Wat commercieel zuiver titanium klasse 4 is
Commercieel zuiver titanium is ongelegeerd titanium. Het transformeert van de zeshoekige, dicht-opeengepakte alfafase naar de-lichaamsgecentreerde kubieke bètafase bij 882,5 graden, dus bij elke normale bedrijfstemperatuur is de structuur 100% hcp alfa. Omdat het materiaal uit één fase bestaat, worden de eigenschappen ervan bepaald door chemie, met name ijzer en de interstitiële elementen koolstof, stikstof, zuurstof en waterstof, samen met de korrelgrootte.
De commercieel zuivere familie is onderverdeeld in de klassen 1, 2, 3 en 4, afhankelijk van de sterkte en de toegestane niveaus van ijzer, koolstof, stikstof en zuurstof. Graad 4 is de sterkste van de vier en heeft het hoogst toegestane zuurstof- en ijzergehalte. De minimale vloeigrens is 480 MPa, wat overeenkomt met 70 ksi, en koud bewerken kan de sterkte aanzienlijk verder verhogen door vervormingsharding. Graad 4 biedt daarom een combinatie waar lichtere soorten niet aan kunnen tippen: uitstekende weerstand tegen corrosie en corrosievermoeidheid, samen met een bruikbaar draagvermogen.
Chemische samenstelling en mechanische eigenschappen
| Element | Beperken |
|---|---|
| Koolstof, maximaal | 0.08% |
| Ijzer, maximaal | 0.50% |
| Stikstof, maximaal | 0.05% |
| Waterstof, maximaal | 0.015% |
| Zuurstof, maximaal | 0.40% |
| Overige elementen, totaal maximum | 0.40% |
| Titanium | Evenwicht |
| Eigendom | Typische vereiste |
|---|---|
| Minimale vloeigrens | 480 MPa (70 ksi) |
| Minimale treksterkte | 550 MPa (80 ksi) |
| Minimale verlenging | 15% |
| Dikte | 4,51 g/cm3 |
| Elasticiteitsmodulus | Ongeveer 105 GPa |
| Structuur op bedrijfstemperatuur | Alfa, zeshoekig dicht-verpakt |
| Magnetisch gedrag | Niet-magnetisch |
Zuurstof en ijzer zijn de twee elementen die klasse 4 van klasse 2 scheiden. Beide verhogen de sterkte en verminderen beide de ductiliteit en taaiheid, dus de specificatielimieten zijn opzettelijk strak gehouden. De hierboven genoemde eigenschappen volgen de productnormen voor ongelegeerd titanium en de mechanische waarden worden per hitte geverifieerd op het molencertificaat.
Productformulieren en specificaties
| Productvorm | Toepasselijke normen | Maatbereik |
|---|---|---|
| Naadloze en gelaste buis en pijp | ASTM B338 / ASME SB338, ASTM B337 / ASME SB337, ASTM B861 / ASME SB861, ASTM B862 / ASME SB862 | Buitendiameter 3 tot 114 mm, lengte tot 15000 mm, ronde of vierkante doorsnede |
| Stang en stang | ASTM B348 / ASME SB348, ASTM F67, ISO 5832-2 | Diameter 1 tot 300 mm, lengte 50 tot 6000 mm, tolerantie h6 tot h13 |
| Plaat, plaat en strip | ASTM B265 / ASME SB265, GB/T 3620.1 | Dikte 0,3 tot 100 mm, breedte 50 tot 2500 mm, lengte 1000 tot 12000 mm |
| Draad | ASTM B863, AWS A5.16, GB/T 3623 | Diameter 0,1 tot 8 mm, gegloeid, warm bewerkt of koud bewerkt |
Buis en pijp worden gebeitst, gegloeid, gepolijst of blank geleverd, met maattoleranties van ongeveer ±0,01 mm op de buitendiameter en wanddikte en ongeveer ±0,1 mm op de lengte. Bar wordt geproduceerd door heet smeden, warmwalsen of koudtrekken en wordt normaal gesproken gegloeid, hoewel oplossingsbehandeling en veroudering beschikbaar zijn wanneer een klantspecificatie daarom vraagt. Plaat en plaat worden afgewerkt door warmwalsen of koudwalsen met gefreesde, gebeitste, gepolijste, geborstelde of gestraalde oppervlakken. Materiaalcertificaten worden afgegeven volgens EN 10204 3.1 en vermelden zowel de chemische samenstelling als de mechanische eigenschappen.
