El sistema de grados de titanio de ASTM es el más grande en el mercado mundial del titanio y es la base de las aplicaciones de ingeniería, producción y compras internacionales, que también es el más reconocido en las industrias aeroespacial, química, farmacéutica, mecánica y otras industrias importantes. Entre ellos, el grado 2 de ASTM (titanio puro industrial), el grado 5 (Ti-6Al-4V) y el grado 23 (Ti-6Al-4V ELI) son los grados más vendidos y más utilizados. La diferencia de composición e impurezas influye en sus propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y rendimiento del procesamiento. Por lo tanto, la elección correcta es esencial para la seguridad técnica, el coste y la vida útil del buque.
El titanio puro de grado 2 ASTM es un metal puro no-ferroso que es el grado de titanio comercial más utilizado. Las principales impurezas son hierro (menos o igual a 0,30%), oxígeno (menos o igual a 0,20%), nitrógeno (menos o igual a 0,03%), carbono (menos o igual a 0,08%). El menor nivel de impurezas le proporciona buena resistencia a la corrosión y conformabilidad. Al igual que otros grados de titanio, tiene una resistencia moderada, pero es más estable y soldable. - se pueden realizar soldaduras de alta calidad sin ningún tratamiento previo- elaborado, y la resistencia de la junta soldada puede ser superior al 90 % de la del metal base. Este material es fácil de convertir en placas, tubos, varillas y en todas las formas diferentes para muchas aplicaciones.
El grado 2 es el grado de titanio más popular para las industrias química, marina y de petróleo y gas debido a su resistencia a la corrosión. Se utiliza ampliamente en intercambiadores de calor, reactores, tuberías y válvulas y puede resistir la corrosión causada por medios como concentraciones bajas/medias de ácidos clorhídrico y sulfúrico, y es menos probable que sufra corrosión por picaduras o grietas. En ingeniería marina, está maduro en desalinización de agua de mar y tuberías oceánicas con una vida útil-más de 20 años, mucho mejor que el acero inoxidable. Al mismo tiempo, el material cumple con los estándares de higiene médica y alimentaria y puede aplicarse en recipientes a presión y maquinaria de procesamiento de alimentos. Su resistencia a la tracción es de 345-450 MPa, su límite elástico es de aproximadamente 275 MPa y el alargamiento es mayor o igual al 20%, y puede moverse de manera estable bajo presión y temperatura ambiente. Es el grado de titanio más económico.
El grado 5 es la aleación de titanio más popular y conocida ([Ti-6Al-4V] el "rey de las aleaciones de titanio"). Sus elementos constituyentes son Al (aluminio): 5,5%-6,75%, V (vanadio): 3,5%-4,5%, Ti (titanio): el resto. Es una aleación de tipo +, que tiene resistencia y plasticidad. Posee mejores propiedades mecánicas que el titanio puro y es menos difícil de procesar que otras aleaciones de titanio de alta resistencia, por lo que es aplicable a componentes que soportan cargas estructurales.
La resistencia a la tracción del material es mayor o igual a 930 MPa, el límite elástico es mayor o igual a 860 MPa, el alargamiento es mayor o igual al 10% y la resistencia a la fatiga es aproximadamente 420 MPa (aproximadamente el doble que el Grado 2). Puede soportar cargas elevadas y alternas manteniendo una buena resistencia a la corrosión. En la industria de la aviación, su uso representa más del 70% de los materiales de titanio para aviones, utilizados para trenes de aterrizaje, conectores de alas y componentes de motores de Boeing 787 y China C919. En el campo de la ingeniería química, se puede utilizar para reactores de alta-presión y tuberías-de servicio pesado; En fabricación mecánica, es adecuado para moldes de precisión. Aunque tiene un precio más alto que el titanio puro, su rentabilidad integral-es excepcional.
ASTM Grado 23 (Ti-6Al-4V ELI) es la versión de elemento de separación baja del Grado 5 ("ELI" significa elemento de separación extremadamente baja). Sin embargo, tiene un control más estricto de impurezas: oxígeno Menor o igual a 0,13%, hierro Menor o igual a 0,25%, hidrógeno Menor o igual a 0,012%. También ofrece mejoras significativas en tenacidad, resistencia al impacto y biocompatibilidad al tiempo que conserva la solidez y la resistencia a la corrosión del Grado 5.
El grado 23 tiene una resistencia a la tracción mínima de 860 MPa, un límite elástico mínimo de 795 MPa, un alargamiento mínimo del 14 %, una tenacidad al impacto mínima de 60 J (aproximadamente un 50 % más que el grado 5) y una mejor resistencia a la fractura frágil. El contenido muy bajo de impurezas lo hace no-tóxico, hipoalergénico y tiene buena compatibilidad con los tejidos biológicos, por lo que puede usarse en campos de implantación médica, como articulaciones artificiales, implantes dentales y stents. Al mismo tiempo, también se utiliza en equipos de alta-precisión, como componentes semiconductores y sensores de aviación. Pero su proceso de producción requiere estándares estrictos y el costo es mayor que el Grado 5.
Al seleccionar materiales de adquisición, se recomienda el Grado 2 para condiciones corrosivas convencionales y de carga baja; El grado 5 se recomienda para estructuras aeroespaciales y químicas de alta carga; Los implantes médicos y los dispositivos de alta-precisión deben utilizar grado 23. La selección adecuada puede garantizar la calidad, controlar los costos y evitar pérdidas, que es un vínculo clave en la adquisición de titanio. Con el crecimiento de la demanda industrial, la aplicación de estos tres tipos de grados se generalizará y la mejora del rendimiento y de los procesos seguirán siendo el foco del desarrollo futuro.
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