TA1 含钛Ti:1.0~2.5,铝Al: 0.7~2.0,锰Mn:0.30,铁Fe:0.08,碳C:0.05,氮N:0.012,氢H:0.15,氧O:0.10,其他元素单一总和余:0.40
TA2 钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.25。
TA4抗拉强度比工业纯钛稍高,可做中等强度范围的结构材料。国内主要用作焊丝。
TA4钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.08,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,铝(Al)5.5~6.75,钒(V)3.5~4.5
TC4 钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.1,碳(C)≤0.03,氮(N)≤0.01,氢(H)≤0.01,氧(O)≤0.20,铝(Al)5.6~6.19,V 4.18 。
钛在钢坯加热、锻造、热轧等生产过程中会产生氧化皮和一定厚度的富氧层。富氧层是由氧原子在高温气氛中扩散和固溶形成的。一般来说,富氧层破坏塑性和韧性。因此,在热轧板“喷丸+酸洗”过程中,需要去除表面氧化皮和富氧层。然而,去除富氧层会导致产率下降。由于钛具有表面硬度低、耐磨性差等缺点,限制了其在摩擦环境中的应用。需要表面硬化技术。提高耐磨性的技术。氧作为α相的稳定元素,是重要的间隙固溶强化元素,具有很高的固溶度,在金属表面附近形成一定厚度的富氧硬化层。对于一些耐磨性要求高、塑性韧性要求不高的零件,可以保留富氧层,以增加零件的耐磨性。 TA1为α单相结构,TC4为α+β两相结构。两种结构的差异会影响氧化皮的成分和富氧层的厚度。
(1)TC4疏松多孔的氧化皮结构促进氧传质,加速氧化,不仅使TC4氧化皮粗糙,而且使TC4氧化皮明显厚于TA1氧化皮。
(2)TA1和TC4的富氧层厚度分别为5 μm和60 μm。TC4氧化皮的多孔结构促使TC4产生比TA1更厚的富氧层。
(3)硬化层厚度与富氧层厚度基本一致,说明富氧层中氧原子间隙的固溶强化作用促进了硬化层的生成。
钛是一种新型金属,钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关,最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%,但其强度低、塑性高。99.5%工业纯钛的性能为:密度ρ=4.5g/立方厘米,熔点为1725℃,导热系数λ=15.24W/(m.K),抗拉强度σb=539MPa,伸长率δ=25%,断面收缩率ψ=25%,弹性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。
主要分类
α钛合金
它是α相固溶体组成的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,均是α相,组织稳定,耐磨性高于纯钛,抗氧化能力强。在500℃~600℃的温度下,仍保持其强度和抗蠕变性能,但不能进行热处理强化,室温强度不高。
α合金含有一定量的稳定α相的元素,主要由处于平衡状态的α相组成。阿尔法合金比重小,热强度好,焊接性好,耐腐蚀性能优良。缺点是常温强度低,通常用作耐热、耐腐蚀材料。 α合金一般可分为全α合金(TA7)、近α合金(Ti-8Al-1Mo-1V)和含有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu)。
β钛合金
它是β相固溶体组成的单相合金,未热处理即具有较高的强度,淬火、时效后合金得到进一步强化,室温强度可达1372~1666 MPa;但热稳定性较差,不宜在高温下使用。
β合金中含有大量稳定β相的元素,可使高温β相全部保持在室温。 β合金一般可分为可热处理β合金(亚稳态β合金和近亚稳态β合金)和热稳定β合金。可热处理β合金在淬火状态下具有优良的塑性,时效处理后抗拉强度可达130~140kgf/mm2。 β合金一般用作高强度高韧性材料。缺点是比重高、成本高、焊接性能差、切割困难。
α+β钛合金
它是双相合金,具有良好的综合性能,组织稳定性好,有良好的韧性、塑性和高温变形性能,能较好地进行热压力加工,能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%~***;高温强度高,可在400℃~500℃的温度下长期工作,其热稳定性次于α钛合金。
(α+β)合金中含有一定量的稳定的α相和β相元素,合金组织在平衡状态下为α相和β相。 (α+β)合金具有中等强度,可通过热处理强化,但焊接性能较差。 (α+β)合金应用广泛,Ti-6Al-4V合金的产量占所有钛材料的一半以上。