ГР5 титанијумска шипка (Ти-6Ал-4В) – Увод у производ
Преглед
ГР5 титанијумска шипка(5. разред, кинеска ознакаТЦ4) је производ -форме шипке направљен од легуре Ти-6Ал-4В -, најчешће коришћене легуре титанијума на свету, која чини преко 50% укупне потрошње титанијума. Комбинује високу чврстоћу, ниску густину, одличну отпорност на корозију и добру могућност израде, што га чини стандардним материјалом за ваздухопловну, медицинску, поморску и индустријску примену високих{10}}учинака. ГР5 шипке се обично испоручују као топло ваљани, ковани или хладно вучени/брушени производи пречника од3 мм до 300+ мм, у дужинама до 6 метара или по потреби.
1. Хемијски састав (према АСТМ Б348 / АСТМ Ф136)
表格
| Елемент | Садржај (теж.%) | Функција |
|---|---|---|
| титанијум (Ти) | Стање (~90%) | Основни метал |
| алуминијум (Ал) | 5.5 – 6.75% | -стабилизатор; јача и побољшава перформансе на високим{1}температурама |
| ванадијум (В) | 3.5 – 4.5% | -стабилизатор; побољшава снагу, дуктилност и очвршћавање |
| гвожђе (Фе) | Мање или једнако 0,40% | Граница нечистоће |
| кисеоник (О) | Мање или једнако 0,20% | Јачање интерстицијалног (контролисано) |
| угљеник (Ц) | Мање или једнако 0,08% | Граница нечистоће |
| азот (Н) | Мање или једнако 0,05% | Граница нечистоће |
| водоник (Х) | Мање или једнако 0,015% | Граница нечистоће (критични ризик од кртости -) |
| итријум (И) | Мање или једнако 0,005% | Преостала граница |
2. Механичке особине (АСТМ Б348, жарено стање)
表格
| Имовина | Валуе |
|---|---|
| Затезна чврстоћа | Већа или једнака 895 МПа(обично 950–1100 МПа) |
| Граница течења | Већа или једнака 825 МПа(обично 850–1000 МПа) |
| Издужење | Веће или једнако 10% (обично 14–18%) |
| Смањење површине | Веће или једнако 25% |
| Тврдоћа | ~320–360 ХБ (≈ 34–38 ХРЦ) |
| Густина | 4,43 г/цм³(око 56% челика) |
| Модул еластичности | ~114 ГПа |
| Опсег топљења | ~1.600–1.670 степени |
| Сервисна температура | –250 степени до ~400 степени(дугорочни-) |
Послетретман раствором + старење (СТА), снага може да достигне 1.100–1.300 МПа -, што је повећање од ~20–30% у односу на жарено стање.
3. Физичка својства
表格
| Имовина | Валуе | Напомене |
|---|---|---|
| Однос снаге-и-тежине | Изузетно | Виши од већине челика и легура алуминијума |
| Топлотна проводљивост | 6.7 W/(m·K) | Ниска - топлота обраде се концентрише на алату |
| Топлотно ширење | 8.6 × 10⁻⁶/K | Ниска - добра стабилност димензија |
| Специфична топлота | ~560 Ј/(кг·К) | |
| Биокомпатибилност | Одлично | Није{0}}токсичан, у потпуности прихвата људско ткиво |
| Отпорност на корозију | Изванредан ТиО₂ пасивни филм | Морска вода, хлориди, оксидирајуће киселине, телесне течности |
| Магнетна својства | Није{0}}магнетна | Погодно за МРИ{0}}компатибилне уређаје |
4. Металуршке карактеристике
+ двофазна структура: Алуминијум стабилизује хексагоналну фазу; ванадијум стабилизује кубичну фазу-центрисану на телу (-трансус температура ≈ 980–1000 степени).
Термо{0}}лечиво: Фаза омогућаварешење + третман старењаза значајно повећање чврстоће - кључну предност у односу на комерцијално чист титанијум.
Контрола микроструктуре: Обрада у пољу + производи фине дуплекс (једнаке + трансформисане) структуре са најбољом равнотежом чврстоће, дуктилности и отпорности на замор.
Осетљивост: Сакупљање водоника мора бити строго контролисано (заваривање, кисељење, расхладна течност за машинску обраду); -садржај фазе се повећава на повишеним температурама - периодом топлог рада мора се управљати.
