1. Pagrindinė trejybė: kokie yra pagrindiniai filosofiniai ir kompoziciniai skirtumai tarp Gr2, Gr5 ir Gr7?
Pasirinkimas tarp 2, 5 ir 7 klasės yra pagrindinis pasirinkimas tarp trijų skirtingų titano klasių, kurių kiekviena sukurta tam tikram prioritetų rinkiniui: optimalus atsparumas korozijai, didžiausias stiprumas arba didžiausias atsparumas korozijai mažėjančioje aplinkoje.
ASTM B348 2 klasė: korozijai{2}}atsparus darbinis arkliukas (komerciniu požiūriu grynas - CP)
Filosofija: pateikti geriausią atsparumo korozijai, formavimo ir suvirinamumo derinį{0}}, išnaudojant įgimtas paties titano metalo savybes.
Sudėtis: tai nelegiruotas „komerciniu požiūriu grynas“ titanas. Jo stiprumas gaunamas iš intersticinių elementų, tokių kaip deguonis ir geležis, o ne iš didelių legiravimo priedų. Tai daugiau nei 99% titano.
Pagrindinė charakteristika: Puikus, lankstus ir lengvai gaminamas. Tai yra labiausiai paplitusi titano rūšis, naudojama pramonėje.
ASTM B348 5 klasė: didelio stiprumo čempionas (Ti-6Al-4V)
Filosofija: žymiai padidinti stiprumą ir išlaikyti gerą stiprumo{0}}svorio santykį su{1}}svoriu, leidžiant tam tikrus kompromisus dėl absoliutaus atsparumo korozijai ir gamybos galimybių.
Sudėtis: tai alfa{0}}beta lydinys, legiruotas su 6 % aliuminio (alfa stabilizatorius) ir 4 % vanadžio (beta stabilizatorius). Taip sukuriama dviejų-fazių mikrostruktūra, kuri gali būti termiškai{5}}apdorota.
Pagrindinė charakteristika: Dėl didelio stiprumo (beveik dvigubai didesnis už Gr2) jis yra plačiausiai naudojamas titano lydinys visame pasaulyje.
ASTM B348 7 klasė: korozijos specialistas (Pd-stabilizuotas)
Filosofija: padidinti CP titano atsparumą korozijai, ypač esant žemam -pH, ne-oksidacijai arba plyšiams, kai standartinis titanas gali būti jautrus.
Sudėtis: iš esmės tai 2 klasės (CP titanas) su nedideliu, bet labai svarbiu, 0,12–0,25 % paladžio (Pd) priedu.
Pagrindinė charakteristika: Paladžio priedas žymiai pagerina atsparumą korozijai redukuojančiose rūgštyse (pvz., sieros ir druskos rūgštyje) ir užtikrina puikų atsparumą plyšių korozijai.
Apibendrinant galima pasakyti, kad pagrindinis skirtumas yra toks: Gr2 – bendrai korozijai, Gr5 – didelio stiprumo ir Gr7 – stipriai/neįprastai korozijai.
2. Našumo matrica: kaip lyginamas šių klasių mechaninis stiprumas ir ką tai reiškia dizainui?
Mechaninis stiprumas yra pats dramatiškiausias skirtumas, tiesiogiai veikiantis sienelės storį, svorį ir pritaikymo galimybes.
2 klasė (CP Titanium):
Tipinės minimalios mechaninės savybės (pagal ASTM B348):
Tempimo stipris: 50 ksi (345 MPa)
Išeigos stiprumas (0,2 % poslinkis): 40 ksi (275 MPa)
Pailgėjimas: 20 %
Konstrukcijos reikšmė: dėl vidutinio stiprumo komponentų skerspjūviai bus storesni{0}} ir jie bus sunkesni, palyginti su Gr5, esant tokiai pat apkrovai. Jis skirtas korozijai-atspariam aptarnavimui esant mažam arba vidutiniam įtempimui, pvz., vamzdynų sistemoms, šilumokaičiams ir rezervuarams.
5 klasė (Ti-6Al-4V):
Tipinės minimalios mechaninės savybės (atkaitintos malūno sąlygos):
Tempiamasis stipris: 130 ksi (895 MPa)
Išeigos stiprumas (0,2 % poslinkis): 120 ksi (828 MPa)
Pailgėjimas: 10 %
Dizaino reikšmė: Dėl didelio stiprumo galima naudoti plonus, lengvus ir kietus komponentus. Tai labai svarbu aviacijos pramonėje (orlaivio korpuso komponentai, važiuoklė), kur kiekvienas sutaupytas kilogramas reiškia degalų efektyvumą, ir medicininiams implantams (klubo stiebams), kur implantas turi būti mažas, bet pakankamai stiprus, kad atlaikytų kūno apkrovas.
