Титановий злиток GR5 (Ti-6Al-4V) – представлення продукту
Огляд
Титановий брусок GR5(5 клас, китайське позначенняTC4) – це продукт у формі бруска, виготовлений зі сплаву Ti-6Al-4V -, який є найпоширенішим титановим сплавом у світі, на який припадає понад 50% загального споживання титану. Він поєднує в собі високу міцність, низьку щільність, чудову стійкість до корозії та гарну технологічність, що робить його стандартним матеріалом для аерокосмічного, медичного, морського та високо-промислового застосування. Прутки GR5 зазвичай постачаються у вигляді гарячекатаних, кованих або холоднотягнутих/шліфованих виробів діаметром відвід 3 мм до 300+ мм, довжиною до 6 метрів або за потреби.
1. Хімічний склад (згідно ASTM B348 / ASTM F136)
表格
| елемент | Вміст (мас.%) | функція |
|---|---|---|
| Титан (Ti) | Баланс (~90%) | Основний метал |
| Алюміній (Al) | 5.5 – 6.75% | -стабілізатор; зміцнює та покращує ефективність-при високих температурах |
| Ванадій (V) | 3.5 – 4.5% | -стабілізатор; покращує міцність, пластичність і загартовуваність |
| Залізо (Fe) | Менше або дорівнює 0,40% | Межа домішок |
| Кисень (O) | Менше або дорівнює 0,20% | Посилення інтерстиціального (контрольованого) |
| Вуглець (C) | Менше або дорівнює 0,08% | Межа домішок |
| Азот (N) | Менше або дорівнює 0,05% | Межа домішок |
| водень (H) | Менше або дорівнює 0,015% | Обмеження домішок (критичний - ризик окрихчення) |
| Ітрій (Y) | Менше або дорівнює 0,005% | Залишкова межа |
2. Механічні властивості (ASTM B348, відпалений стан)
表格
| Власність | Значення |
|---|---|
| Міцність на розрив | Більше або дорівнює 895 МПа(зазвичай 950–1100 МПа) |
| Межа текучості | Більше або дорівнює 825 МПа(зазвичай 850–1000 МПа) |
| Подовження | Більше або дорівнює 10% (зазвичай 14–18%) |
| Зменшення площі | Більше або дорівнює 25% |
| Твердість | ~320–360 HB (≈ 34–38 HRC) |
| Щільність | 4,43 г/см³(близько 56% сталі) |
| Модуль пружності | ~114 ГПа |
| Діапазон плавлення | ~1600–1670 градусів |
| Температура експлуатації | –250 градусів до ~400 градусів(довго-строковий) |
післялікування розчином + старіння (STA), міцність може досягати 1100–1300 МПа -, що становить приблизно 20–30% збільшення порівняно з умовами відпалу.
3. Фізичні властивості
表格
| Власність | Значення | Примітки |
|---|---|---|
| Співвідношення міцності-до-ваги | Винятковий | Вище, ніж у більшості сталей і алюмінієвих сплавів |
| Теплопровідність | 6.7 W/(m·K) | Низька - теплота обробки концентрується на інструменті |
| Теплове розширення | 8.6 × 10⁻⁶/K | Низька - хороша стабільність розмірів |
| Питома теплоємність | ~560 Дж/(кг·K) | |
| біосумісність | Чудово | Не-токсичний, повністю сприймається тканинами людини |
| Стійкість до корозії | Чудова пасивна плівка TiO₂ | Морська вода, хлориди, кислоти-окислювачі, рідини організму |
| Магнітні властивості | Не-магнітний | Підходить для МРТ-сумісних пристроїв |
4. Металургійна характеристика
+ дво-фазна структура: Алюміній стабілізує гексагональну фазу; ванадій стабілізує кубічну-фазу з центром тіла (-температура трансусу ≈ 980–1000 градусів).
Піддається термо-обробці: Фаза вмикаєтьсярішення + лікування старіннядля значного збільшення міцності -, що є ключовою перевагою перед комерційно чистим титаном.
Контроль мікроструктури: Обробка в полі + створює тонкі дуплексні (рівновісні + трансформовані) структури з найкращим балансом міцності, пластичності та стійкості до втоми.
Чутливість: Поглинання водню має суворо контролюватися (зварювання, травлення, охолоджуюча рідина для обробки); -вміст фази збільшується при підвищених температурах - вікном гарячої обробки необхідно керувати.
