GR5 Titanium Bar (Ti-6Al-4V) – Produktintroduksjon
Oversikt
GR5 titanstang(Klasse 5, kinesisk betegnelseTC4) er et bar-produkt laget av Ti-6Al-4V-legeringen -, den mest brukte titanlegeringen i verden, og står for over 50 % av det totale titanlegeringen. Den kombinerer høy styrke, lav tetthet, utmerket korrosjonsbestandighet og god fabrikasjonsevne, noe som gjør den til standardmaterialet for luftfart, medisinsk, marine og høyytelses industrielle applikasjoner. GR5-stenger leveres typisk som varmvalsede, smidde eller kaldtrukne/malte produkter med diametre fra3 mm til 300+ mm, i lengder opptil 6 meter eller etter behov.
1. Kjemisk sammensetning (i henhold til ASTM B348 / ASTM F136)
表格
| Element | Innhold (vekt%) | Funksjon |
|---|---|---|
| Titan (Ti) | Saldo (~90 %) | Uedelt metall |
| Aluminium (Al) | 5.5 – 6.75% | -stabilisator; styrker og forbedrer ytelsen ved høy-temperatur |
| Vanadium (V) | 3.5 – 4.5% | -stabilisator; forbedrer styrke, duktilitet og herdbarhet |
| Jern (Fe) | Mindre enn eller lik 0,40 % | Grense for urenheter |
| Oksygen (O) | Mindre enn eller lik 0,20 % | Styrking av interstitial (kontrollert) |
| Karbon (C) | Mindre enn eller lik 0,08 % | Grense for urenheter |
| Nitrogen (N) | Mindre enn eller lik 0,05 % | Grense for urenheter |
| Hydrogen (H) | Mindre enn eller lik 0,015 % | Urenhetsgrense (kritisk - skjørhetsrisiko) |
| Yttrium (Y) | Mindre enn eller lik 0,005 % | Restgrense |
2. Mekaniske egenskaper (ASTM B348, glødet tilstand)
表格
| Eiendom | Verdi |
|---|---|
| Strekkstyrke | Større enn eller lik 895 MPa(vanligvis 950–1100 MPa) |
| Flytestyrke | Større enn eller lik 825 MPa(vanligvis 850–1000 MPa) |
| Forlengelse | Større enn eller lik 10 % (vanligvis 14–18 %) |
| Reduksjon av areal | Større enn eller lik 25 % |
| Hardhet | ~320–360 HB (≈ 34–38 HRC) |
| Tetthet | 4,43 g/cm³(omtrent 56% av stål) |
| Elastisk modul | ~114 GPa |
| Smelteområde | ~1600–1670 grader |
| Servicetemperatur | –250 grader til ~400 grader(lang-sikt) |
Etterløsningsbehandling + aldring (STA), kan styrken nå 1 100–1 300 MPa - en ~20–30 % økning i forhold til den glødede tilstanden.
3. Fysiske egenskaper
表格
| Eiendom | Verdi | Notater |
|---|---|---|
| Styrke-til-vektforhold | Eksepsjonell | Høyere enn de fleste stål og aluminiumslegeringer |
| Termisk ledningsevne | 6.7 W/(m·K) | Lave - maskinvarmekonsentrater ved verktøyet |
| Termisk ekspansjon | 8.6 × 10⁻⁶/K | Lav - god dimensjonsstabilitet |
| Spesifikk varme | ~560 J/(kg·K) | |
| Biokompatibilitet | Glimrende | Ikke-giftig, fullstendig akseptert av menneskelig vev |
| Korrosjonsbestandighet | Enestående TiO₂ passiv film | Sjøvann, klorider, oksiderende syrer, kroppsvæsker |
| Magnetiske egenskaper | Ikke-magnetisk | Egnet for MR-kompatible enheter |
4. Metallurgiske egenskaper
+ to-fasestruktur: Aluminium stabiliserer den sekskantede fasen; vanadium stabiliserer kroppens-sentrerte kubikkfase (-transustemperatur ≈ 980–1000 grader).
Varmebehandles-: Fasen aktivererløsning + aldringsbehandlingfor betydelig styrkeøkning - en viktig fordel fremfor kommersielt rent titan.
Kontroll av mikrostruktur: Behandling i +-feltet produserer fine dupleks (likeaksede + transformerte) strukturer med den beste balansen mellom styrke, duktilitet og utmattelsesmotstand.
