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Was ist Titan Grad 1?
Titan Grad 1, unlegierte Ti („reine“) 35A-Legierung. Sie steht an erster Stelle in vier kommerziell reinen Titanqualitäten. Aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit. Es hat den niedrigsten Sauerstoff- und Eisengehalt und wird häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Wie Wärmetauscher, Organismusteile, Niedertemperaturgefäße und mehr.
Wie viele Qualitäten gibt es bei unlegiertem Titan?
Das kommerziell reine (CP) Titan zeichnet sich durch vier Hauptqualitäten (CP1, CP2 usw.) aus, die je nach mechanischen Eigenschaften (z. B. Festigkeit, Duktilität und Formbarkeit) für individuelle Zwecke entwickelt werden. Klasse 1 verkörpert extreme Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit und ist daher die beste Wahl für alle Anwendungen in dieser Kategorie. Grad 2, allgemein bekannt als die vielseitigste Legierung, gewährleistet ein angemessenes Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Duktilität und Formbarkeit. Festigkeitsklasse 3 hat gegenüber Festigkeitsklasse 2 den Vorteil einer geringeren Umformbarkeit; Dieses Material eignet sich für Anforderungen, die eine höhere Festigkeit, aber keine extreme Duktilität erfordern. Die letzte Stufe ist Grad 4 und wird für die stärkste Stufe verwendet, bei der hohe Festigkeit und mäßige Duktilität erforderlich sind. Solche Qualitäten werden durch verschiedene Anwendungen bestimmt. In diesem Fall dient die Korrosionsbeständigkeit von Titan als Hauptgrundlage, und es sind die Klassen 1 bis 4, die die Grundkategorien von unlegiertem Titan definieren.
Was ist die Grundlage für die Einstufung von Titan?
Die Qualität von Titan wird anhand seiner chemischen Zusammensetzung, seiner mechanischen Eigenschaften, seiner Mikrostruktur, seiner Korrosionsbeständigkeit, seiner Formbarkeit und seiner Schweißbarkeit bestimmt. Der einzige Unterschied zwischen den handelsüblichen und den reinen Titanqualitäten besteht im prozentualen Anteil an Eisen und Sauerstoff. Dies wiederum wirkt sich auf die Festigkeit und Elastizität des Materials aus. Legierte Sorten wie die Sorte 5 (Ti-6Al-4V) enthalten Elemente wie Aluminium und Vanadium, die sie stärker machen und andere Eigenschaften verbessern. Die Zugfestigkeit, Streckgrenze, Duktilität und Zähigkeit, die in realen Anwendungen ausgewogen sind, bilden die Grundlage für die Sortenauswahl unter Berücksichtigung der Herstellungsprozesse und Umgebungsbedingungen. Dieses Schema führt zu einer materialgenauen Ausrichtung, um den unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden, wodurch die Leistung und die Kostenfaktoren optimiert werden.
Welche Einschränkungen hat Titan Grad 1?
Titan Grad 1, das eine hohe Duktilität und hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweist, weist aufgrund seiner geringen Zugfestigkeit diese Einschränkungen auf. Daher ist es für Anwendungen mit hoher Festigkeit nicht anwendbar. Titan Grad 1 ist im Vergleich zu hochwertigen Titansorten oder legierten Versionen auch hinsichtlich seiner Leistungsmechanismen bei hohen Temperaturen und seiner Verschleißfestigkeit eingeschränkt, was seine Anwendung möglicherweise auf Situationen beschränkt, in denen höhere mechanische Eigenschaften oder eine hohe Verschleißfestigkeit erforderlich sind. Da darüber hinaus die hohe Formbarkeit und Schweißfähigkeit der Güteklasse 1 für einige Anwendungen zweifellos von Vorteil sind, muss die wirtschaftliche Wirksamkeit der Verwendung eines speziellen Materials dort bewertet werden, wo solche Eigenschaften nicht unbedingt erforderlich sind. Daher dominiert Titan der Güteklasse 1 eher für Anwendungen, bei denen seine einzigartigen Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit ausgenutzt werden sollen, als für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit erfordern.
Chemische Zusammensetzung von Titan Grad 1
Chemisches Element | % vorhanden |
Titan, Ti | 99.1-100 |
Eisen, Fe | 0- 0.20 |
Sauerstoff, o | 0-0.18 |
Kohlenstoff, C | 0-0.01 |
Stickstoff, n | 0-0.03 |
Wasserstoff, H | 0- 0.015 |
Beeinflussen andere Elemente in Titan Grad 1 dessen Eigenschaften?