7 klasė (Pd-stabilizuotas CP titanas):
Mechaninės savybės: beveik identiškos 2 laipsnio. Mažas paladžio priedas nekeičia stiprumo ar lankstumo.
Tipinės minimalios mechaninės savybės:
Tempimo stipris: 50 ksi (345 MPa)
Išeiga: 40 ksi (275 MPa)
Pailgėjimas: 20 %
Projekto reikšmė: Jis pasirenkamas, kai korozijos aplinka yra per agresyvi Gr2, bet nereikia didelio Gr5 stiprumo. Dizaineriai gali naudoti tokias pačias matmenų specifikacijas kaip Gr2, tačiau žymiai pagerina korozijos efektyvumą.
Pasirinkimas aiškus: esant dideliam įtempimui, rinkitės Gr5; mažam įtempimui ir bendrai korozijai rinkitės Gr2; mažam įtempiui ir stipriai korozijai rinkitės Gr7.
3. Korozijos mūšis: kokioje konkrečioje aplinkoje rinkčiausi 7 klasę, o ne 2 klasę ar net 5 klasę?
Sprendimą lemia specifinė cheminė aplinka, ypač oksiduojančių ir redukuojančių medžiagų buvimas ir plyšių korozijos rizika.
2 klasė (puikiai tinka oksiduojančioms terpėms): 2 klasė ypač gerai veikia aplinkoje, kuri padeda stabilizuoti apsauginį oksido sluoksnį (TiO₂). Tai apima:
Jūros vanduo ir sūrymai
Azoto rūgštis ir chromo rūgštys
Chloro ir chlorito tirpalai
Jis gali būti jautrus plyšinei korozijai karštuose, koncentruotuose chloriduose ir bendrai korozijai ne-oksiduojančiose rūgštyse.
5 klasė (gera, bet žingsnis atsilieka nuo Gr2): nors Ti-6Al-4V bendras atsparumas korozijai yra geras, legiravimo elementai (Al, V) gali sukurti mikrogalvaninius elementus, todėl daugelyje aplinkų jis paprastai yra šiek tiek mažiau atsparus korozijai nei grynas titanas (Gr2). Tai nėra pagrindinis pasirinkimas, kai korozija yra pagrindinis dizaino veiksnys.
7 klasė (Atšiaurių sąlygų čempionas): Paladžio priedas veikia kaip katodinis modifikatorius, smarkiai sumažinantis korozijos greitį aplinkoje, kurioje Gr2 sugestų. Pasirinkite 7 klasę:
Redukuojančios rūgštys: pavyzdžiui, sieros rūgštis (H₂SO₄) ir druskos rūgštis (HCl), esant įvairioms koncentracijoms ir temperatūroms, kur Gr2 greitai korozuotų.
Plyšių korozija: siūlo daug didesnį atsparumą plyšių korozijai karšto chlorido naudojimo metu (pvz., po tarpikliais, nuosėdomis).
Fosforo rūgštis ir kiti ne{0}}oksiduojantys cheminiai procesai.
Tai yra aukščiausios kokybės pasirinkimas cheminio apdorojimo įrangai, kuri apdoroja daugybę rūgščių ir druskų, kur proceso sutrikimai gali sudaryti sąlygas sumažinti.
Praktinis pavyzdys: chemijos gamykloje šilumokaitis su švariu jūros vandeniu gali naudoti Gr2. Jei tas pats šilumokaitis naudojamas, kai retkarčiais užteršta rūgštimi arba atsiranda didelis įtrūkimas, nurodomas Gr7. Reaktyvinio variklio laikiklis, kuriame korozija yra antraeilė dėl stiprumo, naudotų Gr5.
4. Gamyba ir suvirinamumas: kuo skiriasi šių klasių suvirinimo ir apdirbimo charakteristikos?
Gamyba yra pagrindinis išlaidų veiksnys, todėl šios klasės kelia labai skirtingus iššūkius.
Apdirbamumas:
2 ir 7 klasės: kaip komerciniu požiūriu grynas titanas, šios klasės yra labiausiai apdirbamos iš trijų. Tačiau "apdorojamas" yra susijęs su kitu titanu; jie vis dar yra gumbuoti, turi prastą šilumos laidumą ir linkę tulžyti. Reikalingi aštrūs įrankiai, lėtas greitis ir didelis padavimo greitis. Gr2 ir Gr7 yra panašūs apdirbamumu.
