GR5 Titanium Bar (Ti-6Al-4V) - Produktintroduktion
Översikt
GR5 titan bar(Betyg 5, kinesisk beteckningTC4) är en stång-produkt tillverkad av Ti-6Al-4V-legeringen -, den mest använda titanlegeringen i världen, och står för över 50 % av den totala titanlegeringen. Det kombinerar hög hållfasthet, låg densitet, utmärkt korrosionsbeständighet och god tillverkningsbarhet, vilket gör det till standardmaterialet för flyg-, medicin-, marin- och högpresterande industriella applikationer. GR5-stänger levereras vanligtvis som varmvalsade, smidda eller kalldragna/malda produkter med diametrar från3 mm till 300+ mm, i längder upp till 6 meter eller efter behov.
1. Kemisk sammansättning (enligt ASTM B348 / ASTM F136)
表格
| Element | Innehåll (vikt%) | Fungera |
|---|---|---|
| Titan (Ti) | Saldo (~90 %) | Basmetall |
| Aluminium (Al) | 5.5 – 6.75% | -stabilisator; stärker och förbättrar prestanda vid hög-temperatur |
| Vanadin (V) | 3.5 – 4.5% | -stabilisator; förbättrar styrka, duktilitet och härdbarhet |
| Järn (Fe) | Mindre än eller lika med 0,40 % | Gräns för föroreningar |
| Syre (O) | Mindre än eller lika med 0,20 % | Förstärkning av interstitial (kontrollerad) |
| Kol (C) | Mindre än eller lika med 0,08 % | Gräns för föroreningar |
| Kväve (N) | Mindre än eller lika med 0,05 % | Gräns för föroreningar |
| Väte (H) | Mindre än eller lika med 0,015 % | Gräns för föroreningar (kritisk - försprödningsrisk) |
| Yttrium (Y) | Mindre än eller lika med 0,005 % | Restgräns |
2. Mekaniska egenskaper (ASTM B348, glödgat skick)
表格
| Egendom | Värde |
|---|---|
| Draghållfasthet | Större än eller lika med 895 MPa(vanligtvis 950–1 100 MPa) |
| Sträckstyrka | Större än eller lika med 825 MPa(vanligtvis 850–1 000 MPa) |
| Förlängning | Större än eller lika med 10 % (vanligtvis 14–18 %) |
| Minskning av arean | Större än eller lika med 25 % |
| Hårdhet | ~320–360 HB (≈ 34–38 HRC) |
| Densitet | 4,43 g/cm³(ca 56% av stål) |
| Elastisk modul | ~114 GPa |
| Smältområde | ~1 600–1 670 grader |
| Servicetemperatur | –250 grader till ~400 grader(lång-sikt) |
Efterlösningsbehandling + åldrande (STA), kan styrkan nå 1 100–1 300 MPa - en ~20–30 % ökning jämfört med det glödgade tillståndet.
3. Fysiska egenskaper
表格
| Egendom | Värde | Anteckningar |
|---|---|---|
| Styrka-till-viktsförhållande | Exceptionell | Högre än de flesta stål och aluminiumlegeringar |
| Värmeledningsförmåga | 6.7 W/(m·K) | Låg - bearbetningsvärmekoncentrat vid verktyget |
| Termisk expansion | 8.6 × 10⁻⁶/K | Låg - god dimensionsstabilitet |
| Specifik värme | ~560 J/(kg·K) | |
| Biokompatibilitet | Excellent | Ej-toxisk, helt accepterad av mänsklig vävnad |
| Korrosionsbeständighet | Enastående TiO₂ passiv film | Havsvatten, klorider, oxiderande syror, kroppsvätskor |
| Magnetiska egenskaper | Icke-magnetisk | Lämplig för MRI-kompatibla enheter |
4. Metallurgiska egenskaper
+ två-fasstruktur: Aluminium stabiliserar den hexagonala fasen; vanadin stabiliserar kroppens-centrerade kubiska fas (-transustemperatur ≈ 980–1 000 grader).
Värmebehandlas-: Fasen aktiverarlösning + åldringsbehandlingför betydande styrkavinster - en viktig fördel jämfört med kommersiellt rent titan.
Kontroll av mikrostruktur: Bearbetning i +-fältet ger fina duplexa (likaxliga + transformerade) strukturer med den bästa balansen mellan styrka, duktilitet och utmattningsmotstånd.