Titan der Güteklasse 1, das auch als kommerziell reines Titan bezeichnet wird, wird gezielt durch Zugabe abgemessener (dh kontrollierter) Mengen interstitieller Elemente wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff sowie substituierter Verunreinigungen wie Eisen legiert. Tatsächlich spielen diese Elemente bei der Spezifikation der Eigenschaften eine untergeordnete Rolle. Das Legieren von Sauerstoff und Stickstoff erhöht die Festigkeit, hält die Gehalte jedoch niedrig, um Duktilität und Formbarkeit aufrechtzuerhalten. Kohlenstoff wird begrenzt, um die Bildung von Karbiden zu verhindern und so die Korrosionsbeständigkeit und Duktilität unter Kontrolle zu halten. Wasserstoff, der zur Versprödung führt, wird ebenfalls minimiert und der Eisengehalt in der Masse wird reduziert, um die Festigkeit zu erhöhen. Dennoch wird es niedrig gehalten, um seine Weichheit und hohe Formbarkeit beizubehalten. Dies bedeutet nicht, dass alle Titanqualitäten besser sind als diejenigen, die für den Einsatz in stark korrosiven Umgebungen konzipiert sind; Vielmehr bleibt ein akzeptables Gleichgewicht zwischen ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, Duktilität und Formbarkeit erhalten, das es für Anwendungen geeignet macht, bei denen diese Eigenschaften von größter Bedeutung sind.
Mechanische Eigenschaften von Titan Grad 1
Eigenschaften | Metrisch | Kaiserliche |
Härte, Brinell | 120 | 120 |
Härte, Knoop | 132 | 132 |
Härte, Rockwell B | 70 | 70 |
Härte, Vickers | 122 | 122 |
Zugfestigkeit, ultimative | 240 MPA | 34800psi |
Zugfestigkeit, Ertrag | 170 – 310 MPa | 24700 – 45000 psi |
Bruchdehnung | 24% | 24 % |
Verringerung der Fläche | 35% | 35 % |
Elastizitätsmodul | 105 GPa | 15200 ksi |
Kompressionsmodul | 110 GPa | 16000ksi |
Poisson-Zahl | 0.37 | 0.37 |
Charpy-Aufprall | 310J | 229 ft-lb |
Schermodul | 45 GPa | 6530 ksi |
Härte, Brinell | 120 | 120 |
Physikalische Eigenschaften von Titan Grad 1 
Dichte | Mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient | Schmelzpunkt | Wärmeleitfähigkeit | Elastizitätsmodul |
4,51g/cm³ | 4,78*10-5mm | 1670 °C | 111W / (mK) | 15656 MPa |
Herausforderungen bei der Verarbeitung von Titan Grad 1
Bei der Verarbeitung von Titan Grade 1 ergeben sich diese Herausforderungen aufgrund der hohen Reaktivität, die es empfindlicher gegenüber jeglichen Verunreinigungen macht, und seiner Duktilität, die sowohl Bearbeitungs- als auch Umformprozesse erschwert. Diese hochwertigen Teile wurden unter Berücksichtigung strenger Umweltkontrollen entwickelt, um die Verschlechterung der Eigenschaften zu minimieren, und unter Berücksichtigung der Verwendung eigener Bearbeitungswerkzeuge, um deren Haftung an den Werkzeugen zu verhindern und Verschleiß zu verursachen. Es ist wichtig, dass beim Schweißen und bei der Wärmebehandlung kontrollierte Umgebungen eingehalten werden und das Material sorgfältig gehandhabt wird, damit es beim Formen nicht seine Integrität verliert, was die Produktion teurer macht. Diese Schwierigkeiten lassen jedoch nicht außer Acht, dass TiGrade 1 über erstklassige Korrosionseigenschaften sowie Biokompatibilität verfügt und daher häufig in anspruchsvollen Anwendungen wie der chemischen Verarbeitung, der Schifffahrt und der Medizin eingesetzt wird.
Anwendungen von Titan Grad 1
Titan der Güteklasse 1 wird in vielen Branchen verwendet, da es sehr korrosionsbeständig ist, eine gute Formbarkeit aufweist und schweißfreundlich ist. Es wird in der chemischen Verarbeitungsindustrie zum Bau von Bauteilen wie Wärmetauschern und Reaktoren verwendet und weist eine konstante Korrosionsbeständigkeit gegenüber korrosiven Substanzen auf. Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit im Meerwasser eignet es sich gut für den Einsatz in maritimen Anwendungen wie dem Bau von Schiffen und Offshore-Plattformen. Obwohl die korrosionsbeständige Güteklasse 1 die erste Wahl für Strukturbauteile in der Luft- und Raumfahrt ist, finden die höherwertigen Werkstoffe und Legierungen wichtige Nischenanwendungen in der Luft- und Raumfahrttechnik. Seine Biokompatibilität ist eine Schlüsseleigenschaft, die für medizinische Implantate wie orthopädische Geräte erforderlich ist. Außerdem ist es Teil der Stromerzeugung und in Prozessen wie Geothermie und Kernenergie, die im Reaktorinneren zu Korrosion neigen, und aufgrund seiner Haltbarkeit und Ästhetik ist es auch Teil einer Konstruktion. Darüber hinaus gibt die Haltbarkeit der Komponente Aufschluss über die Anwendbarkeit dieser Membranen in Anwendungen, bei denen die Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltherausforderungen im Vordergrund steht.