محصولات مرتبط
تماس جهت خرید
۰۲۱-۲۲۳۶۱۰۵۳
۰۲۱-۲۲۳۶۱۰۵۳
تیتانیوم گرید 2 یا تیتانیوم خالص گرید دو، تیتانیومی خالص و غیر آلیاژی و یکی از مشهورترین و پرمصرف ترین گریدهای تیتانیوم تجاری موجود در بازار است که خواص و ویژگیهای مهم آن باعث شده کاربردهای متنوع و زیادی داشته باشد. در گریدهای چهارگانه تیتانیوم تجاری خالص، خواص مکانیکی کششی و تسلیم معمولاً با افزایش گرید تیتانیوم، بیشترمیشود. تیتانیوم در مقایسه با فولاد، حدود 50 درصد وزن کمتری دارد؛ درحالی که استحکام آن 30 درصد بیشتر است. این فلز، پایداری استحکام بالایی دارد و با توجه به نسبت استحکام به وزن و همچنین مقاومت به خوردگی بالای آن، در صنایع مختلف مثل هوافضا، صنایع ارتش، کشتیسازی و حتی پزشکی به طور ویژهای مورد استفاده قرار میگیرد.
تیتانیوم گرید 2 به دلیل داشتن ویژگیهایی همچون استحکام مناسب، مقاومت به خوردگی فوقالعاده و قابلیت شکلپذیری عالی، محبوبیت زیادی در بین طراحان و مهندسان دارد. این ویژگیها باعث شده تا تیتانیوم تجاری گرید 2 گزینه بسیار مناسبی برای کاربردهای مختلف پزشکی، شیمیایی، هوافضا و دریایی باشد.
تیتانیم گرید 2 فلزی با توازن استحکام و داکتیلیته عالی است. این ماده دارای تافنس خوب بوده و به سهولت قابل جوشکاری است. در محیطهای اکسنده مقاومت بسیار بالایی در مقابل خوردگی دارد. این ماده قابل ریختهگری است و اغلب در تولید شیرها و اتصالات مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین از این ماده جهت تولید ورقهای پوششدار استفاده میشود.
|
Hydrogen H 0.015 |
Nitrogen
N 0.03 |
Carbon
C 0.10 |
Oxygen
O 0.25 |
Iron
Fe 0.30 |
Titanium Ti 99.31 |
| نامهای دیگر | ASTM | AMS | UNS | EN Numeric Designation (DIN) | EN Chemical Designation | AISI |
| ISO 5832-2
MIL T-9046 MIL T-9047 ASME SB265 ASME SB381 GB 3620 JIS H4600 |
Grade 2
F67 B265 B337 B338 |
4902
4941 4942 |
R50400 | 3.7035 | – | – |
| سختی (HV) | مدول الاستیک (GPa) | درصد تغییر طول در 50 میلیمتر | استحکام تسلیم (MPa) | استحکام کششی (MPa) |
| 160-200 | 103 | 28 | 350-450 | 485 |
|
چگالی (3g/cm) |
مقاومت الکتریکی (µΩ.cm) | نقطه ذوب (ºC) | ظرفیت گرمایی ویژه (J/Kg.°K) |
| 4.51 | 52 | 1660 | 523 |
مقاومت به خوردگی تیتانیوم گرید 2 براساس پایداری، تداوم و استحکام لایه اکسیدی چسبنده مشخص میشود. این لایه به صورت خود به خودی و با سرعت بالا، با قرارگیری در معرض اکسیژن به وجود میآید. در صورت آسیب، لایه اکسیدی تا زمانی که در معرض محیط حاوی اکسیژن (هوا یا رطوبت) باشد، به آسانی قابل تشکیل مجدد است.
به طور کلی افزایش خلوص تیتانیوم تجاری، افزایش مقاومت به خوردگی را در پی دارد. تیتانیوم تجاری گرید 2، به دلیل سطح ناخالصی اندکش، به طور گسترده در کاربردهای مقاومت به خوردگی مورد استفاده قرار میگیرد. این فلز پتانسیل بالایی برای مقابله با شرایط بحرانی خوردگی در محیطهای دریایی و شیمیایی دارد. تیتانیوم خالص تجاری گرید 2 در محیط دریا تا دمای 315 درجه سانتیگراد (600 درجه فارنهایت) مقاومت کاملی دارد.