5. Процес производње
Топљење- Троструко вакуумско лучно претапање (ВАР) сунђерастог титанијума + Ал-В матичне легуре за хомогеност
Ковање/квар- Ингот кован у гредице у пољу или
Вруће ваљање / ковање шипке- Ваљани или ковани до коначног или скоро{1}}крајњег пречника (обично 700–950 степени)
Жарење- Жарење у млину на 700–850 степени ради враћања дуктилности
Хладно извлачење / брушење без центра(опционо) - За прецизне пречнике и завршну обраду површине
Исправљање- Окрените или притисните за исправљање
Површинска обрада- Машинска обрада/стругање, полирање или пескарење
Инспекција и тестирање- УТ детекција грешака, провере димензија, испитивање затезања, ПМИ, пенетрант боје - пун МТЦ (ЕН 10204 3.1/3.2) испоручен
6. Облици производа и толеранције
表格
| Форма | Опис | Типична толеранција |
|---|---|---|
| Вруће{0}}ваљана шипка | Као-ваљана површина, црна/оксидована | h11/h12 |
| Ковани бар | Бољи унутрашњи квалитет, већи пречници | По договору |
| Хладно вучена/брушена шипка | Светла површина, прецизне димензије | h8/h9/h10 |
| Огуљена/окренута шипка | Обрађена површина, уклоњен декарбонизовани/ -слој кућишта | h9/h11 |
| Безцентрална-приземна шипка | Огледало или прецизна завршна обрада за машинску обраду | h7/h8 |
Доступни површински услови:црни (као-ваљани), кисели, пескарени, токовани/брушени, полирани.
7. Кључне области примене
Ваздухопловство (највеће тржиште)
Компоненте конструкције авиона: рамови, конзоле, причвршћивачи
Делови мотора: лопатице компресора, дискови, вратила
Компоненте стајног трапа и актуатора
Чвориште ротора хеликоптера
Медицински
Хируршки имплантати: шрафови за кости, плоче, интрамедуларни ексери, уређаји за фиксацију кичме
Зубни имплантати и абутменти
Хируршки инструменти и готови алати
(Напомена: за трајне импланте, ЕЛИ верзија -Оцена 23 / Ти-6Ал-4В ЕЛИ- са нижим транзитивним огласима се често наводи према АСТМ Ф136)
Марине & Оффсхоре
Пропелерске осовине, подводни причвршћивачи, спојнице
Компоненте пумпе за морску воду, стабла вентила
Структурни делови{0}}опреме дубокоморске опреме
Индустриал & Енерги
Осовине хемијских постројења, мешалице, компоненте пумпи
Компоненте посуде{0}}под високим притиском
Дијелови за аутомобилске трке (окретне шипке, вентили)
Спортска опрема: рамови за бицикле, главе палица за голф, тениски рекети
8. Поређење: ГР5 у односу на шипке од чистог титанијума
表格
| Ставка | ГР2 (ТА2) Бар | ГР5 (ТЦ4) Бар |
|---|---|---|
| Тип | Комерцијално чист | + легура |
| Затезна чврстоћа | ~450–550 МПа | ~950–1100 МПа |
| Граница течења | ~350 МПа | ~850 МПа |
| Дуктилност | Више (ε веће или једнако 25%) | Умерено (ε веће или једнако 10–14%) |
| Отпорност на корозију | Одлично | Одлично (скоро-једнако) |
| Термичка обрада | Само жарење | Решење + старење доступно |
| Цост | Ниже | ~2–3× више |
| Најбоље за | Хемијска опрема, формирани делови | Ваздухопловство, медицина, делови великог{0}}оптерећења |
9. Релевантни стандарди
表格
| Стандард | Обим |
|---|---|
| АСТМ Б348 | Шипке и гредице - примарни стандард производа |
| АСТМ Ф67 / Ф136 | Хируршке оцене имплантата (Ф136 за Ти-6Ал-4В ЕЛИ) |
| АМС 4928 | Аероспаце бар, ковање и спецификација прстена |
| АСМЕ СБ348 | Верзија кода посуде под притиском |
| ГБ/Т 2965 | Кинески стандард за шипке од титанијума и легура титанијума |
| ДИН 3.7165 / ЕН 3.7164 | европске ознаке |
