Grad 2 und Grad 3 werden beide gemäß ASTM B265 und anderen internationalen Standards als kommerziell reines (unlegiertes) Titan klassifiziert. Sie haben dieselbe grundlegende Beschaffenheit wie hoch{4}reines Titan, ihre chemischen Zusammensetzungsgrenzen, insbesondere interstitielle Elemente, werden jedoch auf unterschiedlichen Ebenen streng kontrolliert. Diese scheinbar kleinen Unterschiede bestimmen direkt ihre mechanischen Eigenschaften, Formbarkeit und Anwendungsgebiete. Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Vergleich ihrer Zusammensetzungseigenschaften.
Beide Qualitäten basieren auf Ti als Hauptbestandteil mit einer Titanreinheit von über 99 %. Die Hauptunterschiede liegen in interstitiellen Elementen wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff und dem Restelement Eisen. Unter diesen ist der Sauerstoffgehalt die kritischste und repräsentativste Variable.
Sauerstoff (O)ist das einflussreichste Element in technisch reinem Titan. Für Grad 2 ist der maximale Sauerstoffgehalt auf 0,18 % begrenzt, während er für Grad 3 auf 0,25 % erhöht wird. Sauerstoff wirkt in Titan als Feststofflösungsverfestiger: Ein höherer Sauerstoffgehalt verbessert die Zugfestigkeit, Streckgrenze und Härte erheblich, verringert jedoch die Duktilität und Formbarkeit. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass Güteklasse 3 eine höhere Festigkeit, aber eine geringere Biege- und Stanzleistung aufweist als Güteklasse 2.
Stickstoff (N)hat eine ähnliche stärkende Wirkung wie Sauerstoff. Sowohl Klasse 2 als auch Klasse 3 haben den gleichen Stickstoffgrenzwert mit einem Höchstgehalt von 0,03 %. Stickstoff ist ebenfalls ein stark stärkendes Element, allerdings ist sein Gehalt in der industriellen Produktion im Allgemeinen gering und macht keinen wirklichen Unterschied zwischen den beiden Qualitäten aus.
Kohlenstoff (C)ist ein gemeinsames Restelement. Der maximale Kohlenstoffgehalt für Grad 2 und Grad 3 beträgt 0,10 %. Innerhalb dieses Bereichs hat Kohlenstoff kaum Einfluss auf die grundlegenden Eigenschaften von reinem Titan und trägt nicht zum Leistungsunterschied zwischen den beiden Qualitäten bei.
Wasserstoff (H)muss streng kontrolliert werden, um eine Wasserstoffversprödung zu vermeiden. Beide Qualitäten haben den gleichen Wasserstoffgrenzwert, der maximal 0,015 % beträgt. Ein niedriger Wasserstoffgehalt gewährleistet eine gute Zähigkeit und vermeidet Risse während der Verarbeitung oder im Einsatz.
Eisen (Fe)ist das wichtigste Restelement in Titanlegierungen. Der maximale Eisengehalt für Grad 2 und Grad 3 beträgt 0,30 %. Eisen verstärkt auch Titan leicht, aber da die Grenzwerte identisch sind, verursacht Eisen keine Unterschiede zwischen den beiden Qualitäten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Grad 2 und Grad 3 fast identische chemische Zusammensetzungssysteme aufweisen - der einzige wirkliche und bedeutsame Unterschied ist der Sauerstoffgehalt. Klasse 2 verwendet weniger Sauerstoff, um eine hervorragende Duktilität, Formbarkeit, Biege- und Stanzleistung aufrechtzuerhalten; Grad 3 erhöht den Sauerstoffgehalt entsprechend, um eine höhere Festigkeit und Steifigkeit zu erreichen und gleichzeitig eine gute Verarbeitbarkeit beizubehalten.
Durch diesen kontrollierten Unterschied in der Zusammensetzung eignet sich Güteklasse 2 für Teile, die Tiefziehen, Biegen und komplexe Formen erfordern, während Güteklasse 3 für Strukturteile verwendet wird, die eine höhere Festigkeit und eine gewisse Steifigkeit erfordern. Das Verständnis ihrer Zusammensetzungsunterschiede hilft Benutzern bei der Auswahl der richtigen Titansorte für Materialdesign, Produktionsverarbeitung und technische Anwendungen.