5. Виробничий процес
плавлення- Потрійний вакуумно-дуговий переплав (VAR) губчастого титану + Al-V лигатура для однорідності
Кування/розбивка- Злиток, викуваний у заготовки, у полі або +
Гаряча прокатка / кування в пруток- Прокатаний або кований до кінцевого або майже{1}}кінцевого діаметра (зазвичай 700–950 градусів)
Відпал- Млинний відпал при 700–850 градусах для відновлення пластичності
Холодне волочіння / безцентрове шліфування(необов’язково) - Для точних діаметрів і обробки поверхні
Випрямлення- Обертове або пресове випрямлення
Обробка поверхні- Механічна/токарна обробка, полірування чи піскоструминна обробка
Перевірка та тестування- УЗ дефектоскопія, перевірка розмірів, випробування на розтяг, PMI, пенетрант - повний MTC (EN 10204 3.1/3.2) постачається
6. Форми продукту та допуски
表格
| Форма | опис | Типова толерантність |
|---|---|---|
| Гарячекатаний пруток | Як-катана поверхня, чорна/оксидована | h11/h12 |
| Кований брус | Краща внутрішня якість, більші діаметри | За домовленістю |
| Холоднотягнутий/шліфований брусок | Яскрава поверхня, точні розміри | h8/h9/h10 |
| Очищений/точений брусок | Механічно оброблена поверхня, видалений обезуглерожений/-шаровий корпус | h9/h11 |
| Безцентрова{0}}брусок | Дзеркальна або точна обробка для обробки | h7/h8 |
Доступні умови поверхні:чорний (як-катаний), травлений, піскоструминний, точений/шліфований, полірований.
7. Основні сфери застосування
Аерокосмічна промисловість (найбільший ринок)
Компоненти конструкції літака: рами, кронштейни, кріплення
Деталі двигуна: лопатки компресора, диски, вали
Деталі шасі та приводу
Втулки гвинта вертольота
Медичний
Хірургічні імплантати: кісткові гвинти, пластини, інтрамедулярні цвяхи, апарати для фіксації хребта
Фіксатори та абатменти для зубних імплантатів
Хірургічні інструменти та заготовки інструментів
(Примітка: для постійних імплантатів версія ELI -Клас 23 / Ti-6Al-4V ELI- із нижчими проміжними елементами часто вказується згідно з ASTM F136)
Морський і офшорний
Карданні вали, підводні кріплення, муфти
Компоненти насоса морської води, штоки клапанів
Структурні частини-глибоководного обладнання
Промисловість та енергетика
Шахти хімічних заводів, мішалки, компоненти насосів
Компоненти посудини високого{0}}тиску
Автомобільні гоночні частини (шатуни, клапани)
Спортивний інвентар: велосипедні рами, головки ключок для гольфу, тенісні ракетки
8. Порівняння: GR5 проти чистого титану
表格
| Пункт | GR2 (TA2) Бар | GR5 (TC4) Бар |
|---|---|---|
| Тип | Комерційно чистий | + сплав |
| Міцність на розрив | ~450–550 МПа | ~950–1100 МПа |
| Межа текучості | ~350 МПа | ~850 МПа |
| Пластичність | Вище (ε більше або дорівнює 25%) | Помірний (ε більше або дорівнює 10–14%) |
| Стійкість до корозії | Чудово | Відмінно (майже-рівно) |
| Теплова обробка | Тільки відпал | Доступне рішення + старіння |
| Вартість | Нижній | ~2–3× вище |
| Найкраще для | Хімічне обладнання, фасонні частини | Аерокосмічні, медичні, високо{0}}навантажувальні частини |
9. Відповідні стандарти
表格
| Стандартний | Область застосування |
|---|---|
| ASTM B348 | Прутки та заготовки - основний стандарт продукції |
| ASTM F67 / F136 | Класи хірургічних імплантатів (F136 для Ti-6Al-4V ELI) |
| AMS 4928 | Технічні характеристики аерокосмічного прутка, кування та кілець |
| ASME SB348 | Версія коду посудини під тиском |
| GB/T 2965 | Китайський стандарт на титан і титанові сплави |
| DIN 3.7165 / EN 3.7164 |
Європейські позначення
|










