Pręt tytanowy GR5 (Ti-6Al-4V) – wprowadzenie do produktu
Przegląd
Tytanowa kierownica GR5(Klasa 5, chińskie oznaczenieTC4) to produkt-w kształcie sztabki wykonany ze stopu Ti-6Al-4V -, najczęściej stosowanego stopu tytanu na świecie, odpowiadającego za ponad 50% całkowitego zużycia tytanu. Łączy w sobie wysoką wytrzymałość, niską gęstość, doskonałą odporność na korozję i dobrą podatność na obróbkę, co czyni go standardowym materiałem do zastosowań w przemyśle lotniczym, medycznym, morskim i-wydajnych zastosowaniach przemysłowych. Pręty GR5 są zazwyczaj dostarczane jako produkty walcowane na gorąco, kute lub ciągnione na zimno/szlifowane o średnicach od3 mm do 300+ mmw długościach do 6 metrów lub według potrzeb.
1. Skład chemiczny (wg ASTM B348 / ASTM F136)
表格
| Element | Zawartość (% wag.) | Funkcjonować |
|---|---|---|
| Tytan (Ti) | Saldo (~90%) | Metal nieszlachetny |
| Aluminium (Al) | 5.5 – 6.75% | -stabilizator; wzmacnia i poprawia działanie-w wysokich temperaturach |
| Wanad (V) | 3.5 – 4.5% | -stabilizator; poprawia wytrzymałość, plastyczność i hartowność |
| Żelazo (Fe) | Mniejsze lub równe 0,40% | Limit zanieczyszczeń |
| Tlen (O) | Mniejsze lub równe 0,20% | Wzmocnienie śródmiąższowe (kontrolowane) |
| Węgiel (C) | Mniejsze lub równe 0,08% | Limit zanieczyszczeń |
| Azot (N) | Mniejsze lub równe 0,05% | Limit zanieczyszczeń |
| Wodór (H) | Mniejsze lub równe 0,015% | Limit zanieczyszczeń (krytyczne ryzyko kruchości -) |
| Itr (Y) | Mniejsze lub równe 0,005% | Pozostały limit |
2. Właściwości mechaniczne (ASTM B348, stan wyżarzany)
表格
| Nieruchomość | Wartość |
|---|---|
| Wytrzymałość na rozciąganie | Większe lub równe 895 MPa(zwykle 950–1100 MPa) |
| Siła plastyczności | Większe lub równe 825 MPa(typowo 850–1000 MPa) |
| Wydłużenie | Większy lub równy 10% (zwykle 14–18%) |
| Zmniejszenie powierzchni | Większy lub równy 25% |
| Twardość | ~320–360 HB (≈ 34–38 HRC) |
| Gęstość | 4,43 g/cm3(około 56% stali) |
| Moduł sprężystości | ~114 GPa |
| Zakres topnienia | ~ 1600–1670 stopni |
| Temperatura serwisowa | –250 stopni do ~400 stopni(długo-terminowy) |
Poleczenie roztworem + starzenie (STA)wytrzymałość może osiągnąć 1100–1300 MPa -, co stanowi wzrost o ~20–30% w stosunku do stanu wyżarzonego.
3. Właściwości fizyczne
表格
| Nieruchomość | Wartość | Notatki |
|---|---|---|
| Stosunek siły-do-wagi | Wyjątkowy | Wyższy niż większość stali i stopów aluminium |
| Przewodność cieplna | 6.7 W/(m·K) | Niskie - ciepło obróbki koncentruje się na narzędziu |
| Rozszerzalność cieplna | 8.6 × 10⁻⁶/K | Niska - dobra stabilność wymiarowa |
| Ciepło właściwe | ~560 J/(kg·K) | |
| Biokompatybilność | Doskonały | Nie-toksyczny, w pełni akceptowany przez ludzką tkankę |
| Odporność na korozję | Znakomita folia pasywna TiO₂ | Woda morska, chlorki, kwasy utleniające, płyny ustrojowe |
| Właściwości magnetyczne | Nie-magnetyczny | Odpowiednie dla urządzeń-kompatybilnych z MRI |
4. Charakterystyka metalurgiczna
+ struktura dwu-fazowa: Aluminium stabilizuje fazę heksagonalną; wanad stabilizuje-centralną fazę sześcienną ciała (-temperatura transusowa ≈ 980–1000 stopni).
Możliwość obróbki cieplnej-: Faza umożliwiarozwiązanie + leczenie starzeniazapewnia znaczny wzrost wytrzymałości - i stanowi kluczową przewagę nad dostępnym na rynku tytanem.
Kontrola mikrostruktury: Przetwarzanie w polu + wytwarza drobne struktury duplex (równoosiowe + przekształcone) o najlepszej równowadze wytrzymałości, plastyczności i odporności na zmęczenie.
Wrażliwość: Pobieranie wodoru musi być ściśle kontrolowane (spawanie, wytrawianie, chłodziwo obróbkowe); -zawartość fazy wzrasta w podwyższonych temperaturach. - należy kontrolować okno robocze w wysokiej temperaturze.