| آب | آب (نمک) | اسید فرمیک
(HCOOH) |
کلر
(Cl) |
آب دریا
(NaCl 3.5%) |
اسید نیتریک
(HNO3) |
اسید هیدروکلریک
(HCl) |
اسید سولفوزیک
(H2SO4) |
| خیلی خوب | خوب | خیلی خوب | خیلی خوب | خیلی خوب | خوب | خوب | خیلی خوب |
|
حداکثر دمای کاری (ºC) |
ضریب هدایت حرارتی (W/m.K) | ضریب انبساط حرارتی (m.K/µm) | |
| ناپیوسته | پیوسته | 20.8 | 8.6 |
| 425 | 170 | ||
تیتانیوم گرید 2، متداولترین و رایجترین تیتانیوم غیرآلیاژی است. این تیتانیوم استحکام تسلیم نسبتاً متوسطی دارد که برابر با MPa 275 است. Cp Ti grade 2 دارای انعطافپذیری خوب، قابلیت شکلدهی مناسب و جوشپذیری بسیار عالی میباشد. چگالی تیتانیوم تجاری خالص 2، برابر با g/cm3 51/4 است که در مقایسه با فولاد، 60 درصد کمتر میباشد. به همین دلیل تیتانیوم گرید 2، نسبت استحکام به وزن بسیار مناسبی دارد و همین موضوع موجب افزایش کارایی آن شده است. تیتانیوم گرید 2 از لحاظ استحکام، بین گریدهای 1 و 3 تیتانیومهای تجاری قرار دارد و مقاومت به خوردگی آن، بسیار عالی است.
جدول 2- ترکیب شیمیایی تیتانیوم خالص گرید2 – Cp Ti grade 2
| هیدروژن | نیتروژن | کربن | اکسیژن | آهن | تیتانیوم |
| 0.015 | 0.03 | 0.10 | 0.25 | 0.30 | 99.31 |
تیتانیوم تجاری خالص گرید 2، مقاومت به خوردگی بسیار مناسبی در مقابل اکسیداسیون دارد و در برابر محیطهای کلریدی نیز بسیار مقاوم است.
مراحل عملیات حرارتی آنیل تیتانیوم گرید 2، بدین شرح است:
عملیات حرارتی آنیل
عملیات حرارتی رهاسازی تنش
تیتانیوم و آلیاژهای آن وابستگی زیادی به گازهایی مثل اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن دارند. وقتی تیتانیوم تجاری تحت حرارت در هوا قرار بگیرند، یک پوسته بسیار سخت، ترد بر روی آنها به وجود میآید که به پوسته آلفا معروف است. از بین بردن این پوسته بعد از عملیات حرارتی اهمیت بسیار زیادی دارد که با روشهای مکانیکی مثل سنگزنی و یا روشهای شیمیایی مثل پوستهزدایی با نمک مذاب یا ساینده + اسیدشویی در نیتریک/هیدرفلوئوریک اسید، امکانپذیر است.
تکنیکهای نورد داغ، فورج و پرس گرم در شکلدهی داغ تیتانیوم گرید 2 مورد استفاده قرار میگیرند. دمای ابتدا شکلدهی داغ بین 30 تا 50 درجه سانتیگراد (86 الی 122 درجه فارنهایت) بیشتر از استحاله بتا است و دمای انتهایی نیز بین 815 تا 900 درجه سانتیگراد (1499 تا 1652 درجه فارنهایت) میباشد.
شکلدهی سرد Ti grade 2 نیز با فرایندهای خمش، کشش، مهرزنی، drawing و heading در دمای اتاق قابل انجام است. به منظور تعمیر تغییرات برگشت فنری (springback) نیز میتوان از روش hot sizing استفاده کرد.
قابلیت ماشینکاری تیتانیوم تجاری گرید 2 با فولاد زنگنزن، قابل مقایسه است. برای ماشینکاری این فلز رعایت نکاتی همچون سرعت کم، نرخ تغذیه بالا و استفاده از سیال برش زیاد، اهمیت بالایی دارد. همچنین در ماشینکاری تیتانیوم گرید 2، توجه به مسائل ایمنی بسیار مهم است زیرا برادههای این فلز قابلیت احتراق شدیدی دارد.
تیتانیوم گرید 2، جوشپذیری مناسبی دارد و برای جوشکاری آن میتوان از تکنیکهای جوشکاری قوسی گاز تنگستن (GTAW)، جوشکاری قوسی گاز فلز (GMAW)، جوشکاری قوسی پلاسما، جوشکاری نقطهای، جوشکاری پرتو الکترونی، پرتو لیزر، جوشکاری مقاومتی و جوشکاری ذوبی استفاده کرد. البته تکنیکهای GMAW و GTAW در اولویت هستند. همچنین در اتصالدهی این فلز، استفاده از فیلرهای CP Ti اهمیت بسیار زیادی دارد.
