GR5 Titanijumska šipka (Ti-6Al-4V) - Uvod u proizvod
Pregled
GR5 titanijumska šipka(5. razred, kineska oznakaTC4) je u obliku šipke -proizvod napravljen od legure Ti-6Al-4V -, najšire korištene legure titanijuma na svijetu, koja čini preko 50% ukupne potrošnje titanijuma. Kombinira visoku čvrstoću, nisku gustinu, odličnu otpornost na koroziju i dobru mogućnost izrade, što ga čini standardnim materijalom za zračnu, medicinsku, pomorsku i industrijsku primjenu visokih{10}}učinaka. GR5 šipke se obično isporučuju kao toplo valjani, kovani ili hladno vučeni/brušeni proizvodi prečnika od3 mm do 300+ mm, u dužinama do 6 metara ili po potrebi.
1. Hemijski sastav (prema ASTM B348 / ASTM F136)
表格
| Element | Sadržaj (tež.%) | Funkcija |
|---|---|---|
| titanijum (Ti) | Stanje (~90%) | Osnovni metal |
| aluminijum (Al) | 5.5 – 6.75% | -stabilizator; jača i poboljšava performanse na visokim{1}temperaturama |
| vanadijum (V) | 3.5 – 4.5% | -stabilizator; poboljšava čvrstoću, duktilnost i kaljivost |
| željezo (Fe) | Manje ili jednako 0,40% | Granica nečistoće |
| kiseonik (O) | Manje ili jednako 0,20% | Jačanje međuprostora (kontrolirano) |
| ugljik (C) | Manje ili jednako 0,08% | Granica nečistoće |
| dušik (N) | Manje ili jednako 0,05% | Granica nečistoće |
| Vodik (H) | Manje ili jednako 0,015% | Granica nečistoće (kritični rizik od krtosti -) |
| itrijum (Y) | Manje ili jednako 0,005% | Preostala granica |
2. Mehanička svojstva (ASTM B348, žareno stanje)
表格
| Nekretnina | Vrijednost |
|---|---|
| Zatezna čvrstoća | Veća ili jednaka 895 MPa(obično 950–1100 MPa) |
| Granica tečenja | Veća ili jednaka 825 MPa(obično 850-1.000 MPa) |
| Izduženje | Veće ili jednako 10% (obično 14-18%) |
| Smanjenje površine | Veće ili jednako 25% |
| Tvrdoća | ~320–360 HB (≈ 34–38 HRC) |
| Gustina | 4,43 g/cm³(oko 56% čelika) |
| Modul elastičnosti | ~114 GPa |
| Opseg topljenja | ~1.600–1.670 stepeni |
| Servisna temperatura | –250 stepeni do ~400 stepeni(dugotrajno) |
Poslijetretman rastvorom + starenje (STA), snaga može doseći 1,100-1,300 MPa - ~20-30% povećanje u odnosu na žareno stanje.
3. Fizička svojstva
表格
| Nekretnina | Vrijednost | Bilješke |
|---|---|---|
| Odnos snage-i-težine | Izuzetno | Viši od većine čelika i aluminijskih legura |
| Toplotna provodljivost | 6.7 W/(m·K) | Nizak - koncentrat toplote obrade na alatu |
| Toplotna ekspanzija | 8.6 × 10⁻⁶/K | Niska - dobra dimenzionalna stabilnost |
| Specifična toplota | ~560 J/(kg·K) | |
| Biokompatibilnost | Odlično | Ne-toksičan, u potpunosti prihvaćen od strane ljudskog tkiva |
| Otpornost na koroziju | Izvanredan TiO₂ pasivni film | Morska voda, hloridi, oksidirajuće kiseline, tjelesne tečnosti |
| Magnetna svojstva | Nije-magnetna | Pogodno za MRI{0}}kompatibilne uređaje |
4. Metalurške karakteristike
+ dvofazna struktura: Aluminij stabilizira heksagonalnu fazu; vanadijum stabilizuje kubičnu fazu-centriranu na telu (-transus temperatura ≈ 980–1000 stepeni).
Termička{0}}tretman: Faza omogućavarješenje + tretman starenjaza značajan dobitak na čvrstoći - ključna prednost u odnosu na komercijalno čisti titanijum.
Kontrola mikrostrukture: Obrada u polju + proizvodi fine dupleks (jednake + transformisane) strukture sa najboljom ravnotežom čvrstoće, duktilnosti i otpornosti na zamor.
