Full de titani de grau 3: què és realment GR3
La làmina de titani de grau 3 (GR3) és atitani comercialment pur i no aliatproducte, no un aliatge bi-com ara el grau 5 (Ti-6Al-4V). ASTM B265 el controla juntament amb els graus 1, 2 i 4, i aquests quatre graus formen una escala de força senzilla impulsada principalment per oxigen intersticial. El grau 1 és el més suau i formable, el grau 4 el més fort i menys dúctil, i el grau 3 es troba al mig. Aquesta posició mitjana és la raó per la qual la làmina GR3 laminada en calent s'especifica tan sovint en la fabricació química, mèdica, marina i de dessalinització: proporciona substancialment més resistència a la fluència que el grau 2, alhora que conserva prou allargament per a rodar, doblegar, bridar i embutir profundament.
Un error freqüent en els documents de contractació és descriure GR3 com un aliatge de titani. GR3 no conté cap addició deliberada d'alumini o vanadi, i les seves propietats provenen de l'oxigen, nitrogen i ferro que es mantenen dins dels límits ASTM B265. Si un dibuix demana una làmina de tracció de 900 MPa, la resposta correcta és el grau 5 o el grau 23 en lloc de GR3.
Composició química i propietats mecàniques
ASTM B265 estableix els nivells màxims intersticials i de ferro per a cada grau comercialment pur. Els intersticials són efectivament els elements d'aliatge del titani no aliat, de manera que augmentar l'oxigen del 0,18% al 0,35% és el que converteix el comportament de grau 1 en un comportament de grau 3.
| Grau | Oxigen, % màxim | Nitrogen, % màxim | Carboni, % màxim | Planxa, % màxim | Hidrogen, % màxim |
|---|---|---|---|---|---|
| Grau 1 | 0.18 | 0.03 | 0.08 | 0.20 | 0.015 |
| Grau 2 | 0.25 | 0.03 | 0.08 | 0.30 | 0.015 |
| Grau 3 | 0.35 | 0.05 | 0.10 | 0.30 | 0.015 |
| Grau 4 | 0.40 | 0.05 | 0.10 | 0.50 | 0.015 |
A continuació s'enumeren els resultats de temperatura{0}}mínims típics de la temperatura ambient per a làmines i plaques recuits. Els valors s'apliquen al producte acabat després del recuit especificat, i són mínims en lloc de mitjanes típiques de molí, de manera que un proveïdor ha d'informar dels resultats reals de les proves.
| Grau | Resistència a la tracció, min | Límit de fluència, mín | Elongació, min |
|---|---|---|---|
| Grau 1 | 240 MPa | 138 MPa | 24 % |
| Grau 2 | 345 MPa | 275 MPa | 20 % |
| Grau 3 | 450 MPa | 380 MPa | 18 % |
| Grau 4 | 550 MPa | 483 MPa | 15 % |
Per a GR3, les conseqüències pràctiques són una resistència a la tracció mínima de 450 MPa, una resistència elàstica mínima de 380 MPa i un allargament mínim del 18 per cent. La densitat és de 4,51 g/cm3, el punt de fusió és d'uns 1668 C, el mòdul elàstic d'aproximadament 105 GPa i la conductivitat tèrmica a prop de 21,9 W/(m K). Aquestes xifres expliquen la lògica de selecció de graus: GR3 dóna al voltant d'un 38 per cent més de força de fluència que el grau 2 alhora que manté la ductilitat útil.
Procés de laminació en calent i estat del producte
La laminació en calent s'utilitza quan el gruix requerit supera el que la laminació en fred pot oferir econòmicament, normalment per sobre de 4 mm a 5 mm, i també és la ruta per a la placa ampla. La llosa o el lingot s'escalfa al camp beta o alfa{3}}beta superior, s'enrotlla en diverses passades, després es recuit i es descalcifica. La reducció de gruix per passada és limitada perquè el treball de titani s'endureix ràpidament i la seva baixa conductivitat tèrmica manté la superfície fresca mentre el nucli es manté calent, de manera que s'han de controlar el programa de rotllo i els passos de reescalfament per evitar voltes superficials i esquerdes de vora.
Recuit i en vinagre (AP):la condició de lliurament predeterminada, amb una superfície gris mat lliure d'òxid{0}} produïda per decapat àcid després del recuit; apte per conformar i soldar.
Laminat en calent, recuit, sense-decapat:una superfície d'escala de molí-fosca utilitzada on la peça s'ha de mecanitzar o granallar després.
Esmolat o polit:Full de gruix-controlat per a juntes, serveis mèdics i de buit on els defectes superficials controlen la vida útil a la fatiga.
Recuit brillant:produït sota atmosfera protectora per a una superfície neta sense decapat, principalment en material més prim.
ASTM B265 cobreix xapes, tires i plaques d'aproximadament 0,4 mm fins a 100 mm de gruix, i JIS H4600 i GB/T 3620.1 proporcionen els marcs japonesos i xinesos corresponents per als mateixos graus comercialment purs. A GB/T 3620.1 les designacions comercialment pures són TA1, TA2, TA3 i TA4, que corresponen als graus ASTM 1 a 4 respectivament; TA3 és l'equivalent xinès habitual de GR3 i sovint és la nota citada als dibuixos nacionals.
