การเปรียบเทียบโลหะผสมไทเทเนียม --- Ti-6Al-4V (เกรด 5) และ Ti-3Al -2.5V (เกรด 9) / UNS R56400 และ UNS R56320
โลหะผสมเกรด 9 Ti 3Al 2.5Vเป็นโลหะผสมอัลฟ่าเบต้าที่ได้รับการปรับปรุงความแข็งแกร่งให้เหนือกว่าเกรดไททาเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์เกรดนี้ยังมีความต้านทานการกัดกร่อน การขึ้นรูป และการเชื่อมที่ดีเยี่ยม
โลหะผสมเกรด 5 Ti-6Al-4Vเป็นเกรดไททาเนียมที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุดเป็นโลหะผสมอเนกประสงค์ที่มีความแข็งแรงปานกลางถึงสูงเรียกอีกอย่างว่าโลหะผสมอัลฟาเบต้าโลหะผสมนี้สามารถผ่านความร้อนได้เต็มที่ในส่วนที่มีขนาดไม่เกิน 15 มม.สามารถให้ความร้อนได้สูงถึง 400°C (750°F) และมีคุณสมบัติรับแรงดึงที่ดีที่อุณหภูมิห้อง ต้านทานการคืบได้ถึง 325°C และต้านทานการล้าได้ดีมากเป็นที่รู้จักกันว่ามีความทนทานสูงต่อการกัดกร่อนทั่วไปในน้ำทะเล
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 Ti-6Al-4Vแผ่น 2 มม. ตามมาตรฐาน AMS 4911
เกรด 9 Ti 3Al 2.5Vท่อไร้รอยต่อตามมาตรฐาน ASTM B338
ความสามารถในการแปรรูป
GR5-แม้ว่าโลหะผสม Ti-6Al-4V เกรด 5 ที่ทนทานสามารถตัดเฉือนได้โดยใช้การไหลของน้ำหล่อเย็นในปริมาณที่เหมาะสม ความเร็วที่ช้า และอัตราป้อนงานสูงควรใช้เครื่องมือความเร็วสูงในการจับโลหะผสมนี้ และประเภทเครื่องมือที่แนะนำคือทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีชื่อเป็น C1-C4 หรือโคบอลต์
GR9-แม้ว่าโลหะผสมเกรด 9 Ti 3Al 2.5V จะมีความทนทานก็สามารถตัดเฉือนได้โดยใช้การไหลของน้ำหล่อเย็นในปริมาณที่เหมาะสม ความเร็วที่ต่ำ และอัตราป้อนงานสูงควรใช้เครื่องมือความเร็วสูงในการจับโลหะผสมนี้ และประเภทเครื่องมือที่แนะนำคือทังสเตนคาร์ไบด์ที่ระบุชื่อ C1-C4 หรือตามโคบอลต์
การขึ้นรูป
Gr5-อัลลอยด์เกรด 5 Ti-6Al-4V สามารถขึ้นรูปร้อนหรือเย็นได้เทคนิคการขึ้นรูป ได้แก่ ไฮโดรเพรส ยืด หรือค้อนทุบ
GR9-โลหะผสมเกรด 9 Ti 3Al 2.5V สามารถขึ้นรูปแบบร้อนหรือเย็นโดยใช้เทคนิคไฮโดรเพรส พาวเวอร์เบรค ยืดหรือทุบ
การเชื่อม
Gr5-ความสามารถในการเชื่อมของโลหะผสม Ti-6Al-4V เกรด 5 ได้รับการจัดอันดับว่ายุติธรรม
GR9-ความสามารถในการเชื่อมของโลหะผสมเกรด 9 Ti 3Al 2.5V ได้รับการจัดอันดับว่าดี
การหลอม
Gr5-การหลอมสามารถทำได้โดยถือที่อุณหภูมิ 732°C (1350°F) ระหว่าง 1/4 ถึง 4 ชั่วโมง จากนั้นเตาจะเย็นลงที่ 566°C (1050°F) ตามด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศในกรณีของการตีขึ้นรูปและบาร์ ไม่จำเป็นต้องระบายความร้อนด้วยเตาเผา
GR9-วัสดุสามารถอบอ่อนเต็มที่ที่อุณหภูมิ 593-760°C (1100-1400°F) เป็นเวลา 3 ชั่วโมง จากนั้นจึงระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อลดความเครียด วัสดุจะต้องได้รับความร้อนถึง 316-649°C (600-1200°F) เป็นเวลา 3 ชั่วโมงและระบายความร้อนด้วยอากาศ
รักษาความร้อน
Gr5-การบำบัดสารละลายของวัสดุทำที่อุณหภูมิ 904-954°C (1660-1750°F) เป็นเวลา 2 ชั่วโมง จากนั้นตามด้วยกระบวนการดับด้วยน้ำ
GR9-วัสดุต้องได้รับการบำบัดความร้อนที่อุณหภูมิ 871-927°C (1600-1700°F) จากนั้นพักไว้ 15-20 นาทีและดับน้ำ
การปลอม
Gr5-การตีหยาบของโลหะผสม Ti-6Al-4V เกรด 5 ควรดำเนินการที่อุณหภูมิ 982°C (1800°F) และเสร็จสิ้นที่ 968°C (1750°F)
Gr9-การตีหยาบสามารถทำได้ที่อุณหภูมิ 900°C (1650°F) และเสร็จสิ้นที่ 843°C (1550°F)
ทำงานร้อน
Gr5-การทำงานที่ร้อนช่วยเพิ่มความเหนียวโดยรวมของวัสดุ
