טוהר מוט טיטניום הסבר: CP Grades 1-4 לעומת Ti-6Al-4V ל-ASTM B348

מה בעצם אומר "טיטניום טהור" במפרטי מוט טיטניום

מוט ומוט טיטניום מיוצרים בשתי משפחות רחבות: טיטניום טהור מסחרי ללא סגסוגות (CP) וסגסוגות טיטניום. כאשר גליון נתונים או קונה שואלים האם מוט טיטניום הוא "טיטניום טהור", התשובה המעשית היא שכמעט תמיד מדובר בטיטניום CP, כלומר טיטניום לא מגוג שתכולת הטומאה שלו מוחזקת בטווח מוגדר, ולא מתכת בטוהר- במיוחד. החלק הגדול הנוסף של השוק הוא Ti-6Al-4V וסגסוגות נלוות. מוט CP מוזמן בדרך כלל לפי ASTM B348 או GB/T 2965, ומספר הציון, לא המילה "טהור", מגדיר את הכימיה ואת התכונות המכניות.

התוצאה החשובה היא ש"טוהר" במוט טיטניום הוא משתנה טכני מבוקר, לא טענה שיווקית. חמצן, ברזל, חנקן, פחמן ומימן הם היסודות שמחליטים באיזו כיתה חום טיטניום מספק, וחמצן בפרט מעביר את חוזק המתיחה במאות מגה-פסקאל בין כיתה 1 לדרגה 4.

טהור מסחרי כיתות א' עד ד': חלונות כימיה ונכסים

ארבע דרגות ה-CP חולקות את אותה מתכת בסיס אך ​​נושאות מגבלות ביניים הדוקות יותר או רופפות יותר. גבולות מקסימליים אופייניים עבור בר ל-ASTM B348 ניתנות להלן.

תכונות המתיחה המינימליות התואמות של-טמפרטורת החדר עבור סרגל חישול ל-ASTM B348 מוצגות בטבלה הבאה. חוזק התשואה הוא ערך היסט של 0.2%.

כל ארבעת הדרגות נשארות אלפא מלאות, בעלות אותה צפיפות של כ-4.51 גרם/סמ"ק, וחולקות את אותה התנהגות קורוזיה במדיה מחמצנת ומפחיתה מעט. דרגה 2 היא סוס העבודה לעיבוד כימי, חומרה ימית ומוט הנדסי כללי; דרגה 4 נבחרה כאשר יש צורך בחוזק גבוה יותר מבלי לעבור לסגסוגת.

דרגות סגסוגת מסופקות כמוט

כאשר מעטפת הנכס של CP טיטניום אינה מספקת, מוט מוזמן בדרגת סגסוגת. הנפוצים ביותר מפורטים להלן עם הרכבם הנומינלי והמפרט השולט הרגיל.

דרגה 5 מגיעה למינימום מתיחה של 895 MPa ותפוקה של 828 MPa עם התארכות של 10%, וזו הסיבה שהיא שולטת במחברי תעופה וחלל, אביזרי שלדות אוויר ושתלים כירורגיים. דרגה 23 שומרת על אותו בסיס סגסוגת אך מגבילה ברזל ואלמנטים ביניים לשיפור קשיחות שברים וביצועי עייפות ביישומי שתלים. דרגה 7 ודרגה 12 הן דרגות קורוזיה: תוספות ניקל פלדיום ומוליבדנום- בהתאמה מעלות עמידות בפני חומצות מפחיתות, ושניהם מסופקים תחת אותו מפרט סרגל כמו דרגות CP.

טיטניום-טוהר גבוה: איפה זה באמת שייך

טיטניום באמת -בטוהר גבוה, במובן של 99.99% (4N) או 99.999% (5N) מתכת, היא משפחת מוצרים שונה. הוא מיוצר בנפחים קטנים יחסית, בדרך כלל על ידי זיקוק יודיד או על ידי התכת קרן אלקטרונים-, והוא מסופק כמטיל, מטרה מקרטעת, יריעה או צורות מיוחדות ולא כמוט מבני. הסיבה לקיומו היא תוכן שיורי נמוך עבור תאי תהליך של מוליכים למחצה, יעדי תצהיר-דקים, רכיבי ואקום- אולטרה-גבוהים וציפויים אופטיים, שבהם עקבות ברזל ואלמנטים ביניים פוגעים באיכות הסרט. חומר כזה רך וחלש במידה ניכרת מ-CP Grade 2 ואין לו יתרון ביישומי מוט שירות מבניים או קורוזיביים-. שימוש בנתון של טוהר 4N כטיעון מכירה למוט הנדסי רגיל מצביע בצורה שגויה מהו המוצר.

הערות בחירה, עיבוד שבבי וריתוך

בחר לפי סביבה וטען תחילה.שירות מאכל בנקודות עומס מתונות לדרגה 2, דרגה 7 או דרגה 12; נקודות חוזק ספציפיות גבוהות יותר לדרגה 5 או כיתה 23; נקודות שירות-מוגבהות לסגסוגת ולא לדרגת CP, שמאבדת חוזק שימושי מעל 300 C בערך.

