Titane de grade 5 par rapport aux autres qualités de titane : propriétés, résistance et sélection

Les qualités de titane se répartissent en deux familles. Les qualités commercialement pures 1 à 4 sont du titane non allié dont la résistance est contrôlée principalement par la teneur en oxygène interstitiel et en fer, avec des limites fixées par la norme ASTM B265. Les qualités d'alliage ajoutent des éléments tels que l'aluminium et le vanadium ; Le grade 5 (Ti-6Al-4V), le grade 9 (Ti-3Al-2,5V) et le grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) sont les plus largement spécifiés. En Chine, les produits équivalents en feuilles, plaques et bandes sont couverts par la norme GB/T 3621, et les alliages pour implants médicaux suivent la norme ISO 5832-3. Chaque valeur de résistance citée dans cet article est un minimum pour les produits recuits selon ASTM B265, à moins qu'une norme différente ne soit nommée.

Le grade 5 est un alliage alpha-bêta : l'aluminium stabilise la phase alpha et le vanadium stabilise la phase bêta, ce qui rend l'alliage traitable thermiquement. Sa plage de composition selon ASTM B265 est Al 5,5-6,75 %, V 3,5-4,5 %, Fe inférieur ou égal à 0,40 % et O inférieur ou égal à 0,20 %. À l'état recuit, il offre une résistance à la traction minimale de 895 MPa, une limite d'élasticité minimale de 828 MPa et un allongement de 10 %, avec une plage de service pratique d'environ -210 degrés à 400 degrés. Le traitement thermique peut augmenter davantage la résistance dans les sections inférieures à environ 25 mm ; la trempabilité est limitée, de sorte que les sections plus épaisses peuvent ne pas développer toutes leurs propriétés.

Le grade 5 se soude bien lorsqu'un fil d'apport correspondant ou ELI et une protection stricte contre les gaz inertes sont utilisés, et il se forme facilement à chaud. Le formage à froid est limité par rapport aux qualités CP. Les utilisations typiques incluent les pièces structurelles et les fixations d'avions, les composants de pression à haute-résistance, le matériel marin et les-articles de sport haut de gamme où le rapport résistance-/-poids est important.

Les nuances CP sont des alliages alpha-monophasés. Leur différence chimique est principalement l'oxygène et le fer : le grade 1 a O inférieur ou égal à 0,18 % et Fe inférieur ou égal à 0,20 %, le grade 2 a O inférieur ou égal à 0,25 % et Fe inférieur ou égal à 0,30 %, le grade 3 a O inférieur ou égal à 0,35 % et Fe inférieur ou égal à 0,30 %, et le grade 4 a O inférieur ou égal à 0,40 % et Fe inférieur ou égal à 0,50 % selon ASTM B265. La résistance minimale à la traction passe donc de 240 MPa (Grade 1) à 345 MPa (Grade 2), 450 MPa (Grade 3) et 550 MPa (Grade 4).

Le grade 1 est le plus ductile de la famille et est largement utilisé pour les échangeurs de chaleur à plaques, les cuves revêtues et les pièces embouties-. Le grade 2 est le grade CP le plus spécifié pour les usines chimiques, les canalisations d'eau de mer et les équipements des usines de blanchiment : il combine une résistance utile avec une résistance exceptionnelle au chlore humide et aux chlorures chauds, c'est pourquoi les mélangeurs de dioxyde de chlore, la tuyauterie et les fixations dans les usines de blanchiment modernes sont généralement de grade 2. Les grades 3 et 4 sont spécifiés lorsqu'une résistance plus élevée est nécessaire sans renoncer aux performances de corrosion de la famille CP, par exemple les récipients sous pression et les raccords marins.

