TC4 / Gr5 Ti-6Al-4V Foaie, placă și bloc din aliaj de titan: interval de date și stoc
Mar 12, 2024
Identitatea aliajului și de ce domină
TC4 este denumirea chineză pentru aliajul pe care piața internațională îl numește Grad 5 sau Ti-6Al-4V. Este un aliaj alfa-beta cu 6% aluminiu ca stabilizator alfa și 4% vanadiu ca stabilizator beta și este cel mai utilizat și mai intens produs aliaj de titan alfa-beta din lume, pur și simplu pentru că niciun alt grad nu se potrivește combinației sale de rezistență, tenacitate, sudabilitate și disponibilitate industrială.
Temperatura de serviciu este de obicei indicată la 400 de grade continue, cu excursii scurte la 450 de grade acceptabile în multe modele. Acel plafon, împreună cu o densitate de 4,43 g/cm³ și o podea cu rezistență la tracțiune de 895 MPa, este ceea ce pune aliajul în hardware-ul ventilatorului motorului și al compresorului, grinzile corpului aeronavei, îmbinările și pereții etanși și o gamă largă de piese industriale și medicale care nu părăsesc niciodată pământul.
Standarde după formă de produs
Forma produsului decide specificația. ASTM B265 acoperă plăci, foi și benzi; AMS 4911 acoperă foi și benzi recoapte pentru utilizare aerospațială; ASTM B348 acoperă bară și țagla; ASTM B381 acoperă piesele forjate. În sistemul chinez, GB/T 3620.1 stabilește denumiri și limite chimice, iar GB/T 3621 acoperă plăcile, foile și benzile din titan și aliaje de titan. O comandă de achiziție ar trebui să denumească standardul produsului, nu doar gradul, deoarece podelele de acceptare mecanică și defectele admisibile diferă între ele.
Fereastra de chimie
| Element | Interval sau maxim | Efect dacă iese din fereastră |
|---|---|---|
| Al | 5.5–6.75 % | Sub bandă, puterea scade; deasupra benzii, risc de fragilizare alfa |
| V | 3.5–4.5 % | Controlează fracția de fază beta și întăribilitatea |
| Fe | 0,30 % max | stabilizator beta; excesul reduce rezistența la oxidare |
| O | 0,20 % max | Crește puterea și beta transus, deprimă duritatea |
| N | 0,05 % max | Întăritor puternic, reduce rapid ductilitatea |
| C | 0,08 % max | Formarea de TiC peste limita de solubilitate |
| H | 0,015 % max | Fragilarea hidrurii |
| Ti | Echilibru | Matrice |
Date mecanice și fizice
| Proprietate | Recoaptă | Soluție tratată și îmbătrânită |
|---|---|---|
| Rezistență la tracțiune | 895 MPa min | De obicei 1.000–1.150 MPa |
| Limita de curgere, 0,2 % | 828 MPa min | De obicei 930–1.080 MPa |
| Elongaţie | 10 % min | De obicei 8-12 % |
| Reducerea suprafeței | 25 % min | Mai jos, depinde de secțiune |
| Duritate | Aproximativ 30–36 HRC | Până la aproximativ 40 HRC |
| Densitate | 4,43 g/cm³ | Neschimbat |
| Modulul elastic | 110 GPa | Marginal mai mare |
| Conductivitate termică | Aproximativ 7 W/(m·K) | Neschimbat |
| Expansiune liniară, 20–100 de grade | 8.6 × 10⁻⁶ /K | Neschimbat |
| Beta transus | Aproximativ 995 de grade | Neschimbat |
Două dintre aceste numere conduc la decizii-fabricate. Un modul de elasticitate de 110 GPa este aproximativ jumătate din cel al oțelului, astfel încât materialul se întoarce înapoi de aproximativ de două ori mai mult după o trecere de formare sau prelucrare, iar sculele trebuie să permită acest lucru. Conductivitatea termică aproape de 7 W/(m·K), aproximativ o zecime din cea a aluminiului, înseamnă că căldura de la tăiere rămâne în sculă și în piesa de prelucrat, motiv pentru care titanul este prelucrat la o viteză de suprafață mai mică, cu un flux mai mare de lichid de răcire decât oțelul.