Prestaties in de chemische en maritieme dienst
Zeewater en chloride-dragende processtromen: Graad 4 is bestand tegen algemene en plaatselijke aanvallen en wordt veel gebruikt voor maritieme leidingen, warmtewisselaarbuizen en ontziltingsapparatuur.
Oxiderende media: natte chloor-, hypochloriet- en salpeterzuuromgevingen worden goed verwerkt omdat ze de passieve film stabiliseren.
Reducerende zuren en complexvormende media: fluorwaterstofzuur en heet geconcentreerde reducerende zuren tasten titanium aan en moeten van de plicht worden uitgesloten.
Watervrije methanol en sommige gehalogeneerde oplosmiddelen: deze kunnen spanningscorrosiescheuren bevorderen, dus het watergehalte en de spanningstoestand moeten onder controle worden gehouden.
Hittebestendigheid: Graad 4 behoudt zijn nuttige sterkte bij matig hoge temperaturen en behoudt een goede taaiheid bij cryogene temperatuur.
Galvanisch gedrag: titanium is kathodisch voor de meeste gewone structurele metalen, dus ongelijksoortige koppelingen moeten worden geïsoleerd en het minder nobele onderdeel moet worden beschermd.
Een praktisch gevolg van het hoge zuurstof- en ijzergehalte is dat klasse 4 meer koude vervorming tolereert voordat het moet worden uitgegloeid, maar toch hardt het snel uit. Fabrikanten moeten daarom tussentijds uitgloeien plannen en waterstofopname tijdens het beitsen of kathodische reiniging vermijden, omdat waterstofverbrossing het grootste risico is voor een overigens zeer duurzaam materiaal.
Fabricage, testen en kwaliteitsdocumentatie
Lassen: gebruik een inert gas-beschermd proces met bijpassende ERTi-4 lasdraad, scherm het hete metaal volledig af en reinig de verbinding voor en na het lassen.
IJzervervuiling: slijpstof en koolstofstaalgereedschap laten ijzer vrij dat op het oppervlak roest; verwijder het met een salpeter- en fluorwaterstofzuur-pekel, gevolgd door een volledige spoeling.
Testen: chemie door fusie van inert gas voor zuurstof, stikstof en waterstof, trek- en hardheidstests, afvlakkings- en hydrostatische tests voor buizen, plus ultrasoon of wervelstroomonderzoek voor kritische taken.
Afwerking: beitsen, gloeien, polijsten en glanzende afwerking zijn mogelijk, en de toestand van het oppervlak moet worden gekozen in overeenstemming met de corrosiebelasting en niet alleen met het uiterlijk.
Traceerbaarheid: tochtnummer, testresultaten en certificaat voor NL 10204 3.1 reizen met elke batch.
Veelgestelde vragen
Vraag: Wat is het verschil tussen titanium klasse 2 en klasse 4?
Graad 4 heeft een hoger toelaatbaar zuurstof- en ijzergehalte, waardoor de minimale vloeigrens wordt verhoogd tot 480 MPa, maar de ductiliteit wordt verlaagd in vergelijking met de zachtere Graad 2.
Vraag: Is titanium van klasse 4 puur?
Ja. Het is ongelegeerd, commercieel zuiver titanium; de hogere sterkte komt van gecontroleerde interstitiële inhoud en korrelgrootte, niet van legeringstoevoegingen.
Vraag: Kan graad 4 verder worden versterkt?
Ja. Koud bewerken of spanningsharden verhoogt de sterkte aanzienlijk. Daarom is klasse 4 populair voor bevestigingsmiddelen, draad en koudgevormde onderdelen.
Vraag: Waar mag titanium klasse 4 niet worden gebruikt?
Bij fluorwaterstofzuur werken hete geconcentreerde reducerende zuren, droge chloor en watervrije methanol, waarbij de passieve film wordt vernietigd of er barsten kunnen ontstaan.
Vraag: Wat betekent de transformatietemperatuur van 882,5 graden voor de verwerking?
Daaronder is de legering volledig alfa; als je dit overschrijdt, wordt de structuur omgezet in bèta en veranderen de korrelgrootte en eigenschappen, zodat thermische cycli onder dat punt worden gehouden.
Vraag: Hoe wordt klasse 4 geleverd?
Als buis en pijp, staaf en staaf, plaat, plaat en strip, en draad, elk met een molencertificaat volgens EN 10204 3.1 met vermelding van de chemische en mechanische resultaten.