Interval de subministrament estàndard i dimensions
Els proveïdors de làmines GR3 laminades en calent normalment comenten un sobre en lloc d'una mida única, i l'amplada possible es redueix a mesura que augmenta el gruix a causa dels límits de càrrega del laminador.
| Item | Gamma típica | Notes |
|---|---|---|
| Gruix | 0,5 mm a 30 mm | El material per sota de 0,5 mm és normalment una cinta laminat en fred |
| Amplada | 600 mm a 2500 mm | La placa més ampla es cotitza per consulta |
| Longitud | 1000 mm a 3000 mm | Tallat a la longitud, o subministrat com a bobina per a làmina fina |
| Tolerància | Segons ASTM B265 / JIS H4600 | Toleràncies de gruix, amplada, comba i planitud |
| Condició de vora | Vora del molí, escletxa, esquilada | Vores escletxades i desbarbades per a línies de soldadura |
Aplicacions de la làmina de titani GR3 laminat en calent
Equips químics i petroquímics:revestiments de recipients a pressió, interiors de columnes, làmines de tubs d'intercanviador de calor i recipients de reacció que manipulen clorurs, àcids oxidants i hipoclorit.
Dessalinització i marina:carcassa de l'evaporador, placa de manipulació de salmorra i components de canonades d'aigua de mar on el grau 2 seria de resistència marginal.
Medicina i farmacèutica:bastidors d'equips, suports i maquinari sense -implant que requereixen resistència a la corrosió i neteja en autoclau.
Electrònica i electroquímica:plaques d'elèctrodes, cistelles d'ànodes, màquines de revestiment i components-que porten corrent on el grau d'oxigen més alt sigui acceptable.
Enginyeria aeroespacial i general:suports, suports de conductes i parts no-crítiques de la cèl·lula on no es requereix una rigidesa o resistència de grau 5.
El fil comú és una força moderada combinada amb una excel·lent resistència a la picadura de clorur i a la corrosió per esquerdes, a més d'una pel·lícula d'òxid passiu que es torna a-formar immediatament després de rascar.
Com especificar i inspeccionar el full GR3
Una especificació de compra viable per a la làmina GR3 indica l'estàndard, el grau, la condició, les dimensions i els requisits de prova conjuntament, perquè una comanda ambigua és la causa habitual del material rebutjat.
Estàndard i grau:ASTM B265 Grau 3, JIS H4600 Classe 3 o GB/T 3620.1 TA3, citat explícitament.
Condició:recuit i decapat, recuit i descalcificat, mòlt o recuit brillant.
Dimensions:gruix amb classe de tolerància, amplada, longitud i condició de vora.
Prova:prova de tensió per lot, anàlisi química, duresa quan s'acordi i inspecció per ultrasons de la placa utilitzada en servei de pressió.
Documentació:certificat de prova de molí amb número de calor traçable a la bobina o placa, més informe d'inspecció dimensional.
A la recepció, verifiqueu el número de calor amb el certificat, mesureu el gruix en diversos punts de l'amplada, comproveu la planitud i la curvatura i confirmeu que la superfície està lliure de voltes, inclusions d'escala i marques de mòlta profundes. El titani no és magnètic, de manera que la verificació del material es basa en l'anàlisi química o la classificació-de corrents de Foucault en lloc de la classificació magnètica.
Preguntes freqüents
P: El titani de grau 3 és un aliatge o un metall comercialment pur?
GR3 és titani comercialment pur. No té cap addició d'aliatge deliberada; l'oxigen i altres intersticials dins dels límits ASTM B265 proporcionen la diferència de força respecte al grau 2.
P: Quina diferència hi ha entre el grau 2 i el grau 3?
El grau 3 permet fins a un 0,35 per cent d'oxigen contra un 0,25 per cent per al grau 2, augmentant la resistència a la tracció mínima de 345 MPa a 450 MPa i la resistència mínima elàstica de 275 MPa a 380 MPa, mentre que l'allargament cau del 20 per cent al 18 per cent.
P: Quins estàndards cobreixen la làmina de titani GR3 laminat en calent?
ASTM B265, JIS H4600 i GB/T 3620.1 són les referències habituals, amb TA3 com l'equivalent xinès comercialment pur de la composició de grau 3.
P: Quin rang de gruix està disponible normalment?
La làmina GR3 laminat en calent es subministra normalment d'uns 0,5 mm a 30 mm de gruix, amb una amplada de 600 mm a 2500 mm i longituds de tall de 1000 mm a 3000 mm.
P: Es pot soldar la làmina GR3?
Sí. GR3 es solda fàcilment mitjançant mètodes d'arc de tungstè de gas i plasma, sempre que la piscina fosa i el metall calent estiguin protegits per gas inert i la junta estigui neta i lliure d'òxids-. Generalment s'utilitza metall d'aportació de resistència igual o lleugerament inferior.
P: Quan s'ha de seleccionar el grau 5 en lloc del grau 3?
Trieu el grau 5 o un altre aliatge quan el disseny necessiti una resistència a la tracció molt superior a 450 MPa, quan es requereixi una resistència a la temperatura-elevada o quan l'estalvi de pes justifiqui el major cost i la menor conformabilitat d'un grau d'aliatge.
