Titan Grade 2 hay Grade 5: có thể quý khách đang trả tiền cho độ bền không dùng đến
Grade 5 là loại titan mặc định trong đầu hầu hết mọi người. Nó chiếm khoảng một nửa tổng lượng titan được dùng, là thứ “titan” nghĩa là trong hàng không vũ trụ, và xuất hiện trên những bản vẽ mà Grade 2 làm được việc với giá thấp hơn và ít rắc rối hơn.
Đôi khi sự thay thế đó là sai. Thường thì không. Đây là cách phân biệt.
Hai hợp kim
Grade 2 là titan tinh khiết thương mại: khoảng 99 % titan với oxy và sắt được kiểm soát. Cấu trúc alpha một pha. Mềm, dẻo, chống ăn mòn cực tốt, dễ hàn và dễ tạo hình.
Grade 5 là Ti-6Al-4V: 6 % nhôm, 4 % vanadi. Cấu trúc alpha-beta hai pha, nhiệt luyện được, độ bền gấp khoảng ba lần Grade 2.
| Grade 2 | Grade 5 (Ti-6Al-4V) | |
|---|---|---|
| Giới hạn chảy | ~275 MPa | ~830 MPa |
| Giới hạn bền kéo | ~345 MPa | ~900 MPa |
| Độ cứng | ~145 HV | ~340 HV (~36 HRC) |
| Độ giãn dài | ~20 % | ~14 % |
| Nhiệt độ làm việc tối đa | ~300 °C | ~400 °C |
| Khả năng hàn | Rất tốt | Tốt, cần cẩn trọng và khí bảo vệ trơ |
| Khả năng tạo hình | Tốt khi nguội | Kém khi nguội, cần tạo hình nóng |
| Chống ăn mòn | Tốt nhất trong hai loại | Rất tốt, thấp hơn Gr 2 một chút |
| Chi phí vật liệu tương đối | Cơ sở | ~1.3–1.6× |
| Chi phí gia công tương đối | ~0.5–0.7× Grade 5 | Cơ sở |
Có hai dòng đáng dừng lại. Grade 2 chống ăn mòn tốt hơn, không kém hơn, vì các nguyên tố hợp kim làm giảm nhẹ khả năng này. Và Grade 2 gia công dễ gấp khoảng hai lần, điều mà trên chi tiết phức tạp có thể quan trọng hơn giá vật liệu.
Khi nào Grade 2 là câu trả lời đúng
Chống ăn mòn là yêu cầu còn tải trọng thì không. Đường ống quy trình hóa chất, chi tiết bộ trao đổi nhiệt, anode, đầu nối nước biển, phụ kiện khử mặn, phụ kiện hàng hải. Nếu nhiệm vụ của chi tiết là không bị ăn mòn, hợp kim rẻ hơn và chống ăn mòn tốt hơn cũng là hợp kim tốt hơn.
Chi tiết được hàn. Grade 2 hàn dễ dàng. Grade 5 hàn được, nhưng mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt mất độ dẻo và quy trình cần khí bảo vệ trơ đúng cách ở mặt trước và mặt sau. Với kết cấu hàn, Grade 2 loại bỏ cả một nhóm rủi ro.
Chi tiết được tạo hình. Grade 2 tạo hình nguội được. Grade 5 phần lớn không.
Ứng suất thực sự thấp. Giá đỡ, nắp, vỏ và miếng đệm gần như không chịu tải nhưng phải chống hóa chất hoặc phải không từ tính và nhẹ.
Cấy ghép y tế khi tiêu chuẩn cho phép. Grade 2 và Grade 4 được dùng cho chi tiết cấy ghép khi độ bền cho phép; Grade 23 ELI bao phủ các trường hợp độ bền cao.
Khi nào Grade 5 xứng đáng với giá của nó
Tải kết cấu. Bất cứ thứ gì chịu ứng suất đáng kể. Giới hạn chảy gấp ba lần không phải là biên độ nhỏ.
Mỏi. Tải chu kỳ thiên hẳn về Grade 5.
Ren và các đặc điểm chịu tải nhỏ. Ren Grade 2 bị kẹt và tuột ở mức tải mà Grade 5 chịu nhẹ nhàng.
Nhiệt độ cao khi chịu tải.
Kết cấu nhạy cảm về khối lượng, nơi tỷ số độ bền trên khối lượng là toàn bộ lý do titan được chọn.
Các mác ở giữa
Lựa chọn không chỉ có hai.
Grade 9 (Ti-3Al-2.5V) nằm ở giữa: giới hạn chảy khoảng 620 MPa, vẫn hàn và tạo hình được, thường dùng cho ống và đường thủy lực. Bên mua chỉ biết 2 và 5 ít dùng đến nó.
Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) là Grade 5 với oxy và sắt giảm để có độ dai phá hủy và hiệu suất cryogenic tốt hơn. Tiêu chuẩn cho cấy ghép và một số ứng dụng hàng không. Đắt hơn và nguồn vật liệu chặt hơn.
Grade 7 và 11 thêm paladi để chống chịu trong axit khử, nơi titan tinh khiết thương mại gặp khó.
Grade 12 thêm molypden và niken để chống ăn mòn kẽ hở ở nhiệt độ cao.
Gia công, nói ngắn gọn
Cả hai hợp kim chia sẻ nền tảng của titan: dẫn nhiệt thấp, phản ứng hóa học, đàn hồi ngược, và một yêu cầu cứng là dao phải luôn chuyển động và giữ lượng phoi thật. Gia công Ti-6Al-4V nêu các thông số, và chúng áp dụng cho Grade 2 với tốc độ cao hơn khoảng 50–80 %.
Vấn đề riêng của Grade 2 là nó dẻo dính. Nó bám vào lưỡi cắt và xé thay vì cắt trượt, nên bề mặt có thể kém nếu dao không sắc. Vấn đề của Grade 5 là nhiệt và mòn dao. Than phiền khác nhau, cách sửa giống nhau: dao sắc, lượng ăn đủ, tưới nguội áp lực.
Với chi tiết thành mỏng, độ cứng thấp hơn của Grade 2 khiến biến dạng tệ hơn chứ không tốt hơn, xem titan thành mỏng.
Cách quyết định, bằng một câu hỏi
Chi tiết cần được bảo vệ khỏi điều gì: tải trọng hay hóa chất?
Nếu câu trả lời là hóa chất, hãy bắt đầu từ Grade 2 và chỉ nâng lên khi tính toán ứng suất buộc phải làm vậy. Nếu câu trả lời là tải trọng, hãy bắt đầu từ Grade 5.
Nếu câu trả lời là cả hai, hãy nói rõ trong RFQ cùng với môi trường và tải trọng. Đó là loại câu hỏi mà nhà cung cấp có thể giúp trước khi bản vẽ được chốt, và hỏi lúc đó rẻ hơn nhiều so với sau mẫu đầu tiên.
Tham khảo: hợp kim titan.
Hãy gửi bản vẽ và chức năng của chi tiết. Nếu một mác rẻ hơn chịu được ứng dụng của quý khách, chúng tôi sẽ nói cho quý khách biết.