1. معادل تیتانیوم درجه 2 چیست؟
تیتانیوم درجه 2 ، یک درجه تیتانیوم از نظر تجاری خالص (CP) که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی ، شکل گیری خوب و قدرت متوسط شناخته شده است ، دارای مشخصات معادل خوبی در استانداردهای مهم بین المللی است. این معادل ها سازگاری در عملکرد مواد و تعویض قابلیت های تولید جهانی و مهندسی را تضمین می کنند.
در ایالات متحده ، به عنوان مشخص شده استASTM B265 Gr . 2(برای بشقاب ، ورق و نوار) ،ASTM B338 Gr . 2(برای لوله ها و لوله های یکپارچه) ، وASTM B348 gr . 2(برای کافه ها ، سیم ها و بخشش ها)-این استانداردها در آمریکای شمالی بسیار مرجع هستند. در اروپا ، استاندارد مربوطه تحت سیستم EN (هنجار اروپا) استen 10269 gr . 3.7035، که محصولات نیمه تمام مانند صفحات ، ورق و لوله را در بر می گیرد. برای چارچوب بین المللی ISO (سازمان بین المللی استاندارد سازی) ، معادل آن استISO 5832-2، طبقه بندی به طور خاص برای نمرات تیتانیوم خالص تجاری که با خواص درجه 2 هماهنگ است. علاوه بر این ، در ژاپن ، تعیین JIS (استانداردهای صنعتی ژاپن) استJIS H4600 TP2، معمولاً در صنایع خودرو ، هوافضا و پردازش شیمیایی در منطقه مورد استفاده قرار می گیرد. این معادل ها برای تولید کنندگان ، مهندسان و خریداران بسیار مهم هستند تا بدون در نظر گرفتن موقعیت جغرافیایی ، مواد صحیح را تهیه یا مشخص کنند ، زیرا آنها تضمین می کنند که این مواد نیازهای اصلی هسته ای را برای خلوص ، مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد مکانیکی برآورده می کنند.
2. ترکیب شیمیایی تیتانیوم درجه 2 چیست؟
تیتانیوم درجه 2 به عنوان یک درجه تیتانیوم تجاری خالص (CP) طبقه بندی می شود ، به این معنی که ترکیب آن توسط تیتانیوم (بیشتر از یا مساوی 98.6 ٪) با مقادیر کوچک و کنترل شده عناصر آلیاژ و ناخالصی ها برای بهینه سازی خواص آن حاکم است. ترکیب شیمیایی کاملاً توسط استانداردهای بین المللی (به عنوان مثال ، ASTM ، EN ، ISO) تنظیم می شود تا از قوام اطمینان حاصل شود و دامنه های معمولی (از نظر درصد وزن) به شرح زیر است:
مؤلفه اصلی این استتیتانیوم (TI)، که حداقل 98.6 ٪ را تشکیل می دهد-این محتوای بالای تیتانیوم مسئول خصوصیات ذاتی مواد مانند چگالی کم و سازگاری زیست سازگار است. عنصر اصلی آلیاژ استاکسیژن (O)، حداکثر 0.25 ٪. اکسیژن به طور عمدی در مقادیر کمی برای تقویت قدرت مواد بدون به خطر انداختن انعطاف پذیری آن (توانایی شکل گیری در شکل هایی مانند ورق یا لوله) اضافه می شود.
عناصر دیگر به عنوان افزودنیهای آلیاژ ردیابی یا ناخالصی های کنترل شده وجود دارند.آهن (آهن)محدود به حداکثر 0.30 ٪ است-آهن می تواند کمی قدرت را بهبود بخشد اما برای جلوگیری از کاهش مقاومت در برابر خوردگی محدود شده است.کربن (ج)برای جلوگیری از تشکیل کاربیدهای شکننده تیتانیوم ، که می تواند مواد را تضعیف کند ، در 0.08 ٪ قرار دارد.نیتروژن (N)محدود به 0.03 ٪ است زیرا نیتروژن اضافی می تواند مواد را سخت و کمتر انعطاف پذیر کند.هیدروژن (H)حداکثر 0.015 ٪ کنترل می شود-هیدروژن برای تیتانیوم بسیار مضر است ، زیرا می تواند باعث "آغوش هیدروژن" شود ، شرایطی که منجر به نارسایی ناگهانی و شکننده تحت استرس می شود. بالاخره ،عناصر دیگر(هر عنصر جداگانه ای که در بالا ذکر نشده است) به حداکثر 0.10 ٪ محدود می شود ، و کل این عناصر با 0.40 ٪ پوشش داده می شود.
این ترکیب با دقت متعادل تضمین می کند که تیتانیوم درجه 2 ترکیبی از مقاومت در برابر خوردگی ، شکل پذیری و قدرت متوسط را حفظ می کند و آن را برای کاربردهای متنوع مناسب می کند.