5 klasė (Ti-6Al-4V): žinoma, kad tai sunku apdoroti. Didelis stiprumas ir prastas šilumos laidumas lemia dideles pjovimo jėgas ir itin didelę šilumos koncentraciją įrankio viršūnėje, todėl įrankis greitai nusidėvi. Dažnai manoma, kad mažiau nei 25 % apdirbamas kaip laisvai apdirbamas plienas. Tam reikia specializuotos įrankių geometrijos, standžios sąrankos ir dažnai aukšto slėgio aušinimo skysčio.
Suvirinamumas:
2 ir 7 klasės: puikiai. Šios klasės lengvai suvirinamos naudojant visus įprastus lankinio suvirinimo procesus (GTAW/TIG, GMAW/MIG). Svarbiausia yra griežtai laikytis tinkamo ekranavimo inertinėmis dujomis (argonu), siekiant apsaugoti suvirinimo zoną nuo atmosferos užteršimo. Nereikalingas po-suvirinimo terminis apdorojimas. Gr7 paladis neturi neigiamos įtakos suvirinamumui.
5 klasė: gerai, bet su išlygomis. Kadangi tai yra alfa-beta lydinys, greitas aušinimas po suvirinimo gali sukelti trapią martensitinę struktūrą karščio -veikiamoje zonoje (HAZ), o tai sumažina plastiškumą. Esant kritinėms reikmėms, po-suvirinimo įtempių mažinimo primygtinai rekomenduojama atkaitinti, kad būtų atkurtas kietumas ir sumažintas liekamasis įtempis. Aukščiausio-vientisumo aviacijos ir erdvės suvirinimo siūlėms gali būti atliktas visas tirpalo apdorojimas ir sendinimas.
5. Taikymo sritys: kokios yra tipinės „žudikiškos“ programos kiekvienai iš šių trijų klasių?
Jų unikalios savybės sustiprino jų vaidmenį konkrečiose,{0}}vertingose pramonės šakose.
2 klasė: Pramonės ir jūrų stuburas
Cheminis apdorojimas: kolonėlės, reaktoriai, šilumokaičiai ir vamzdynai chloro-šarmams, nitratams ir kitoms oksiduojančioms cheminėms medžiagoms gaminti.
Jūra ir jūra: jūros vandens vamzdynai, šilumokaičio vamzdžiai, korpuso komponentai ir stovai dėl puikaus atsparumo jūros vandeniui.
Energijos gamyba: Kondensatorių vamzdžiai ir kiti komponentai elektrinėse, naudojantys jūros vandenį aušinimui.
Architektūra: Stogo danga ir apkala ikoniškiems pastatams.
5 klasė: Aviacijos ir medicinos jėgainė
Orlaiviai ir erdvėlaiviai: lėktuvo korpuso komponentai (sparnų konstrukcijos, fiuzeliažo dalys), variklio ventiliatoriaus diskai, kompresoriaus mentės, važiuoklė ir erdvėlaivio slėginiai indai. Svorio taupymas yra svarbiausias dalykas.
Medicininiai implantai: dėl didelio stiprumo, atsparumo nuovargiui ir biologinio suderinamumo aukso standartas apkrovą{0}}nešintiems implantams, pvz., klubo ir kelio sąnarių protezams, stuburo suliejimo narveliams ir kaulų plokštelėms.
Didelio{0}}našumo automobiliai: švaistikliai, vožtuvai ir pakabos spyruoklės, skirtos lenktynėms ir aukščiausios klasės{1}}sportiniams automobiliams.
7 klasė: Nišos chemijos specialistas
Cheminis apdorojimas: tai yra pagrindinė jo sritis. Jis naudojamas:
Šilumokaičiai ir reaktoriai rūgščių (sieros, druskos, fosforo) gamybai.
Vamzdynai ir indai hidrometalurginiuose procesuose.
Įranga, kurioje chloro dujos gali būti šlapios arba jose gali būti priemaišų, sukuriančių redukuojančias sąlygas.
Plaušienos ir popieriaus pramonė: įranga, skirta ėsdinančioms balinimo priemonėms, tokioms kaip chloro dioksidas.
Bet koks pritaikymas: kur korozijos aplinka yra per agresyvi Gr2, tačiau didelis Gr5 stiprumas (ir didesnė kaina) nėra pateisinamas.