Le grade 23 contient la même teneur en aluminium et en vanadium que le grade 5, mais est produit avec des interstitiels très-faibles : l'oxygène est limité à 0,13 % au lieu de 0,20 %, avec un contrôle plus strict du fer et d'autres résidus. Le résultat est une meilleure ténacité à la rupture et une meilleure ductilité à basse température, ainsi qu'une microstructure plus propre pour les applications d'implants. L'ISO 5832-3 couvre le grade 23 pour les implants chirurgicaux et l'ASTM B265 couvre la forme du produit. Ne considérez pas le grade 23 et le grade 5 comme interchangeables : la version ELI coûte plus cher et est spécifiée là où la ténacité, la résistance à la fatigue et la biocompatibilité sont critiques, tandis que le grade 5 reste le choix d'ingénierie général.

Le grade 9 (Ti-3Al-2,5V, UNS R56320) se situe entre les grades CP et le grade 5 avec une résistance à la traction minimale de 620 MPa et une formabilité à froid et une soudabilité sensiblement meilleures. C'est un choix courant pour les tubes hydrauliques, les conduits aérospatiaux et les cadres de vélos où une résistance modérée doit être combinée à un formage facile.

Le tableau ci-dessous répertorie les valeurs minimales de recuit selon ASTM B265 pour les feuilles, les plaques et les bandes ; Le grade 23 répond en outre à la norme ISO 5832-3 pour les applications d'implants. Utilisez-le comme premier filtre, puis confirmez-le par rapport au certificat du moulin du lot réel.

Résistance à la corrosion

Dans la plupart des milieux aqueux, les qualités CP présentent une résistance à la corrosion égale ou légèrement supérieure à celle du grade 5. Le grade 5 forme un film passif stable et fonctionne bien dans les acides oxydants et dans de nombreux environnements chlorés, mais dans les acides réducteurs chauds et dans les services sujets aux chlorures, les grades CP sont les spécifications les plus sûres. Le grade 2, par exemple, est pratiquement insensible au chlore humide entre environ 10 degrés et 80 degrés, c'est pourquoi il domine les canalisations et les mélangeurs des usines d'eau de Javel.

Formabilité

Les grades CP, en particulier les grades 1 et 2, se forment facilement à froid et peuvent être emboutis, filés et pliés avec des tolérances modestes. Le grade 5 a une formabilité à froid limitée et est normalement formé à chaud- ; son comportement au retour élastique et au grippage doit être prévu en outillage et en lubrification.

Soudabilité

Les deux familles se soudent, mais les règles diffèrent. Le grade 2 fait partie des nuances de titane les plus faciles à souder et est fréquemment utilisé pour les tuyauteries chimiques soudées. Le grade 5 nécessite un fil d'apport correspondant ou ELI, un nettoyage approfondi des surfaces et une protection stricte contre les gaz inertes ; avec ces mesures, il donne des soudures saines et ductiles, bien que les propriétés de la zone de soudure - puissent tomber en dessous de la résistance du métal de base - dans les sections épaisses.

Coût

Le grade 5 coûte généralement plus cher que le grade CP en raison des éléments d'alliage et du traitement supplémentaire. Le grade 23 (ELI) comporte un avantage supplémentaire en raison d'un faible contrôle interstitiel et d'une traçabilité de qualité médicale. Le grade 2 est la valeur économique par défaut pour les tâches de corrosion ; Le grade 1 coûte de la même manière et échange un peu de résistance contre une formabilité maximale.

Effectuez ces cinq contrôles dans l’ordre, puis comparez les coûts et la disponibilité des stocks.

Implant médical ou composant cryogénique ?Utilisez le grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) selon la norme ISO 5832-3, avec de l'oxygène limité à 0,13 %.

Charge structurelle élevée à température modérée ?Utilisez le grade 5 (Ti-6Al-4V) ; confirmer l'épaisseur de la section par rapport à ses limites de traitement thermique.

Corrosion aqueuse (eau de mer, chlore humide, chlorures, acides) ?Utilisez le niveau 2 ; choisissez le grade 1 lorsque la ductilité et le formage dominent, comme dans les échangeurs de chaleur à plaques.