3. خصوصیات مکانیکی تیتانیوم درجه 2 چیست؟
درجه 2 تیتانیوم مجموعه ای از خواص مکانیکی را نشان می دهد که آن را برای برنامه های کاربردی که نیاز به تعادل قدرت ، انعطاف پذیری و چقرمگی دارند ، متنوع می کند ، با عملکردی که به طور معمول در حالت آنیل اندازه گیری می شود (شایع ترین شرایط برای این درجه ، به عنوان آنیزان تنش های داخلی را تسکین می دهد و شکل پذیری را بهینه می کند). خصوصیات مکانیکی کلیدی ، همانطور که توسط استانداردهایی مانند ASTM B265 و EN 10269 مشخص شده است ، به شرح زیر است:
استحکام کششی: مقاومت کششی نهایی (UTS) ، که حداکثر استرس است که می تواند قبل از شکستن در برابر آن مقاومت کند ، متغیر است370 MPa تا 480 MPa(megapascals). قدرت عملکرد (استرس که در آن ماده شروع به تغییر شکل دائمی می کند) به طور معمول بین275 MPa و 380 MPaبشر این استحکام متوسط بالاتر از تیتانیوم درجه 1 (نرم ترین درجه CP) اما پایین تر از درجه 3 یا درجه 4 است و باعث می شود درجه 2 برای برنامه های کاربردی که نیاز به قدرت بیشتری نسبت به درجه 1 دارند بدون قربانی کردن شکل گیری.
انعطاف پذیری: درجه 2 تیتانیوم بسیار انعطاف پذیر است ، همانطور که در آن مشهود استکشیدگی در زمان استراحت(درصد افزایش طول قبل از خرابی) حداقل 20 ٪ (و اغلب تا 25 ٪ یا بیشتر) در حالت آنیل شده. این انعطاف پذیری بالا اجازه می دهد تا از طریق فرآیندهای خم شدن ، نورد ، تمبر یا نقاشی عمیق برای کاربردهایی مانند اجزای ورق فلزی در مخازن شیمیایی یا وسایل پزشکی ، به راحتی در شکل های پیچیده شکل بگیرد. علاوه بر این ، آنکاهش منطقه(کاهش درصد در سطح مقطعی در نقطه شکستگی) به طور معمول بالاتر از 40 ٪ است ، و بیشتر توانایی آن در تغییر شکل پلاستیکی بدون ترک خوردگی را تأیید می کند.
سختی: این ماده در مقایسه با نمرات تیتانیوم آلیاژ یا فولاد ضد زنگ ، سختی نسبتاً کم دارد. در مقیاس سختی برینل (HB) ، سختی آن از90 HB تا 120 HB، و در مقیاس Rockwell B (HRB) ، بین آن است70 HRB و 80 HRBبشر این سختی کم به ماشینکاری عالی (سهولت برش ، حفاری یا فرز) و شکل گیری آن کمک می کند ، هرچند که این بدان معنی است که نسبت به مواد سخت تر مستعد ابتلا به خراش های سطح است.
مدول الاستیک: مدول الاستیک (اندازه گیری سفتی مواد ، یا اینکه قبل از بازگشت به شکل اصلی آن ، تحت فشار استرس خم می شود) تقریباً است110 GPA(gigapascals) در دمای اتاق. این پایین تر از فولاد است (حدود 200 GPa) ، به این معنی که تیتانیوم درجه 2 انعطاف پذیر تر است-در برنامه هایی که میرایی لرزش یا کاهش استحکام کاهش می یابد ، مانند برخی از اجزای هوافضا یا ایمپلنت های پزشکی.
چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه: درجه 2 تیتانیوم از چقرمگی خوبی برخوردار است ، به این معنی که می تواند انرژی را بدون شکستگی تحت تأثیر یا بارهای پویا جذب کند. قدرت تأثیرگذاری Vert-Notch (یک اندازه گیری استاندارد از چقرمگی) به طور معمول در بالا است34 J(ژول) در دمای اتاق ، که به طور قابل توجهی بالاتر از مواد شکننده است. این چقرمگی ، همراه با مقاومت در برابر خوردگی آن ، آن را برای محیط های سخت که در آن مقاومت به ضربه و دوام لازم است ، مناسب می کند.
