Was sind die Eigenschaften von Titan Grad 3?

1. Was sind die Eigenschaften von Titan Grad 3?

Titan der Güteklasse 3, auch bekannt als kommerziell reines Titan (CP Ti) Güteklasse 3, ist eine unlegierte Titansorte mittlerer Festigkeit, die mechanische Leistung und Verarbeitbarkeit in Einklang bringt. Seine Hauptmerkmale sind wie folgt:

Chemische Zusammensetzung: Es besteht zu über 99 % aus reinem Titan mit Spurenverunreinigungen wie Eisen (max. 0,30 %), Kohlenstoff (max. 0,10 %), Stickstoff (max. 0,05 %), Wasserstoff (max. 0,015 %) und Sauerstoff (max. 0,35 %). Der kontrollierte Sauerstoffgehalt ist ein Hauptfaktor, der es von Titan der Güteklasse 1 und 2 mit geringerer Festigkeit unterscheidet.

Mikrostruktur: Es hat bei Raumtemperatur eine hexagonal dicht gepackte (HCP) Kristallstruktur (Alpha-Phase). Diese Struktur verleiht ihm eine gute Duktilität und Formbarkeit und behält gleichzeitig eine höhere Festigkeit als Alpha--Phasen-Titan der Güteklasse 1/2 bei.

Korrosionsbeständigkeit: Es weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen auf, einschließlich Meerwasser, Meeresatmosphäre, verdünnten Säuren (z. B. Schwefelsäure, Salzsäure in geringen Konzentrationen) und den meisten organischen Verbindungen. Sein passiver Oxidfilm (TiO₂) bildet sich schnell und ist stabil, sodass eine weitere Oxidation verhindert wird.

Physikalische Eigenschaften: Es hat eine Dichte von etwa 4,51 g/cm³ (etwa 56 % der Stahldichte), einen Schmelzpunkt von 1668 Grad (3034 Grad F) und eine gute Wärmeleitfähigkeit (17 W/m·K bei 25 Grad) und einen elektrischen Widerstand (420 nΩ·m bei 25 Grad).

Verarbeitbarkeit: Es kann leicht durch gängige Metallbearbeitungsverfahren wie Kaltwalzen, Schmieden, Schweißen und maschinelle Bearbeitung hergestellt werden. Aufgrund seiner höheren Festigkeit als bei Güteklasse 1/2 kann jedoch bei der Kaltumformung etwas mehr Kraft erforderlich sein.

2. Wie hoch ist die mechanische Festigkeit von Titan Grad 3?

Unter mechanischer Festigkeit versteht man die Fähigkeit eines Materials, äußeren Kräften ohne Verformung oder Bruch zu widerstehen. Titan der Güteklasse 3 wird als klassifiziertmittlere-Stärkehandelsüblich reines Titan, dessen Festigkeitsniveau zwischen niedriger-Stärkegrad 1/2 und höher-Stärkegrad 4-Titan liegt. Seine typischen mechanischen Festigkeitseigenschaften (gemäß ASTM B265, der Norm für Platten, Bleche und Bänder aus Titan) werden durch Schlüsselindikatoren wie Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung quantifiziert, wie in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Mechanisches Eigentum	Typischer Wert (Raumtemperatur)	ASTM B265 Mindestanforderung	Einheit
Zugfestigkeit (UTS)	650 – 750	550	MPa
Streckgrenze (0,2 % Offset)	550 – 650	485	MPa
Dehnung (in 50 mm)	15 – 20	12	%

Zugfestigkeit: Die maximale Belastung, der das Material standhalten kann, bevor es bricht. Die Zugfestigkeit der Klasse 3 (650–750 MPa) ist deutlich höher als die der Klasse 2 (450–550 MPa), sodass sie für Anwendungen geeignet ist, die eine höhere Tragfähigkeit erfordern.

Duktilität mit Stärke: Im Gegensatz zu einigen hochfesten Legierungen behält Grad 3 eine gute Duktilität (15–20 % Dehnung), sodass es Energie absorbieren und Sprödbruch in dynamischen oder stoßbelasteten Szenarien widerstehen kann.

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3. Wie hoch ist die Streckgrenze von Titan der Güteklasse 3?

Streckgrenze (insbesondere0,2 % Offset-Streckgrenze) ist die Spannung, bei der ein Material eine bleibende Verformung von 0,2 % aufweist (ein Standardschwellenwert für plastische Verformung). Für Titan der Güteklasse 3 ist diese Eigenschaft von entscheidender Bedeutung für die Konstruktion von Komponenten, die Widerstand gegen dauerhafte Formänderungen unter Arbeitslasten erfordern.

Typische und Standardanforderungen:

Gemäß ASTM B265 beträgt die minimale Offset-Streckgrenze von 0,2 % für Titan der Güteklasse 3485 MPa.

In der praktischen Produktion liegen die typischen Streckgrenzenwerte im Bereich von550 MPa bis 650 MPa(abhängig von den Verarbeitungsbedingungen wie Kaltumformung oder Glühen).

Faktoren, die die Streckgrenze beeinflussen:

Sauerstoffgehalt: Sauerstoff fungiert als fester-Lösungsverstärker in Titan. Der höhere Sauerstoffgrenzwert von Klasse 3 (max. 0,35 %) im Vergleich zu Klasse 2 (max. 0,25 %) trägt direkt zu seiner höheren Streckgrenze bei.

Kaltarbeit: Eine Erhöhung des Kaltumformgrades (z. B. Walzen, Ziehen) erhöht die Streckgrenze. Beispielsweise kann ein kaltverformtes Blech der Güteklasse 3 eine Streckgrenze von 650 MPa haben, während ein geglühtes Blech (zum Spannungsabbau erhitzt) eher bei 550 MPa liegen kann.

Temperatur: Die Streckgrenze nimmt bei erhöhten Temperaturen leicht ab. Bei 300 Grad kann es auf etwa 450–500 MPa absinken, aber unter 200 Grad bleibt es stabil, sodass es für Anwendungen bei mittleren Temperaturen geeignet ist.