Besoin de plus de résistance que le grade 2 tout en conservant les performances anticorrosion CP ?Utilisez le grade 4 pour les fixations et les pièces industrielles-résistantes à l'usure.

Des tubes-à paroi mince qui doivent se plier et se souder facilement avec une résistance modérée ?Utilisez du grade 9 (Ti-3Al-2,5V).

Lorsqu'un grade candidat satisfait à plusieurs itinéraires, décidez de l'approvisionnement et du coût : les grades 2 et 5 dominent la disponibilité des stocks dans le monde, tandis que les grades 23 et 9 nécessitent généralement un délai de livraison et des quantités minimales.

Nous sommes une usine spécialisée axée sur la R&D et la fabrication de produits en titane et en alliage de titane. Equipés d'installations de base telles que des fours de refusion à l'arc sous vide (VAR), des presses de forgeage rapide, des laminoirs de précision et des centres d'usinage CNC, nous sommes capables de produire une gamme complète de produits, notamment des plaques, des tubes, des barres, des fils et des pièces forgées de précision en titane. Nous mettons en œuvre un contrôle de qualité strict tout au long du processus, des matières premières aux produits finis. Notre laboratoire est équipé d'instruments de test tels que des spectromètres d'émission optique (OES), des machines de test universelles et des détecteurs de défauts par ultrasons, garantissant que la composition du produit, les propriétés mécaniques et la qualité interne sont pleinement conformes aux normes internationales telles que ASTM, AMS et GB/T. Nous nous engageons à fournir des solutions en titane de haute-performances et de haute-précision ainsi que des services de chaîne d'approvisionnement fiables aux clients mondiaux des secteurs de l'aérospatiale, du médical, de la chimie et des-biens de consommation haut de gamme.

T1. La 5e année est-elle la même chose que la 23e année ?

Non. Les deux sont Ti-6Al-4V, mais le Grade 23 est la version ELI (interstitiel extra-faible) avec de l'oxygène limité à 0,13 % au lieu de 0,20 %. Le grade 23 est spécifié pour les implants chirurgicaux selon la norme ISO 5832-3 et pour le service cryogénique ; cela coûte plus cher et ne constitue pas un substitut immédiat à la 5e année en ingénierie générale.

Q2. Quelle qualité de titane est la meilleure pour l’eau de mer ?

Pour la tuyauterie, les échangeurs de chaleur et les réservoirs, le grade 2 est le choix habituel en raison de sa combinaison de résistance à la corrosion, de soudabilité et de coût. Le grade 5 est utilisé pour les fixations à l'eau de mer et les supports structurels où la résistance est l'exigence de contrôle.

Q3. Quelles sont les résistances à la traction réelles des grades 5 et 2 ?

Minimums de recuit selon ASTM B265 : le grade 5 a une résistance à la traction de 895 MPa et un rendement de 828 MPa ; Le grade 2 a une résistance à la traction de 345 MPa et un rendement de 275 MPa. Confirmez toujours avec le certificat de l'usine, car les valeurs réelles varient en fonction de la forme du produit et du traitement thermique.

Q4. Le titane grade 5 peut-il être soudé ?

Oui. Utilisez du fil d'apport correspondant ou ELI, nettoyez soigneusement la zone de joint et protégez la zone de soudure avec une protection contre un gaz inerte. Les soudures sont saines et ductiles lorsque ces conditions sont remplies ; Le formage à froid du grade 5, en revanche, est limité.

Q5. Quelle qualité est la moins chère ?

Parmi les grades courants, le grade 2 est le grade économique par défaut pour le service contre la corrosion, le grade 1 étant à un niveau similaire. Le grade 5 coûte plus cher, et le grade 23 (ELI) est le plus cher des grades couverts ici en raison d'un faible contrôle interstitiel et d'une traçabilité de qualité médicale faible.