5. Proces produkcyjny
Topienie- Potrójne przetapianie łukiem próżniowym (VAR) tytanu gąbczastego + stopu głównego Al-V zapewniającego jednorodność
Kucie/rozbicie- Wlewek przekuty na kęsy w polu lub +
Walcowanie na gorąco/kucie na pręt- Walcowane lub kute do-ostatecznej lub prawie końcowej średnicy (zwykle 700–950 stopni)
Wyżarzanie- Wyżarzanie w temperaturze 700–850 stopni w celu przywrócenia ciągliwości
Ciągnienie na zimno / szlifowanie bezkłowe(opcjonalnie) - Do precyzyjnych średnic i wykończeń powierzchni
Prostowanie- Prostowanie obrotowe lub prasowe
Obróbka powierzchni- Obróbka skrawaniem/toczenie, polerowanie lub piaskowanie
Kontrola i testowanie- Wykrywanie wad UT, kontrola wymiarów, próba rozciągania, PMI, penetrant barwnika - w komplecie pełny MTC (EN 10204 3.1/3.2) w zestawie
6. Formy produktów i tolerancje
表格
| Formularz | Opis | Typowa tolerancja |
|---|---|---|
| Walcowany na gorąco-baton | Jako-powierzchnia walcowana, czarna/oksydowana | h11/h12 |
| Kuty pręt | Lepsza jakość wewnętrzna, większe średnice | Zgodnie z umową |
| Pręt-ciągniony na zimno/szlifowany | Jasna powierzchnia, dokładne wymiary | h8/h9/h10 |
| Pręt obrany/toczony | Powierzchnia obrobiona maszynowo, usunięta odwęglona/-warstwa obudowy | h9/h11 |
| Bezkłowy-pręt uziemiający | Lustrzane lub precyzyjne wykończenie do obróbki | h7/h8 |
Dostępne warunki powierzchni:czarny (-walcowany), trawiony, piaskowany, toczony/szlifowany, polerowany.
7. Kluczowe obszary zastosowań
Przemysł lotniczy (największy rynek)
Elementy konstrukcyjne statków powietrznych: ramy, wsporniki, łączniki
Części silnika: łopatki sprężarki, tarcze, wały
Elementy podwozia i siłownika
Piasty wirników helikopterów
Medyczny
Implanty chirurgiczne: śruby kostne, płytki, gwoździe śródszpikowe, urządzenia stabilizujące kręgosłup
Elementy i łączniki implantów dentystycznych
Instrumenty chirurgiczne i półwyroby narzędzi
(Uwaga: w przypadku implantów stałych wersja ELI -Klasa 23 / Ti-6Al-4V ELI- z niższymi znakami pełnoekranowymi jest często określany zgodnie z normą ASTM F136)
Morskie i przybrzeżne
Wały napędowe, elementy złączne podwodne, sprzęgła
Elementy pompy wody morskiej, trzpienie zaworów
Części konstrukcyjne sprzętu głębinowego-
Przemysł i Energia
Wały zakładów chemicznych, mieszadła, elementy pomp
Elementy zbiornika wysokociśnieniowego-
Części samochodowe do wyścigów (korbowody, zawory)
Sprzęt sportowy: ramy rowerowe, główki kijów golfowych, rakiety tenisowe
8. Porównanie: GR5 i sztabki z czystego tytanu
表格
| Przedmiot | Pasek GR2 (TA2). | Pręt GR5 (TC4). |
|---|---|---|
| Typ | Komercyjnie czysty | + stop |
| Wytrzymałość na rozciąganie | ~450–550 MPa | ~950–1100 MPa |
| Siła plastyczności | ~350 MPa | ~850 MPa |
| Plastyczność | Wyższe (ε Większe lub równe 25%) | Umiarkowany (ε Większy lub równy 10–14%) |
| Odporność na korozję | Doskonały | Znakomity (prawie-równy) |
| Obróbka cieplna | Tylko wyżarzanie | Dostępne rozwiązanie + starzenie się |
| Koszt | Niżej | ~2–3× wyższe |
| Najlepsze dla | Sprzęt chemiczny, części formowane | Części lotnicze, medyczne,{0}}o dużym obciążeniu |
9. Odpowiednie standardy
表格
| Standard | Zakres |
|---|---|
| ASTM B348 | Pręty i kęsy - podstawowy standard produktu |
| ASTM F67/F136 | Gatunki implantów chirurgicznych (F136 dla Ti-6Al-4V ELI) |
| AMS 4928 | Specyfikacja prętów, kuźni i pierścieni lotniczych |
| ASME SB348 | Wersja kodu zbiornika ciśnieniowego |
| GB/T 2965 | Chiński standard dotyczący prętów z tytanu i stopów tytanu |
| DIN 3.7165 / EN 3.7164 | Oznaczenia europejskie |