Känslighet: Väteupptagning måste vara strikt kontrollerad (svetsning, betning, bearbetning av kylvätska); -fasinnehållet ökar vid förhöjda temperaturer - varmt arbetsfönster måste hanteras.
5. Tillverkningsprocess
Smältande- Trippel vakuumbågomsmältning (VAR) av svamptitan + Al-V masterlegering för homogenitet
Smide/nedbrytning- Göt smidd till ämnen i fältet eller +
Varmvalsning / smide till stång- Valsad eller smidd till slutlig eller nära-slutlig diameter (vanligtvis 700–950 grader)
Glödgning- Fräsglödgning vid 700–850 grader för att återställa duktiliteten
Kallritning / mittlös slipning(valfritt) - För precisionsdiametrar och ytfinish
Uträtning- Vrid- eller tryckuträtning
Ytbehandling- Bearbetning/svarvning, polering eller sandblästring
Besiktning & provning- UT-detektering, dimensionskontroller, dragprovning, PMI, färgpenetrant - full MTC (EN 10204 3.1/3.2) medföljer
6. Produktformer och toleranser
表格
| Form | Beskrivning | Typisk tolerans |
|---|---|---|
| Varmvalsad-bar | Som-valsad yta, svart/oxiderad | h11/h12 |
| Smidd stång | Bättre inre kvalitet, större diametrar | Per avtal |
| Kall-dragen / markstång | Ljus yta, exakta mått | h8/h9/h10 |
| Skalad/svarvad stång | Maskinbearbetad yta, avlägsnat avkolat/ -höljelager | h9/h11 |
| Centerlös-markstång | Spegel eller precisionsfinish för bearbetning | h7/h8 |
Ytförhållanden tillgängliga:svart (som-valsad), inlagd, sandblästrad, svarvad/slipad, polerad.
7. Viktiga tillämpningsområden
Aerospace (största marknaden)
Strukturella komponenter för flygplan: ramar, konsoler, fästelement
Motordelar: kompressorblad, skivor, axlar
Landställs- och ställdonkomponenter
Helikopterrotornav
Medicinsk
Kirurgiska implantat: benskruvar, plattor, intramedullära naglar, ryggradsfixeringsanordningar
Fixturer och distanser för tandimplantat
Kirurgiska instrument och verktygsämnen
(Obs! för permanenta implantat, ELI-versionen -Grad 23 / Ti-6Al-4V ELI- med lägre mellansidesannonser anges ofta enligt ASTM F136)
Marine & Offshore
Propelleraxlar, undervattensfästen, kopplingar
Sjövattenpumpkomponenter, ventilstammar
Strukturella delar av-djuphavsutrustning
Industri & Energi
Kemiska anläggningsaxlar, omrörare, pumpkomponenter
Komponenter i högt-kärl
Biltävlingsdelar (vevstakar, ventiler)
Sportutrustning: cykelramar, golfklubbhuvuden, tennisracketar
8. Jämförelse: GR5 vs. Pure Titanium Bars
表格
| Punkt | GR2 (TA2) Bar | GR5 (TC4) Bar |
|---|---|---|
| Typ | Kommersiellt ren | + legering |
| Draghållfasthet | ~450–550 MPa | ~950–1 100 MPa |
| Sträckstyrka | ~350 MPa | ~850 MPa |
| Duktilitet | Högre (ε Större än eller lika med 25%) | Måttlig (ε Större än eller lika med 10–14 %) |
| Korrosionsbeständighet | Excellent | Utmärkt (nära-lika) |
| Värmebehandling | Endast glödgning | Lösning + åldrande tillgänglig |
| Kosta | Lägre | ~2–3× högre |
| Bäst för | Kemisk utrustning, formade delar | Flyg-, medicinska, hög-lastdelar |
9. Relevanta standarder
表格
| Standard | Omfattning |
|---|---|
| ASTM B348 | Barer och ämnen - den primära produktstandarden |
| ASTM F67 / F136 | Kirurgiska implantatkvaliteter (F136 för Ti-6Al-4V ELI) |
| AMS 4928 | Aerospace bar, smide och ring specifikation |
| ASME SB348 | Tryckkärlskodversion |
| GB/T 2965 | Kinesisk standard för titan- och titanlegeringsstänger |
| DIN 3.7165 / EN 3.7164 |
europeiska beteckningar
|
