Was Sie über Titan Grad 3 wissen müssen

CP-Titan Grad 3 ist für viele Industriezweige eine gute Wahl, aber wie viel wissen Sie darüber? In diesem Artikel finden Sie einige Informationen, die Sie über Titan Grad 3 wissen müssen, damit Sie den richtigen Titan-Grad besser auswählen können.

Grundlegende Definition

Titan Grad 3 (industrielles Reintitan Grad 3) ist ein metallisches Material auf der Basis von Titan, dem Spuren von Verunreinigungen (wie Eisen, Sauerstoff, Kohlenstoff usw.) hinzugefügt wurden. Nach der US-amerikanischen ASTM-Norm gehört es zur dritten Stufe des industriellen Reintitans (CP-Titan) mit einem Reinheitsgrad von etwa 99,5% und einem Gesamtverunreinigungsgehalt von weniger als 0,5%. Im Vergleich zu Grade 1 und Grade 2 hat Grade 3 eine höhere Festigkeit und ist die Kategorie mit den besseren mechanischen Eigenschaften unter den industriellen Reintitanen.

Wesentliche Merkmale

1. Ausgewogenheit von hoher Festigkeit und guter Zähigkeit
Die Streckgrenze (ca. 250-350 MPa) und die Zugfestigkeit (ca. 450-550 MPa) von Titan Grad 3 sind deutlich höher als die von Grad 1 und Grad 2 (beide haben eine Festigkeit von ca. 200-400 MPa), was für Szenarien geeignet ist, die eine höhere Belastbarkeit bei gleichzeitig guter Schlagzähigkeit erfordern.

2. Mäßige Korrosionsbeständigkeit
Aufgrund des hohen Sauerstoffgehalts (in der Regel ≤0,35%) ist die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und Meerwasser etwas geringer als bei den Güteklassen 1 und 2, aber sie ist in den meisten milden Umgebungen immer noch zuverlässig und eignet sich besonders für moderate Korrosionsszenarien mit strengen Festigkeitsanforderungen.

3. Leichtigkeit der Verarbeitung
Es kann durch herkömmliche Metallverarbeitungsprozesse (wie Schmieden, Stanzen, Zerspanen) geformt werden, und die Wirkung der Wärmebehandlung ist begrenzt. Es wird in der Regel durch Kaltbearbeitung verfestigt.
4. Hoher Schmelzpunkt und niedrige Wärmeleitfähigkeit
Der Schmelzpunkt liegt bei etwa 1660℃, und die Wärmeleitfähigkeit ist mit etwa 17 W/(m-K) niedriger als die von rostfreiem Stahl (etwa 15-50 W/(m-K)). Bei der Verarbeitung sollte auf die Temperaturkontrolle geachtet werden.

Typische Anwendungen

1. Luft- und Raumfahrt
In der Anfangszeit wurde es für Strukturteile von Flugzeugen (wie Halterungen und Verbindungsstücke) verwendet. Später wurde es aufgrund der Beliebtheit höherwertiger Titanlegierungen allmählich für Teile mit etwas geringeren Leistungsanforderungen verwendet, z. B. für einige Gehäuse von Hydrauliksystemen.

2. Medizinischer Bereich
Wird zur Herstellung von nicht tragenden Implantaten (z. B. Zahnimplantatsockel und chirurgische Instrumente) verwendet. Obwohl seine Festigkeit besser ist als die von reinem Titan, konnte seine Biokompatibilität nicht wesentlich verbessert werden. Heutzutage werden Titanlegierungen (wie Ti-6Al-4V) häufiger als gängige Implantatmaterialien verwendet.

3. Chemische Ausrüstung
Auskleidungen und Rohrverbindungen von chemischen Reaktoren, insbesondere in mäßig korrosiven Umgebungen, die ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten und Festigkeit erfordern, ist die Sorte 3 eine wirtschaftliche Wahl.

4. Autoindustrie
Hochwertige Komponenten für Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen, die sich durch Korrosionsbeständigkeit und hohe Temperaturstabilität auszeichnen, aber nur begrenzt in großem Maßstab eingesetzt werden können (die Kosten sind höher als bei herkömmlichem Stahl).

Vorsichtsmaßnahmen bei der Verarbeitung und Verwendung

1. Merkmale der Verarbeitung
- Die Kaltverarbeitung lässt sich leicht aushärten und muss in mehreren Schritten erfolgen, die durch eine Glühbehandlung unterbrochen werden (die Glühtemperatur beträgt etwa 700-800 °C);
- Beim Schweißen ist ein Schutzgas (z. B. Argon) erforderlich, um Oxidation und Leistungsabfall zu vermeiden.

2. Korrosionsschutz
- Die Leistung ist in stark sauren (wie Salzsäure, Schwefelsäure) oder chloridhaltigen Umgebungen mit hohen Temperaturen eingeschränkt. Es wird empfohlen, eine Korrosionsschutzbeschichtung aufzubringen oder stattdessen eine Titanlegierung zu verwenden;
- Langfristige Einwirkung von Meerwasser kann zu lokaler Lochfraßkorrosion führen, die eine regelmäßige Inspektion erfordert.

3. Kostenkontrolle
Der Preis liegt zwischen reinem Titan und einer Titanlegierung, etwa 1,2-1,5 mal so hoch wie der von Grad 2, und eignet sich für Anwendungen, bei denen es auf Festigkeit ankommt, aber das Budget begrenzt ist.

Vergleich mit anderen Güten von CP-Titan

Zusammenfassung

Titan Grad 3 ist aufgrund seiner Eigenschaften “verbesserte Festigkeit und moderate Kosten” immer noch ein wichtiger Werkstoff in einigen Industriebereichen. Mit der Entwicklung der Titanlegierungstechnologie ist jedoch sein Anteil an stark nachgefragten Szenarien (wie tragende Teile in der Luft- und Raumfahrt und medizinische Implantate) allmählich zurückgegangen, und er hat sich auf spezifische Marktsegmente konzentriert - wie Teile, die ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und mittlerem Korrosionsschutz benötigen, oder Anwendungen im mittleren Bereich, die eher kostenbewusst sind. Bei der Wahl der Güteklasse 3 muss die Bewertung der tatsächlichen Anforderungen an die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit unter bestimmten Arbeitsbedingungen Vorrang haben, um Kostenverschwendung durch Überplanung zu vermeiden und versteckte Gefahren durch unzureichende Leistung zu verhindern.

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