Millised on 4. klassi titaani omadused

1. Millised on 4. klassi titaani omadused?

4. klassi titaan onkõrgeim{0}}tugevusastekaubanduslikult puhta (CP) titaani perekonnas. Ühefaasilise alfa ( ) titaanisulamina tasakaalustab see erakordse mehaanilise jõudluse puhta titaani põhieelistega, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt rakendustes, mis nõuavad nii tugevust kui ka korrosioonikindlust. Selle peamised omadused on üksikasjalikult kirjeldatud allpool:

Keemiline koostis: See koosneb üle 99% puhtast titaanist, mille lisandite sisaldus on rangelt kontrollitud. Kõige kriitilisem lisand on hapnik, mille maksimaalne piirmäär on0.40%-kõrgeim kõigi CP titaaniklasside seas. Muude lisandite hulka kuuluvad raud (max 0,50%), süsinik (max 0,10%), lämmastik (max 0,05%) ja vesinik (max 0,015%). See kõrgem hapnikusisaldus on selle suurepärase tugevuse peamine põhjus võrreldes klassidega 1–3.

Mikrostruktuur: toatemperatuuril on sellel ühtlane kuusnurkne tihedalt-pakitud (HCP) alfa ( ) faasistruktuur ilma faasimuutusteta. See struktuur tagab hea elastsuse, võimaldades samal ajal märkimisväärselt suurendada tugevust hapniku tahke -lahuse tugevdamise kaudu. Samuti väldib see hapraid üleminekuriske isegi madalatel temperatuuridel (kuni -200 kraadi).

Korrosioonikindlus: See säilitab CP-titaanile omase suurepärase korrosioonikindluse. Selle pinnale moodustub kiiresti stabiilne titaandioksiidi (TiO₂) passiivne kile, mis kaitseb merevee, magevee, niiske atmosfääri, lahjendatud vesinikkloriidhappe ja lahjendatud väävelhappe eest. Kuid selle korrosioonikindlus tugevalt oksüdeerivates hapetes (nt kontsentreeritud lämmastikhape) on kõrgema hapnikusisalduse tõttu pisut madalam kui 3. klass, -kuigi see ületab siiski enamiku tavaliste metallide (nt roostevaba teras 304) oma.

Füüsikalised omadused: selle tihedus on ligikaudu 4,51 g/cm³ (ainult 56% terase tihedusest), mis pakub märkimisväärset kaalu-säästueelist. Selle sulamistemperatuur on 1668 kraadi (3034 kraadi F), mis on kooskõlas teiste CP titaani klassidega. Temperatuuril 25 kraadi on selle soojusjuhtivus 17 W/m·K ja elektritakistus 420 nΩ·m{10}}need väärtused on peaaegu identsed 3. klassi väärtustega, lisandite erinevusest tulenevad kõikumised on vaid väikesed.

Töödeldavus: Seda saab valmistada tavapäraste metallitöötlemisprotsesside abil, sealhulgas külmvaltsimine, sepistamine ja keevitamine. Selle suurem tugevus nõuab aga külmvormimise ajal suuremat jõudu ja sisepingete kõrvaldamiseks on sageli vaja pärast vormimist pinget leevendavat lõõmutamist (tavaliselt 500–600 kraadi juures 1–2 tundi). Keevitustulemused on head, kuid kuumtöötlemise tsoonis plastilisuse taastamiseks ja rabeduse vältimiseks on soovitatav kasutada keevitusjärgset-kuumtöötlust.

2. Mis on 4. klassi titaani mehaaniline tugevus?

4. klassi titaan esindabmaksimaalne mehaaniline tugevusCP titaani seerias, mille tugevuse tase läheneb mõnele madala-sulami titaani klassile (nt lõõmutatud Ti-6Al-4V). Erinevalt rabedatest ülitugevatest materjalidest säilitab see piisava sitkuse, mistõttu sobib kandekomponentide jaoks. Allpool on toodud selle peamised mehaanilise tugevuse omadused, mis on joondatudASTM B265 standard(titaanplaadi, lehe ja riba jaoks):

Mehaaniline omadus	Tüüpiline ruumi{0}}temperatuuri väärtus	ASTM B265 miinimumnõue	Üksus
Tõmbetugevus (UTS)	750 – 850	620	MPa
Tootlikkuse tugevus (0,2% nihe)	650 – 750	550	MPa
Pikendus (50 mm gabariit)	10 – 15	10	%

Tõmbetugevus: selle maksimaalne pinge enne murdumist on vahemikus 750–850 MPa, mis on ligikaudu 15% kõrgem kui 3. astmel (650–750 MPa). See muudab selle ideaalseks mõõduka koormusega konstruktsiooniosade jaoks (nt surveanumad, kinnitusdetailid).

Tugevus{0}}Tugevuse tasakaal: Vaatamata suurele tugevusele säilitab see 10–15% venivuse, pakkudes piisavalt plastilist deformatsioonivõimet, et vältida rabedat purunemist löögi või vibratsiooni mõjul. See tasakaal on põhieelis mõne ülitugeva-sulami ees, mis ohverdavad sitkuse tugevuse nimel.

info-443-444 info-446-447

info-446-447 info-446-442

3. Mis on 4. klassi titaani voolavuspiir?

Tootlustugevus-täpsemalt0,2% nihe voolavuspiir-on 4. klassi titaani kriitiline jõudlus 指标. See määrab pinge, mille juures materjal läbib 0,2% jäävdeformatsiooni, määrates otseselt selle koormuse -kandepiiri praktilistes rakendustes.

Tüüpilised väärtused ja standardnõuded:

Vastavalt ASTM B265 standardile on 4. klassi titaani minimaalne voolavuspiiri nihe 0,2%.550 MPa-kõrgeim miinimumnõue kõigi CP titaaniklasside hulgas.

Tegelikus tootmises on tüüpiline voolavuspiir vahemikus650 MPa kuni 750 MPa, olenevalt töötlemistingimustest. Täielikult külmtöödeldud (külma vähendamine 50% või rohkem) toodete puhul võib voolavuspiir isegi ületada 750 MPa.

Peamised saagitugevust mõjutavad tegurid:

Hapnikusisaldus: Hapnik on 4. klassi titaani kõige mõjuvam tugevdav element. Selle maksimaalne hapnikupiirang 0,40% (kõrgem kui 3. klassi 0,35%) suurendab märkimisväärselt voolavuspiiri tahke -lahuse tugevdamise kaudu, mis piirab dislokatsiooni liikumist kristallstruktuuris.

Külmtöö aste: Külmtöötlemine (nt külmvaltsimine, tõmbamine) tekitab metallis dislokatsiooni kogunemise, mis suurendab voolavuspiiri. Näiteks täiskõva 4. klassi titaani (kõrge külmtöö) voolavuspiir on üle 750 MPa, samal ajal kui lõõmutatud klassi 4 (kuumutatakse 500–600 kraadi juures 1–2 tundi stressi leevendamiseks) voolavuspiir on umbes 650 MPa.

Temperatuur: Madalatel temperatuuridel (-200 kraadi kuni toatemperatuurini) suureneb voolavuspiir veidi, säilitades samal ajal hea elastsuse. Kõrgendatud temperatuuridel (üle 300 kraadi) väheneb voolavuspiir temperatuuri tõustes-400 kraadi juures, see langeb ligikaudu 60%-ni toatemperatuuri väärtusest (400–450 MPa), mistõttu see ei sobi pikaajalisteks{10}}kandvateks rakendusteks kõrgel temperatuuril.