4. آیا تیتانیوم درجه 2 بهتر از فولاد ضد زنگ است؟
این که آیا تیتانیوم درجه 2 "بهتر" از فولاد ضد زنگ است کاملاً به آن بستگی داردالزامات برنامه خاص-این دو ماده دارای مزایا و محدودیت های متمایز هستند ، بنابراین ممکن است یکی از سناریوهای خاص از دیگری بهتر عمل کند در حالی که در دیگران کمتر مناسب است. مقایسه عوامل کلیدی نقاط قوت نسبی آنها را نشان می دهد:
اول ، از نظرمقاومت در برابر خوردگی، تیتانیوم درجه 2 به طور کلی برتر است ، به خصوص در محیط های تهاجمی. این یک لایه اکسید متراکم و پایدار (Tio₂) بر روی سطح خود تشکیل می دهد که در صورت آسیب دیدگی خودداری می کند و از خوردگی در رسانه های سخت مانند آب دریا ، کلر ، اسید سولفوریک (رقیق) و اسید نیتریک محافظت می کند. فولاد ضد زنگ (به عنوان مثال ، 304 ، 316) برای مقاومت در برابر خوردگی به اکسید کروم متکی است اما می تواند مستعد ابتلا به خوردگی در محیط های غنی از کلرید (به عنوان مثال ، آب دریا) یا خوردگی در شکافهای تنگ باشد که از تیتانیوم درجه 2 جلوگیری می کند. برای برنامه های کاربردی مانند اجزای دریایی ، تجهیزات پردازش شیمیایی یا گیاهان نمک زدایی ، مقاومت در برابر خوردگی درجه 2 تیتانیوم باعث "بهتر شدن" می شود.
دوم ،چگالی و وزنمزایای مهم تیتانیوم درجه 2 هستند. با چگالی تقریبا 4.51 گرم در سانتی متر مربع ، حدود 40 ٪ سبک تر از فولاد ضد زنگ است (که دارای چگالی 7.9 گرم در سانتی متر در سانتی متر است). این چگالی کم آن را برای کاربردهای حساس به وزن ، مانند اجزای هوافضا (به عنوان مثال ، اتصال دهنده های هواپیما) ، قطعات خودرو یا وسایل پزشکی قابل حمل ایده آل می کند ، جایی که کاهش وزن بدون قربانی عملکرد ضروری است. در این موارد ، تیتانیوم درجه 2 به وضوح ارجح است.
مربوط بهنسبت قدرت به وزن، تیتانیوم درجه 2 نیز عالی است. در حالی که استحکام کششی نهایی آن (370-480 مگاپاسکال) از فولادهای ضد زنگ معمولی مانند 316 (515 مگاپاسکال) یا 304 (515 مگاپاسکال) پایین تر است ، چگالی بسیار پایین تر آن به معنای قدرت آن در واحد وزن است. این امر باعث می شود که این انتخاب بهتر برای اجزای ساختاری باشد که در آن صرفه جویی در وزن و استحکام هر دو اولویت است ، مانند ماشین آلات سبک یا تجهیزات ورزشی.
برایسازگاری، تیتانیوم درجه 2 بسیار برتر است. این ماده غیر سمی ، غیر آلرژنی است و با بافتهای انسان یا مایعات بدن واکنش نشان نمی دهد و باعث می شود که آن را به طور گسترده در ایمپلنت های پزشکی استفاده کند (به عنوان مثال ، صفحات استخوانی ، وسایل دندانپزشکی). در مقابل ، از جنس استنلس استیل ، غالباً حاوی نیکل- آلرژن مشترک است و ممکن است با گذشت زمان کمی در بدن خراب شود و منجر به تحریک بافت یا نارسایی کاشت شود. بنابراین ، در کاربردهای پزشکی ، تیتانیوم درجه 2 گزینه بهتری است.
با این حال ، فولاد ضد زنگ در مناطق دیگر مزایای اصلی دارد.هزینهیک عامل اصلی است: فولاد ضد زنگ (به عنوان مثال ، 304) نسبت به تیتانیوم درجه 2 به طور قابل توجهی ارزان تر است و باعث می شود آن را برای کاربردهای کم هزینه ، غیر بحرانی مانند لوازم خانگی ، براکت های ساختاری اساسی یا تجهیزات پردازش مواد غذایی که در آن مقاومت در برابر خوردگی بالا یا خاصیت سبک وزن لازم نیست ، اقتصادی تر کند.سختی و مقاومت در برابر سایشهمچنین از نظر فولادی ضد زنگ مانند 316 قوی تر از تیتانیوم درجه 2 (90-120 HB) است که باعث می شود از فولاد ضد زنگ برای کاربردهایی که شامل اصطکاک یا سایش است ، مانند یاتاقان یا اجزای ابزار استفاده کند. علاوه بر این ،ماشینکاری و در دسترس بودنفولاد ضد زنگ مورد علاقه: ماشین آلات آسان تر است (به ابزار کمتری نیاز دارد) و در شکل های استاندارد (به عنوان مثال ، برگه ، میله ، لوله) از تیتانیوم درجه 2 در دسترس است که می تواند زمان تولید و هزینه های قطعات ساده را کاهش دهد.
به طور خلاصه ، تیتانیوم درجه 2 برای برنامه هایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی ، خاصیت سبک ، نسبت قدرت به وزن بالا یا سازگاری زیست سازگار دارند "بهتر" است. فولاد ضد زنگ برای برنامه های حساس به هزینه ، با لباس بالا یا غیر بحرانی که سهولت ماشینکاری و در دسترس بودن اولویت ها است ، بهتر است. هیچ انتخاب جهانی "بهتر" وجود ندارد که به نیازهای خاص برنامه بستگی داشته باشد.