חמצן הוא מנוף הכוח.קונה שזקוק ל-550 MPa יכול לרוב לקבל שירות CP Grade 4 ולא סגסוגת, מה שמונע את העלות ואת קשיי העיבוד של Ti-6Al-4V.

עיבוד שבבי.טיטניום מוליך חום בצורה גרועה והעבודה-מתקשה במהירות. כלי עבודה חדים, הזנה גבוהה, מהירות נמוכה, נוזל קירור נדיב והגדרות קשיחות חיוניים. יש להסיר זיהום משטח עדין מכלי ברזל או נחושת לפני השירות בחומר אגרסיבי.

הַלחָמָה.ציוני CP ו-Ti-6Al-4V ניתנים לריתוך באמצעות ריתוך קשת טונגסטן בגז עם מיגון מלא של גז אינרטי של הבריכה המותכת, חומר המילוי החם והחרוז הנגרר. כל שינוי צבע גלוי מעיד על ספיגת חמצן או חנקן, מה שמשבר את הריתוך. מימן חייב להישמר מחוץ למפרק לחלוטין.

כבישה ופסיביות.מלפפון חמוץ חנקתי-הידרופלואורי מסיר את מארז האלפא המועשר בחמצן- הנוצר במהלך עבודה חמה ומשקם תחמוצת משטח נקייה. שלב זה אינו קוסמטי; זה משפיע ישירות על חיי העייפות.

תפיסות מוטעות נפוצות

"טיטניום טהור תמיד טוב מסגסוגת."ציוני CP מציעים עמידות בפני קורוזיה ויכולת צורה, לא חוזק גבוה. עבור מפרק הנושא 800 MPa, מוט סגסוגת אינו פשרה; זו הבחירה הנכונה.

"כיתה 1 פירושה טוהר הגבוה ביותר."לדרגה 1 יש את התוכן הביניים הנמוך ביותר מבין ארבע דרגות ה-CP, אבל היא אינה מתכת בעלת טוהר- גבוה במובן 4N, והיא גם החלשה ביותר.

"טוהר שווה עמידות בפני קורוזיה."ביצועי קורוזיה נשלטים על ידי כיתה וסביבה. הוספת 0.12-0.25% פלדיום (דרגה 7) משנה התנהגות בהפחתת חומצות הרבה יותר מאשר העלאת טוהר הבסיס עושה.

"כל מוט טיטניום תואם ביולוגי."התקני השתלה מסתמכים על דרגות ורמות ניקיון ספציפיות, כגון דרגה 2 או דרגה 4 עד ASTM F67 ו-Ti-6Al-4V ELI עד ASTM F136, יחד עם יכולת עקיבה מתועדת.

שאלות נפוצות

ש: האם מוטות טיטניום עשויים מטיטניום טהור?
לרוב, הם עשויים מטיטניום טהור מבחינה מסחרית בדרגות 1 עד 4, שהוא טיטניום לא ממוסג עם זיהומים מבוקרים. חלק גדול עשוי גם מסגסוגת Ti-6Al-4V. טיטניום 4N ו-5N בטוהר גבוה במיוחד משמש עבור מטרות וחלקי מוליכים למחצה, לא עבור מוט הנדסי כללי.

ש: מהי תכולת הטיטניום הטיפוסית של מוט דרגה 2?
דרגה 2 מוגדרת על ידי גבולות הטומאה המרביים שלו ולא מספר טוהר יחיד, אך בפועל חום תואם מכיל יותר מ-99% טיטניום, כאשר ברזל, חמצן, חנקן, פחמן ומימן נשמרים בגבולות ASTM B348.

ש: איך החמצן משנה את תכונות מוט טיטניום?
חמצן הוא מייצב אלפא חזק ומחזק בין תאי. העלאת חמצן מגבול דרגה 1 של 0.18% לגבול דרגה 4 של 0.40% מעלה את חוזק התפוקה המינימלי מ-138 MPa ל-483 MPa בעוד שההתארכות יורדת מ-24% ל-15%.

ש: מתי עלי לבחור בכיתה ה' במקום בכיתה ד'?
בחר דרגה 5 כאשר העיצוב זקוק ליותר מכ-550 MPa מתיחה או ביצועי עייפות ונוקשות טובים יותר, או כאשר טמפרטורת השירות היא מעל ל-300 C בערך. דרגה 4 נותרה עדיפה כאשר עמידות בפני קורוזיה, יכולת צורה קרה ויכולת עיבוד חשובים יותר מחוזק.

ש: האם מוט טיטניום עם שינוי צבע ריתוך גלוי מקובל?
לא. גוון כחול, סגול או אפור לאחר הריתוך מעיד על איסוף חמצן או חנקן באזור החם. זיהום זה משבר את החומר, ויש להסיר את האורך המושפע ולרתך מחדש- תחת מיגון מתאים.

ש: האם טוהר גבוה יותר הופך את מוט טיטניום ליותר עמיד בפני קורוזיה?
לא באופן שחשוב מבחינה מסחרית. עבור שירות כימי אגרסיבי, דרגת הקורוזיה נבחרה על ידי סגסוגת, למשל פלדיום-שנושא בדרגה 7 או מוליבדן-ניקל דרגה 12, במקום על ידי דחיפת טוהר הבסיס ל-4N או 5N.