Følsomhet: Hydrogenoppsamling må være strengt kontrollert (sveising, beising, bearbeiding av kjølevæske); -faseinnholdet øker ved forhøyede temperaturer - varmt arbeidsvindu må administreres.
5. Produksjonsprosess
Smelting- Trippel vakuumbueomsmelting (VAR) av titansvamp + Al-V masterlegering for homogenitet
Smiing/sammenbrudd- Ingot smidd til blokker i eller +-feltet
Varmvalsing / smiing til stang- Valset eller smidd til endelig eller nesten -endelig diameter (vanligvis 700–950 grader)
Gløding- Fresgløding ved 700–850 grader for å gjenopprette duktiliteten
Kaldtegning / senterløs sliping(valgfritt) - For presisjonsdiametre og overflatebehandlinger
Retting- Roterende eller trykkretting
Overflatebehandling- Maskinering/dreiing, polering eller sandblåsing
Inspeksjon og testing- UT-feildeteksjon, dimensjonssjekker, strekktesting, PMI, fargepenetrant - full MTC (EN 10204 3.1/3.2) leveres
6. Produktformer og toleranser
表格
| Skjema | Beskrivelse | Typisk toleranse |
|---|---|---|
| Varm-valset bar | Som-valset overflate, svart/oksidert | h11/h12 |
| Smidd stang | Bedre innvendig kvalitet, større diametre | Per avtale |
| Kald-tegnet / slipt stang | Lys overflate, nøyaktige dimensjoner | h8/h9/h10 |
| Avskallet/dreid stang | Maskinert overflate, fjernet avkullet/ -huslag | h9/h11 |
| Senterløs-jordstang | Speil eller presisjonsfinish for maskinering | h7/h8 |
Overflateforhold tilgjengelig:svart (som-valset), syltet, sandblåst, dreid/slipt, polert.
7. Viktige bruksområder
Luftfart (størst marked)
Strukturelle komponenter for fly: rammer, braketter, festemidler
Motordeler: kompressorblader, skiver, aksler
Landingsutstyr og aktuatorkomponenter
Helikopterrotornav
Medisinsk
Kirurgiske implantater: beinskruer, plater, intramedullære spiker, spinal fikseringsenheter
Tannimplantater og abutments
Kirurgiske instrumenter og verktøyemner
(Merk: for permanente implantater, ELI-versjonen -Grad 23 / Ti-6Al-4V ELI- med lavere mellomliggende annonser er ofte spesifisert i henhold til ASTM F136)
Marine og offshore
Propellaksler, undervannsfester, koblinger
Sjøvannspumpekomponenter, ventilstammer
Strukturelle deler av-dypvannsutstyr
Industri og energi
Kjemiske anleggssjakter, røreverk, pumpekomponenter
Høytrykksbeholderkomponenter
Bilracingdeler (koblingsstenger, ventiler)
Sportsutstyr: sykkelrammer, golfkøllehoder, tennisracketer
8. Sammenligning: GR5 vs. Pure Titanium Bars
表格
| Punkt | GR2 (TA2) Bar | GR5 (TC4) Bar |
|---|---|---|
| Type | Kommersielt ren | + legering |
| Strekkstyrke | ~450–550 MPa | ~950–1100 MPa |
| Flytestyrke | ~350 MPa | ~850 MPa |
| Duktilitet | Høyere (ε større enn eller lik 25%) | Moderat (ε større enn eller lik 10–14 %) |
| Korrosjonsbestandighet | Glimrende | Utmerket (nesten-lik) |
| Varmebehandling | Kun gløding | Løsning + aldring tilgjengelig |
| Koste | Senke | ~2–3× høyere |
| Best for | Kjemisk utstyr, formede deler | Luftfarts-, medisinske,-deler med høy belastning |
9. Relevante standarder
表格
| Standard | Omfang |
|---|---|
| ASTM B348 | Barer og billets - den primære produktstandarden |
| ASTM F67 / F136 | Kirurgiske implantatkvaliteter (F136 for Ti-6Al-4V ELI) |
| AMS 4928 | Luftfartsstang, smiing og ringspesifikasjon |
| ASME SB348 | Trykkbeholderkodeversjon |
| GB/T 2965 | Kinesisk standard for titan og titanlegeringsstenger |
| DIN 3.7165 / EN 3.7164 |
Europeiske betegnelser
|
