Hvad Ti-3Al-2.5V (Grade 9) faktisk er
Ti-3Al-2.5V er en næsten-alfa-legering, der ligger mellem kommercielt rent titanium og den meget stærkere Ti-6Al-4V. Kvaliteten blev udviklet specifikt, så rørene kunne koldreduceres og vikles i lange længder, et job som Ti-6Al-4V udfører dårligt på grund af dens højere styrke og lavere duktilitet. I det forenede nummereringssystem er legeringen UNS R56320; i ASTM- og ASME-produktspecifikationer vises det som Grade 9 i ASTM B338, ASTM B861, ASTM B348 og deres ASME-modstykker.
Nominelt indeholder legeringen 3% aluminium og 2,5% vanadium, med resten titanium. Aluminium stabiliserer og styrker alfafasen og hæver beta-transus, mens vanadium er en beta-stabilisator, der forbedrer varmbearbejdelighed og sejhed. Fordi aluminiumindholdet forbliver under det niveau, hvor bestilte alpha-2 (Ti3Al)-udfældninger bliver et problem, forbliver legeringen svejsbar og termisk stabil i drift langt bedre end Ti-6Al-4V.
Kemisk sammensætning til ASTM B338
Grænserne nedenfor er standardklasse 9-intervallerne, der bruges til rør og rør; restelementer styres individuelt og samlet for at beskytte duktilitet og svejsekvalitet.
| Element | Krav (masse %) | Fungere |
|---|---|---|
| Al | 2.5 - 3.5 | Alfa-stabilisator, solid-løsningsforstærkning |
| V | 2.0 - 3.0 | Beta-stabilisator, forbedrer formbarheden |
| Fe | 0,25 maks | Beta-stabilisator; urenhedskontrol |
| O | 0,12 maks | Alfa forstærker; holdes lavt til koldformning |
| C | 0,05 maks | Urenhed; påvirker sejheden |
| N | 0,03 maks | Urenhed; hæver styrken, sænker duktiliteten |
| H | 0,015 maks | Kontrolleret for at undgå hydridskørhed |
| Andre | 0,1 max hver, 0,4 max i alt | Grænse for restelementer |
| Ti | Balance | Matrix |
To punkter er værd at sige klart. For det første er en nominel "3% Al / 2,5% V" beskrivelse ikke det samme som specifikationsområdet; køb mod intervaller er det, der forhindrer uoverensstemmende mekaniske resultater. For det andet er ilt i klasse 9 bevidst begrænset lavere end i grad 5, og denne begrænsning, ikke vanadium, er det, der tillader de kraftige kuldereduktioner, der bruges i rørproduktion.
Mekaniske og fysiske egenskaber
Typiske udglødede værdier for Grade 9-produkt er opsummeret nedenfor. Minimumstrækegenskaber er specificeret i den relevante produktstandard i stedet for at være en egenskab ved selve legeringskonceptet.
| Ejendom | Typisk værdi |
|---|---|
| Trækstyrke (glødet) | 620 MPa (90 ksi) min |
| Flydespænding, 0,2% offset | 483 MPa (70 ksi) min |
| Forlængelse | 15 % min |
| Tæthed | 4,48 g/cm3 |
| Elastikmodul | Cirka 100 GPa |
| Beta transus | Omkring 935 C |
| Hårdhed | Omkring 30 HRC ækvivalent i udglødet tilstand |
Modulet er omtrent 10 % lavere end for Ti-6Al-4V og omkring halvdelen af stål. Designere, der er vant til stålrør, må derfor forvente mærkbart mere nedbøjning for samme væg og diameter, og skal også give mulighed for et større tilbagespring, når røret bøjes.
Fremstilling: Koldbearbejdning, udglødning og svejsning
Kulde reduktion.Sømløse rør er typisk koldt pilgeret eller trukket med mellemliggende udglødninger; legeringen tolererer tværsnitsreduktioner-, der ville knække en højere-styrkeklasse.
Udglødning.Omkrystallisationsudglødninger udføres i området fra ca. 700 til 790 C i vakuum eller inert atmosfære. Luftudglødning er uacceptabel, fordi oxygenopsamling danner en hård alfa-kasse, som derefter skal fjernes ved bejdsning.