Gr9-การทำงานที่ร้อนช่วยเพิ่มความเหนียวโดยรวมของวัสดุ
ทำงานเย็น
Gr5-คุณสมบัติการทำงานในที่เย็นของวัสดุนี้เหมือนกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่มีอุณหภูมิปานกลางแนะนำให้ทำการอบอ่อนภายหลังการทำงานเพื่อรักษาคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่ดี
Gr9-คุณสมบัติการทำงานเย็นของวัสดุนี้เหมือนกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกแนะนำให้ทำการอบอ่อนภายหลังการทำงานเพื่อให้ได้คุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่ดีอีกครั้ง
อายุ
Gr5-การบ่มโลหะผสม Ti-6Al-4V เกรด 5 สามารถทำได้ที่อุณหภูมิ 538°C (1000°F) เป็นเวลา 4 ชั่วโมง จากนั้นจึงระบายความร้อนด้วยอากาศ
Gr9-สำหรับโลหะผสมเกรด 9 Ti 3Al 2.5V ที่เสื่อมสภาพ ควรให้ความร้อนแก่วัสดุที่อุณหภูมิ 482-510°C (900-950°F) เป็นเวลา 2 ถึง 8 ชั่วโมง จากนั้นจึงระบายความร้อนด้วยอากาศ
แอพพลิเคชั่น
Gr5-โลหะผสม Ti-6Al-4V เกรด 5 เป็นโลหะผสมไททาเนียมที่ได้รับความนิยมและใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม รวมถึงการบินและอวกาศ การผลิตกระแสไฟฟ้า การเดินเรือ และอุตสาหกรรมนอกชายฝั่ง
Gr9-โลหะผสมเกรด 9 Ti 3Al 2.5V ใช้ในพื้นที่การใช้งานต่อไปนี้:
-สำหรับท่อในระบบไฮดรอลิกของเครื่องบินและเครื่องยนต์
- ไม้กอล์ฟและไม้เทนนิส
- จักรยานสมรรถนะสูง
คุณสมบัติการทำงานที่เย็นของวัสดุนี้เหมือนกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่มีอุณหภูมิปานกลางแนะนำให้ทำการอบอ่อนภายหลังการทำงานเพื่อรักษาคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่ดี
ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกลและองค์ประกอบทางเคมี
คุณสมบัติทางกล | |||
ระดับ | ความต้านแรงดึง MPA(นาที) | ความแข็งแรงของผลผลิต MPA (ขั้นต่ำ) | การยืดตัว % (นาที) |
Gr5/UNS R56200 | 895 | 828 | 10 |
Gr9/UNS R56320 | 620 | 483 | 15 |
องค์ประกอบทางเคมี | ||||||||
ระดับ | เนื้อหาองค์ประกอบ %(สูงสุด) | |||||||
เฟ | อ | เอ็น | ค | ชม | อัล | เวอร์จิเนีย | Ti | |
Gr5/UNS R56200 | 0.4 | 0.2 | 0.05 | 0.08 | 0.015 | 5.5-6.75 | 3.5-4.5 | สมดุล |
Gr9/UNS R56320 | 0.25 | 0.15 น | 0.03 | 0.08 | 0.015 | 2.5-3.5 | 2.0-3.0 |
วัสดุที่เทียบเท่ากับโลหะผสมเกรด 5 Ti-6Al-4Vและโลหะผสมเกรด 9 Ti 3Al 2.5Vมีรายละเอียดดังนี้:
GR5 | สพม.4928 | สพม.4965 | สพม.4967 | MIL T-81915 | MIL T-9046 |
สพม.4920 | สพม.4954 | ASTM B265 | มิล T-81556 | MIL T-9047 | |
สพม.4911 | สพม.4935 | ASTM B348 | มิล F-83142 | สพม.618 | |
สพม.4906 | สพม.4934 | ASTM B381 | จีอี C50TF12 | ดีเอ็มเอส 1570 | |
สพม.4905 | สพม.4930 | ดินแดง 3.7164 | |||
Gr9 | สพม.4943 | สพม.4944 | สพม.4954 | ASTM B337 | |
ASTM B338 | ASTM B348 | ASTM B381 | ASTM B265 | ||
จีอี B50TF117 | MIL T-9046 | MIL T-9047 | ปภ.1260 | ดีเอ็มเอส 2241 |
คุณสมบัติทางความร้อนของโลหะผสม Ti-6Al-4V เกรด 5และโลหะผสมเกรด 9 Ti 3Al 2.5V มีตารางด้านล่าง
คุณสมบัติ | เมตริก | อิมพีเรียล | |
เกรด 5 Ti 6Al 4V | ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (@0.000-100°C/32-212°F) | 9 µm/m°C | 5 µin/in°F |
การนำความร้อน | 6.60W/mK | 45.8 BTU นิ้ว/ชม.ft².°F | |
เกรด 9 Ti 3Al 2.5V | ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (@20-95°C/68-203°F) | 9.61 µm/m°C | 5.34 µin/in°F |
การนำความร้อน | 8.30 วัตต์/ลบ.ม | 57.6 BTU นิ้ว/ชม.ft².°F |