Foaie, placă și bloc: aprovizionare normală pentru moara
| Formă | Interval tipic de grosime | Lățimea sau dimensiunea tipică | Stare de livrare |
|---|---|---|---|
| foaie | 0,5–6,0 mm | Până la 1.500 mm lățime | Recoaptă, murată sau strălucitoare |
| Placă | 6–100 mm | Până la 2.000 mm lățime | Suprafata recoapta, prelucrata |
| Bloc și țagla | Secțiune de până la 300 mm | Tăiați la dimensiune | Recoacete, tăiate sau prelucrate |
| Bandă și bobină | 0,3–3,0 mm | Bobina la lățimea specificată | Recoatat, detartrat |
Recoacerea este condiția implicită de livrare pentru produsul plat, deoarece se prelucrează în mod previzibil și se formează fără crăpare. Materialul tratat cu soluție și îmbătrânit este specificat pentru piesele care necesită o rezistență mai mare și rezistență la uzură și costă mai mult din cauza etapei de călire și din cauza distorsiunii de călire care trebuie să fie îndreptată ulterior.
Note de fabricație
TC4 se sudează într-o atmosferă inertă și este îmbinat în mod obișnuit prin TIG cu sârmă de umplutură potrivită, dar bazinul de sudură și zona afectată de căldură-adiacentă trebuie protejate până când coboară sub aproximativ 400 de grade sau suprafața preia oxigen și azot. Aliajul prezintă, de asemenea, un comportament superplastic în combinația potrivită de temperatură și viteză de deformare-, care este baza panourilor aeronavei lipite prin difuzie-formate superplastic. Suprafețele prelucrate trebuie verificate pentru carcasa alfa bogată în oxigen-după orice operație de formare sau sudare la cald, deoarece o piele dură și fragilă pe o suprafață-care poartă sarcina este un loc de inițiere a oboselii.
Întrebări frecvente
Q:Este TC4 la fel cu clasa 5?
R: În cadrul familiei alfa-beta Ti-6Al-4V se referă la același aliaj, dar certificatele sunt scrise conform unor standarde diferite. Cumpărătorii ar trebui să solicite standardul de produs, cum ar fi ASTM B265 sau ASTM B348, și să compare limitele mai degrabă decât să presupună echivalența după nume.
Q:Care este temperatura maximă de serviciu continuu pentru TC4?
R: Aproximativ 400 de grade este cifra de design obișnuită, cu funcționare pe termen scurt-la 450 de grade în multe aplicații. Peste acest interval, oxidarea și preluarea interstițială-devin factorul limitator, nu rezistența mecanică.
Q:Ce condiție ar trebui comandată pentru o piesă structurală prelucrată?
R: Recoacet, în cele mai multe cazuri. Este mai stabil dimensional după prelucrare, mai ieftin și mai ușor de găsit. Soluția tratată și stocul învechit este justificat doar acolo unde este necesară creșterea rezistenței.
Q:De ce are nevoie TC4 de o rază de îndoire mai mare decât oțelul?
R: Deoarece modulul său de elasticitate este de aproximativ jumătate din cel al oțelului, deci se întoarce de aproximativ două ori mai mult. Razele de îndoire și compensarea matriței sunt dimensionate corespunzător, iar formarea la rece sub o grosime de aproximativ 3 mm poate necesita încă o reducere a tensiunilor ulterior.
Q:Cum se îndepărtează carcasa alfa după lucrul la cald?
R: Prin decapare într-o baie de acid controlată sau prin prelucrare la adâncimea afectată. Stratul întărit atinge de obicei 0,1–0,15 mm și orice material rămas pe o suprafață critică la oboseală-este un defect, indiferent de modul în care se măsoară dimensiunea.
Q:Placa TC4 poate fi sudată în echipamente sub presiune?
R: Da, cu ecranare inertă adecvată și calificare a procedurii de sudare. Codurile de proiectare și standardul de produs aplicabil stabilesc eficiența comună și cerințele de examinare, iar zona afectată de căldură-trebuie curățată și, dacă este necesar, examinată pentru cazul alfa.