Osjetljivost: Sakupljanje vodonika mora biti strogo kontrolisano (zavarivanje, kiseljenje, rashladna tečnost za mašinsku obradu); -sadržaj faze se povećava na povišenim temperaturama - period vrućeg radnog vremena se mora upravljati.
5. Proces proizvodnje
Topljenje- Trostruko vakuumsko lučno topljenje (VAR) spužvastog titanijuma + Al-V master legure za homogenost
Kovanje/kvar- Ingot kovan u gredice u polju ili
Vruće valjanje / kovanje na šipku- Valjani ili kovani do konačnog ili skoro{1}}konačnog prečnika (obično 700–950 stepeni)
Žarenje- Žarenje u mlinu na 700–850 stepeni radi vraćanja duktilnosti
Hladno izvlačenje / brušenje bez centra(opciono) - Za precizne prečnike i završnu obradu površine
Ispravljanje- Rotirajte ili pritisnite za ispravljanje
Površinska obrada- Mašinska obrada/struganje, poliranje ili pjeskarenje
Inspekcija i testiranje- UT detekcija grešaka, provjere dimenzija, ispitivanje zatezanja, PMI, penetrant boje - puni MTC (EN 10204 3.1/3.2) isporučen
6. Oblici proizvoda i tolerancije
表格
| Forma | Opis | Tipična tolerancija |
|---|---|---|
| Vruće{0}}valjana šipka | Kao-valjana površina, crna/oksidirana | h11/h12 |
| Kovani bar | Bolji unutrašnji kvalitet, veći prečnici | Po dogovoru |
| Hladno vučena/brušena šipka | Svijetla površina, precizne dimenzije | h8/h9/h10 |
| Oguljena/okrenuta šipka | Obrađena površina, uklonjen dekarbonizirani/ -sloj kućišta | h9/h11 |
| Bezcentralna-prizemna šipka | Ogledalo ili precizna završna obrada za mašinsku obradu | h7/h8 |
Dostupni površinski uslovi:crni (kao -valjani), kiseli, pjeskareni, točeni/brušeni, polirani.
7. Ključna područja primjene
Vazduhoplovstvo (najveće tržište)
Konstrukcijske komponente aviona: okviri, nosači, pričvršćivači
Dijelovi motora: lopatice kompresora, diskovi, osovine
Komponente stajnog trapa i aktuatora
Čvorište rotora helikoptera
Medicinski
Hirurški implantati: koštani vijci, ploče, intramedularni ekseri, uređaji za fiksaciju kičme
Zubni implantati i abutmenti
Hirurški instrumenti i gotovi alati
(Napomena: za trajne implantate, ELI verzija -Grade 23 / Ti-6Al-4V ELI- sa nižim međuprostornim oglasima se često navodi prema ASTM F136)
Marine & Offshore
Propeler, podvodni pričvršćivači, spojnice
Komponente pumpe za morsku vodu, vretena ventila
Strukturni dijelovi dubokomorske{0}}opreme
Industrija i energija
Osovine hemijskih postrojenja, mešalice, komponente pumpi
Komponente posude{0}}pod visokim pritiskom
Dijelovi za automobilske utrke (klipnjače, ventili)
Sportska oprema: ramovi za bicikle, glave palica za golf, teniski reketi
8. Poređenje: GR5 u odnosu na šipke od čistog titana
表格
| Stavka | GR2 (TA2) Bar | GR5 (TC4) Bar |
|---|---|---|
| Tip | Komercijalno čist | + legura |
| Zatezna čvrstoća | ~450–550 MPa | ~950–1100 MPa |
| Granica tečenja | ~350 MPa | ~850 MPa |
| Duktilnost | Više (ε veće od ili jednako 25%) | Umjereno (ε veće ili jednako 10–14%) |
| Otpornost na koroziju | Odlično | Odlično (skoro{0}}jednako) |
| Termička obrada | Samo žarenje | Dostupno rješenje + starenje |
| Troškovi | Niže | ~2–3× više |
| Najbolje za | Hemijska oprema, formirani dijelovi | Vazdušni, medicinski,{0}}dijelovi sa velikim opterećenjem |
9. Relevantni standardi
表格
| Standard | Obim |
|---|---|
| ASTM B348 | Šipke i gredice - primarni standard proizvoda |
| ASTM F67 / F136 | Hirurške ocjene implantata (F136 za Ti-6Al-4V ELI) |
| AMS 4928 | Aerospace bar, kovanje i specifikacija prstena |
| ASME SB348 | Verzija koda posude pod pritiskom |
| GB/T 2965 | Kineski standard za šipke od titanijuma i legura titanijuma |
| DIN 3.7165 / EN 3.7164 | evropske oznake |