تیتانیوم گرید 1، بیشترین میزان مقاومت به خوردگی و شکلپذیری را دارد و از طرفی، استحکام آن در مقایسه با گریدهای دیگر از همه کمتر است. تیتانیوم گرید 4، بیشترین میزان استحکام را ارائه میدهد و شکلپذیری آن در حد متوسط است. تمامی گریدهای تیتانیوم تجاری، دارای تطابق مطلوبی با استخوان و بافت بدن انسان هستند. همچنین این فلزات نسبت استحکام به وزن بالایی دارند؛ به طوری که این نسبت و مقاومت به خوردگی آنها در مقایسه با فولادهای زنگنزن، بیشتر است.
تیتانیوهای خالص تجاری تک فاز هستند؛ درحالی که آلیاژهای تیتانیوم میتوانند به صورت آلفا، بتا و یا آلفا-بتا باشند. از طرفی وجود عناصر افزودنی مثل پالادیوم، مولیبدن و یا نیکل، موجب بهبود مقاومت به خوردگی در آلیاژهای تیتانیوم میشود.
تیتانیومهای موجود در بازار شامل دو دسته هستند: خالص تجاری- آلیاژی. آلیاژهای تیتانیوم خود به سه گروه، آلیاژ آلفا، آلیاژ بتا و آلیاژ آلفا-بتا تقسیم میشوند. این دسته بندی با توجه به فاز تیتانیوم صورت میپذیرد.
برخی از آلیاژهای تیتانیوم مثل گرید 7، 11 و 12، از لحاظ خواص شباهت نزدیکی به تیتانیومهای خالص تجاری دارند. به عنوان مثال آلیاژ تیتانیوم گرید 7 از لحاظ خواص مکانیکی، شبیه به تیتانیوم گرید 2 است اما تا 2/0 درصد، افزودنی پالادیم دارد. پالادیوم در افزایش قدرت مقاومت به خوردگی آلیاژ تیتانیوم، موثر است.
عملیات حرارتیهای مورد استفاده برای تیتانیوم تجاری شامل آنیل و رهاسازی تنش هستند. عملیات آنیل به منظور نرم کردن ماده و از بین بردن تنش باقیمانده به کار میرود. عملیات آنیل در محصولات کار شده، در دماهای رایج کمتر از استحاله بتا، منجر به تبلور مجدد کامل ساختار آلفا هم محور میشود. کنترل دقیق اندازه دانه و خواص مکانیکی با تنظیم دمای آنیل، قابل دستیابی است.
عملیات آزادسازی تنش به منظور از بین بردن تمام و یا قسمتی از تنشهای باقیمانده ناشی از شکلدهی استفاده میشود.
تیتانیوم و آلیاژهای آن میل زیادی به گازهایی مثل اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن دارند. زمانی که تیتانیومهای تجاری در هوا حرارت میبینند، جذب اکسیژن منجر به تشکیل یک لایه بسیار سخت، ترد با فاز آلفای پایدار شده با اکسیژن میشود که به آن پوسته آلفا (alpha case) میگویند.
آنیل میانی یا نهایی تیتانیومهای تجاری غالباً در خلأ یا اتمسفر گاز خنثی انجام میشود تا از تشکیل پوسته آلفا و اتلاف ماده جلوگیری به عمل آید. اجرای عملیات آنیل در خلأ میتواند به از بین بردن پیکاپ هیدروژن اضافی (excess hydrogen pickup) کمک کند. این عملیات به عنوان فرایند گاززدایی خلأ شناخته میشود.
توجه داشته باشید که تمیز بودن قطعاتی که تحت عملیات حرارتی در خلأ قرار میگیرند، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
در جدول زیر عملیات حرارتی تیتانیوم گرید 2 شرح داده شده است.
| آنیل | عملیات حرارتی در بازه دمایی 595 الی 705 درجه سانتیگراد (1100 تا 1300 درجه فارنهایت) به مدت 2 ساعت + سرد کردن در هوا |
| تنش زدایی | عملیات حرارتی در بازه دمایی 540 الی 595 درجه سانتیگراد (1000 تا 1100 درجه فارنهایت) به مدت 15 تا 30 دقیقه + سرد کردن در هوا |
بعد از انجام عملیات حرارتی و سرد کردن در هوا، ضروری است که هم سطح پوسته و هم قسمت ترد زیرین آن (پوسته آلفا) به طور کامل از بین برود فرایند تمیزکاری و حذف این پوستهها را میتوان با روشهای مکانیکی مثل سنگزنی و ماشینکاری انجام داد. همچنین روشهای شیمیایی مثل پوستهزدایی با استفاده از نمک مذاب یا ساینده و به دنبال آن اسیدشویی در مخلوط نیتریک اسید/هیدروفلوئوریک اسید نیز میتوانند در این خصوص موثر باشند.