Stress lindring.Bøjede eller svejsede samlinger aflastes omkring 540 til 650 C for at genoprette dimensionsstabilitet og træthedsydelse.
Bøjning.Dornbøjning med generøse bøjningsradier og let smøring begrænser galning; tilbagespringskompensation på flere grader er normalt.
Svejsning.GTAW (TIG) i et bagende-skjold eller kammer med argon giver rene, duktile svejsninger. Fyldstof af matchende sammensætning eller kommercielt rent titanium er almindeligt for tynde vægge.
Hvor klasse 9 slanger bruges
Den største enkeltanvendelse er luft- og rumfarts hydrauliske og pneumatiske slanger, hvor kombinationen af trykevne, lav vægt og immunitet over for den korrosion, der angriber aluminium- og stållinjer, gør kvaliteten attraktiv. Ud over rumfart optræder legeringen i cykelstel og styr, i motorsportsbremse- og brændstofslanger, i kemikalie- og afsaltningsrør, hvor lidt ekstra styrke i forhold til klasse 2 er nyttig, og i medicinsk og sportsudstyr, der har brug for et godt styrke-til-vægtforhold med fuld korrosionsbestandighed.
Almindelige misforståelser
"Aluminium gør det oxidationsbestandigt."Aluminium øger styrken og stabiliserer alfafasen, men ubelagte titanlegeringer er stadig begrænset til omkring 600 C i kontinuerlig lufttrafik. Oxidationsmodstanden kommer fra titaniumdioxidfilmen, ikke fra aluminiumtilsætningen.
"Grade 9 er en svagere version af Ti-6Al-4V."Det er et andet designpunkt, ikke en nedgradering. Grade 9 eksisterer, fordi det kan formes og svejses til tynde-vægsrør, som Grade 5 ikke kan.
"Det er en varmebehandlelig-legering."Respons på opløsningsbehandling og aldring er minimal; Styrken styres af kemi, iltniveau og mængden af koldt arbejde, der er tilbage i produktet.
"Enhver titanium fyldstof vil gøre."Valg af fyldstof skal tage højde for det endelige ilt- og jernindhold, fordi disse øger styrken og sænker duktiliteten i svejsezonen.
FAQ
Q: Hvad er forskellen mellem Ti-3Al-2.5V og Grade 9?
De er det samme materiale. Ti-3Al-2.5V er legeringsnavnet, og Grade 9 er den betegnelse, der bruges i ASTM- og ASME-produktspecifikationer, med UNS R56320 som registreringsnummer.
Q: Kan Grad 9-rør koldformes aggressivt?
Ja, det er dens største fordel. Oxygen er begrænset lavere end i Ti-6Al-4V, så flere koldtrækninger med mellemudglødning er praktiske uden kantrevner.
Spørgsmål: Er klasse 9 egnet til havvandsservice?
Den klarer sig godt i strømmende havvand, sammenlignelig med kommercielt rene kvaliteter. Hvor varme, klorerede eller lav-strømningsforhold skaber spaltekorrosionsrisiko, er en palladium-bærende kvalitet eller molybdæn-bærende kvalitet det bedre valg.
Q: Hvilken udglødningstemperatur skal bruges efter bøjning?
Spændingsaflastning i området 540 til 650 C er normalt tilstrækkelig til at genoprette dimensionsstabiliteten; fuld omkrystallisation nær 700 til 790 C anvendes kun, når der er planlagt yderligere koldt arbejde.
Spørgsmål: Hvorfor fjeder mit bøjede rør mere tilbage end det tilsvarende stål?
Fordi elasticitetsmodulet er omkring halvdelen af stål, er den elastiske komponent af deformationen proportionelt større. Overbøjning og en kort pause ved slutningen af slaget bringer delen tilbage til nominel.
Q: Hvilken standard skal stå på testcertifikatet?
Produktstandarden, der matcher den leverede form, for eksempel ASTM B338 eller ASME SB338 for rør, sammen med karakteren og UNS-nummeret og varmeanalysen og trækresultaterne.
