morska kućišta kojima je potreban dug vijek trajanja bez korozije{1}}.

Motosport i automobilizam: klipnjače, ventili, izduvni sistemi i opruge za vešanje gde ušteda težine opravdava troškove.

Hemijska i energetska: tijela ventila, komponente pumpe i dijelovi izmjenjivača topline u procesnim tokovima opterećenim kloridima{0}}.

Napomene o izboru

Odaberite Grade 5 kada snaga, otpornost na zamor i radna temperatura do 400 stepeni Celzijusa pokreću dizajn. Ako je prioritet maksimalna formabilnost i zavarljivost u tankim profilima, Grade 9 (Ti-3Al-2.5V) je bolji izbor; ako je životna sredina glavna briga i opterećenja su mala, komercijalno čist Grade 2 nudi nižu cijenu. Za nosive implantate navedite Ti-6Al-4V ELI i provjerite usklađenost sa ASTM F136 i važećim propisima o medicinskim uređajima.

FAQ

Koji je UNS broj za titanijum stepena 5?

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

Da li je titanijum stepena 5 jači od stepena 2?

Da, sa velikom razlikom: žareni Grade 5 ima minimalnu vlačnu čvrstoću od 895 MPa naspram 345 MPa za Grade 2, otprilike 2,5 puta veću, sa boljom sposobnošću-temperatura.

Da li se Ti-6Al-4V može zavariti?

Da, sa gasnim volfram-lučnim zavarivanjem i ERTi-5 punilom pod rigoroznom argonom zaštitom lica i korijena; zavar se brzo hladi i čvrstoća zavarenog spoja približava se žarenom osnovnom metalu.

Koja je razlika između Grade 5 i Grade 5 ELI?

ELI (ekstra-niski intersticijalni) smanjuje granice kiseonika i gvožđa, poboljšavajući otpornost na lom i duktilnost po cenu malog smanjenja čvrstoće; to je specificirana klasa za hirurške implantate.

Je li titanijum stepena 5 otporan na koroziju{1}}u morskoj vodi?

Da, u suštini je imun na hloridnu koroziju, koroziju u pukotinama i napuknuće korozije u morskoj vodi, zbog čega se koristi za okna, kućišta i cijevi u pomorskoj upotrebi.

Zašto je Ti-6Al-4V teško obrađivati?

Njegova niska toplotna provodljivost, oko 7 W/m-K, koncentriše toplotu rezanja na ivici alata, uzrokujući brzo habanje i rizik od zapaljenja strugotine; Potrebni su oštri alati, male brzine, veliki dovod i rashladna tečnost-pod visokim pritiskom.