در صورتی که ماشینکاری یا اسیدشویی مدنظر نباشد، عملیات حرارتی قطعات نهایی بایستی در خلأ انجام شود. تمیز بودن قطعاتی که تحت عملیات حرارتی در خلأ قرار میگیرد، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. هرگونه روغن، اثر انگشت و آثار باقیمانده بر روی سطح، میتواند حتی در اتمسفر خلأ منجر به تشکیل پوسته آلفا شود. پردازش قطعاتی که در خلأ عملیات حرارتی میشوند، شامل مراحل زیر است:
بعد از اتمام فرایند پاکسازی، قطعات باید با استفاده از دستکشهای کاملاً تمیز لمس و برداشته شوند تا مجدداً آلودگی در قطعات به وجود نیاید.
تیتانیوم گرید 2 را میتوان با تکنیکهای رایجی از جمله نورد داغ و پرس داغ تحت شکلدهی گرم قرار داد. دمای آغاز شکلدهی باید 30 تا 50 درجه سانتیگراد (50 الی 100 درجه فارنهایت) بالاتر از استحاله بتا باشد. دمای نهایی فرایند نیز معمولاً از 815 درجه سانتیگراد (1500 درجه فارنهایت) تا تقریباً 900 درجه سانتیگراد (1650 درجه فارنهایت) است که در محدوده دمایی فاز آلفا-بتا قرار داد.
شکلدهی داغ تیتانیوم Cp grade 2 علاوه بر تکنیکهای نورد داغ و پرس داغ، با تکنیکهای دیگری همچون شکلدهی چرخشی، فورج و شکلدهی هیدرولیکی قابل انجام است .
معمولاً شکلدهی شدید در بازه دمایی 480 الی 540 درجه سانتیگراد (900 تا 1000 درجه فارنهایت) صورت میگیرد؛ درحالی که بازه دمایی برای شکلدهیهای متوسط و معمولی از 200 تا 315 درجه سانتیگراد (400 تا 600 درجه فارنهایت) است. در زمان شکلدهی باید نسبت به جلوگیری از تشکیل پوسته آلفا، توجه داشت. در صورت تشکیل این پوسته، بایستی حتما آن را بعد از شکلدهی از بین برد.
تیتانیوم گرید 2 به واسطه برخورداری از درصد اندک اکسیژن، انعطافپذیری خوبی دارد و شکلدهی سرد آن را میتوان با روشهایی همچون کشش، heading، drawing و قالبزنی یا مهرزنی (stamping) انجام داد.
کارسختی تیتانیومهای تجاری با سرعت نسبتاً زیادی افزایش مییابد و در برخی از فرایندها مثل کشش سرد، دارای محدودیت است. اثر باوشینگر منجر به تا 25 درصد افت در استحکام فشاری تسلیم در هنگام کشش در دمای اتاق میشود. این افت میتواند با رهاسازی تنش، جبران شود. لازم به ذکر است که منظور از اثر باوشینگر، جهتدار بودن کارسختی میباشد. به دلیل مدول کم تیتانیوم، برگشت فنری یا Springback در آن قابل توجه است. به همین دلیل فرایند سایزینگ گرم (hot sizing) غالباً به منظور اصلاح تغییرات در برگشت فنری بعد از شکلدهی سرد، انجام میشود.
مشخصات ماشینکاری تیتانیوم تجاری گرید 2، مشابه با فولادهای زنگنزن آستینی است. ماشینکاری این فلز، نکات و الزامات مهمی دارد که در ادامه به بیان آنها میپردازیم:
توجه داشته باشید که به توجه به تمایل زیاد تیتانیوم تجاری گرید 2 به گالینگ و اسمر، ترجیحاً نباید از آن برای کاربردهای پوششی استفاده کرد.
در جداول 5 تا 12 ، سرعتها و تغذیهگذاری رایج در ماشینکاریهای مختلف تیتانیوم گرید 2 به نمایش درآمده است.
تیتانیوم خالص تجاری گرید 2 را میتوان با فیلرهای جنس تیتانیوم تجاری، جوشکاری کرد. تکنیکهای جوشکاری گاز خنثی باید به منظور جلوگیری از رشد و پیکاپ اکسیژن و ایجاد تردی هیدوژنی ناحیه جوش، در جوشکاری تیتانیوم گرید 2 به کار روند. رایجترین تکنیک برای جوشکاری Cp Ti، جوشکاری قوسی گاز تنگستن (GTAW) است. البته برای مقاطع نازک، روش جوشکاری قوسی گاز فلز (GMAW) مورد استفاده قرار میگیرد.
روشهای دیگری همچون جوشکاری قوسی پلاسما، جوشکاری پرتو الکترونی، پرتو لیزر، جوشکاری مقاومتی، جوشکاری نقطهای و جوشکاری ذوبی با موفقیت برای کاربردهای جوشکاری تیتانیومهای تجاری به کار رفتهاند.
گرید |
دلیل جایگزینی |
||||||
| Ti Grade 1 | زمانی که استحکام کمتر هم مورد تایید باشد ولی قیمت بالاتر است | ||||||
| Ti Grade 3 | زمانی که استحکام بالاتر نیاز باشد اما شکل پذیری کم میشود | ||||||
| Ti Grade 4 | زمانی که استحکام بالاتر نیاز باشد اما شکل پذیری کم میشود | ||||||
| 316 | زمانیکه خوردگی زیاد نباشدو قیمت هم کمتر است | ||||||
| Hastelloy C-276 | در صورتیکه مقاومت به خوردگی بیشتری نیاز باشد ، اما قیمت بالاتر است | ||||||
ویلیلم گرگور ، معدن شناس انگلیسی و مارتین هاینریس کلاپروث شیمیدان آلمانی در سالهای بین 1790 تا 1800 سنگ معدنی روتیل که کانی اصلی تیتانیوم است را کشف و نسبت به استخراج آن اقدام نمودند . تیتانیوم فلزی و خالص شده در سال 1910 توسط متالورژیست نیوزیلندی ، متیو هانتر در کشور امریکا احیا و تولید شد.
فرآیند هانتر شامل حرارت دادن کلرید تیتانیوم (IV) با سدیم در یک سیلندر با فشار بالا بود. این فرآیند مناسب تولید انبوه نبود و بعدها با روش کرول جایگزین شد . تولید تجاری تیتانیوم توسط متالورژ لوکزامبورگی ، ویلیام کرول در سال 1938میلادی اختراع شد. اما با شروع جنک جهانی و تهدید آلمانها او به امریکا رفت و در سال 1940 در امریکا این روش را ثبت تجاری نمود .
در این روش تیتانیوم از حرارت دادن کلرید تیتانیوم در مجاورت منیزیم احیا میشود. در سال 1948 تولید تجاری تیتانیوم خالص به صورت پودر ، در کارخانه دو پونت امریکا آغاز شد و در این زمان تولید جهانی تیتانیوم تنها 3 تن در سال بود ولی با پی بردن به اهمیت تیتانیوم تولید آن در سال 1956 به 25000 تن رسید .
پروفسور ویلیام جی کرول پس از تولید موفقیت آمیز تیتانیوم اقدام به تولید زیرکونیوم نیز نمود . او در سال 1951به هیئت علمی کالج ایالتی اورگان پیوست و یک بنیاد غیرانتفاعی تحقیقات فلزات را تأسیس کرد که بورسیه ها و کمک های مالی را در ایالات متحده و اروپا اعطا می کرد. کرول در سال 1961 به اروپا بازگشت و در 30 مارس 1973 در بروکسل درگذشت .
تولید تجاری و صنعتی فلز تیتانیوم در شرکت تایمت امریکا و در سال 1952 صورت گرفت .این شرکت در سال 1950 تحت نام Titanium Metals Corporation of America تاسیس شد و در سال 1955 اولین سفارش بزرگ تولید تیتانیوم برای نیروی هوایی امریکا را دریافت نمود . یکی از دلایل توسعه تیتانیوم رقابت هوایی و فضایی با اتحاد جماهیر شوروی و جنگ سرد بود.
اولین استفاده از تیتانیوم در صنعت هوایی مربوط به تولید هواپیمای پرنده سیاه SR 71 نیروی هوایی آمریکا بود. 85 درصد از ساختار هواپیما ازتیتانیوم و آلیاژهای آن تشکیل شده بود. قبل از SR71، هزینه بالا مانع استفاده از تیتانیوم در صنعت هوایی میشد، اما با کاهش قیمت آن ، بخش هوانوردی تجاری در دهه 1960 شاهد استفاده گسترده از این فلز و آلیاژهای آن بود.
| محصول |  |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
| مفتول | میلگرد | لوله بدون درز | لوله درزدار | کویل | ورق سرد | ورق گرم | |
| قیمت | |||||||
| ترم تحویل | |||||||
| تولیدکنندگان معتبر | Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
Timet ATI VDM Baoti SinoTitan Kobe VSMPO Hermith LCMA Tifast |
