Ti-6Al-4V (Gr5, TC4)

1. Iznimna specifična čvrstoća:
Uz gustoću od samo 4,43 g/cm³, pokazuje vlačnu čvrstoću veću ili jednaku 895 MPa u žarenom stanju (veću ili jednaku 1100 MPa u STA stanju), pružajući značajne efekte male težine i služeći kao temeljni materijal u zrakoplovnim i trkaćim aplikacijama.
2. Vrhunska otpornost na koroziju:
3. Njegova otpornost na koroziju daleko premašuje otpornost nehrđajućeg čelika u morskoj vodi, kloridima i većini kiselih i alkalnih medija, eliminirajući potrebu za zaštitom premaza i čineći ga prikladnim za pomorska i kemijska okruženja.
3. Dobra biokompatibilnost:
Ne-toksičan, ne-alergen i s izvrsnim svojstvima oseointegracije, jedan je od poželjnih materijala za globalne implantabilne medicinske uređaje, u skladu sa standardom ASTM F136.
4. Izvrsna izvedba na umjerenim temperaturama:
Može raditi stabilno tijekom dugih razdoblja na nižim ili jednakim 400 stupnjeva i izdržati kratko{1}}trajno izlaganje temperaturama iznad 500 stupnjeva uz zadržavanje stabilnosti strukture i svojstva.
5. Vrhunska izvedba zamora:
Visok-ograničenje zamora od 500-700 MPa i jaka otpornost na širenje pukotina od zamora čine ga idealnim za uvjete dinamičkog opterećenja.
6. Zreli standardni sustav:
Sukladan je s više međunarodnih standarda uključujući ASTM B348, ASTM F136 (medicinski), ISO 5832-3, AMS 4928 i GB/T 2965, uz podršku zrelog globalnog opskrbnog lanca.

Toplinska obrada Ti-6Al-4V uglavnom se koristi za podešavanje usklađenosti između čvrstoće i duktilnosti, sa sljedećim uobičajenim specifikacijama:
1. Žarenje (za optimalnu duktilnost i dimenzijsku stabilnost, najčešće korišteni uvjet):
Normalno žarenje:
Zagrijte na 700-800 stupnjeva, držite 1-2 sata, zatim ohladite na zraku. To rezultira jednakoosnom + mikrostrukturom s dobrim ukupnim svojstvima.
Dvostruko žarenje:
Prva faza na 850-950 stupnjeva, hlađenje zrakom; druga faza na 700-750 stupnjeva, hlađenje zrakom. Koristi se za poboljšanje performansi na zamor i otpornost na lom.
2. Tretman otopinom i starenje (STA, za postizanje maksimalne čvrstoće):
Liječenje otopinom:
Zagrijte na 925-955 stupnjeva, držite 0,5-1 sat, zatim ugasite vodom ili uljem (kako biste dobili metastabilnu fazu).
Tretman starenja:
Zagrijte na 480-595 stupnjeva, držite 4-8 sati, zatim ohladite na zraku. Taloži se fina faza, značajno povećavajući čvrstoću (vlačna čvrstoća veća ili jednaka 1100 MPa).
Napomena: Toplinsku obradu treba izvesti pod vakuumom ili zaštitom od inertnog plina kako bi se izbjegla površinska oksidacija i kontaminacija ('sloj krtosti'). Brzina gašenja mora biti dovoljno velika da zadrži fazu, ali tanki dijelovi mogu koristiti hlađenje zrakom.

Dugotrajna-trajna radna temperatura (prvenstveno na temelju čvrstoće i otpornosti na oksidaciju):
Preporuča se da bude manje ili jednako 400 stupnjeva. Na ovoj temperaturi, mikrostruktura ostaje stabilna, brzina puzanja se može kontrolirati, a degradacija performansi je prihvatljiva.
Temperatura-kratkotrajne izloženosti:
Može doseći čak 500-550 stupnjeva (npr. kratkotrajno pregrijavanje u motorima zrakoplova), ali će se čvrstoća i otpornost na oksidaciju značajno smanjiti.
Maksimalna projektirana temperatura za-konstrukcijske komponente koje nose pritisak:
Obično se smatra 350-400 stupnjeva, a proračuni puzanja i dugoročne čvrstoće moraju se izvesti na temelju specifičnih razina naprezanja.
Svojstva-niske temperature:
Ti-6Al-4V pokazuje povećanu čvrstoću i prihvatljivu duktilnost na niskim temperaturama (do -196 stupnjeva), ali nije tako dobar kao slične legure kao što je TA7. Općenito nije prvi izbor za primjene dubokog kriogenog inženjeringa.

A

Preporuke za odabir: Ako vam je potreban najveći omjer čvrstoće-prema-težini, umjerena otpornost na temperaturu i dobre ukupne performanse, odaberite Ti-6Al-4V (razred 5).
Ako vam je prioritet vrhunska otpornost na koroziju, mogućnost oblikovanja i kontrola troškova, a imate manje zahtjeve za čvrstoćom, čisti titan (razred 2) je ekonomičniji izbor.

Ti-6Al-4V ima dobra svojstva zavarivanja, ali je potrebno strogo pridržavanje specifikacija procesa zavarivanja legure titana:

1. Preporučene metode zavarivanja: TIG (zavarivanje inertnim plinom volframom), MIG (zavarivanje inertnim plinom metala), zavarivanje plazmom, zavarivanje elektronskim snopom, lasersko zavarivanje i zavarivanje trenjem.
2. Pre-Priprema za zavarivanje: Područje za zavarivanje mora biti strogo očišćeno kako bi se uklonilo ulje, kamenac i vlaga. Preporuča se mehaničko ili kemijsko čišćenje (dekapiranje).
3. Zaštitni plin: plin argon visoke -čistoće (veći ili jednak 99,99%) trebao bi se koristiti za zavarivanje i zaštitu stražnje strane kako bi se spriječila oksidacija na visokim-temperaturama i kontaminacija vodikom, kisikom i dušikom. Za kritične primjene može se upotrijebiti zaštitni štit od plina argona.
4. Toplinska obrada nakon -zavarivanja: preporuča se žarenje nakon-naprezanja-zavarivanja (približno 500-650 stupnjeva,-zračno hlađeno) za uklanjanje zaostalih naprezanja i vraćanje duktilnosti zavara. Toplinska obrada nakon zavarivanja osobito je važna za debele presjeke ili visoko ograničene strukture.
5. Dodatni metal: preporučuje se Ti-6Al-4V žica za punjenje od istog materijala (npr. AWS A5.16 ERTi-5) kako bi se osiguralo podudaranje sastava zavara i izvedbe.
6. Ključne kontrolne točke: Potrebna je stroga kontrola unosa topline (linearna energija) kako bi se izbjegao prekomjerni unos topline koji dovodi do ogrubljivanja mikrostrukture zavara i smanjene duktilnosti.

Primjenjivo za alternativne scenarije (Ti-6Al-4V, kao legura titana opće namjene, referentni je izbor za većinu primjena):
Kada je potrebno uravnotežiti čvrstoću, otpornost na koroziju, obradivost i cijenu, Ti-6Al-4V je preferirani izbor, koji može zamijeniti većinu industrijski čistog titana i niskolegiranih materijala od titana.
U ne-ekstremno visokim-temperaturnim uvjetima (Manjim od ili jednakim 400 stupnjeva), može zamijeniti gotovo- legure kao što je TA7, ali su njegova izvedba zavarivanja i svojstva na niskim-temperaturama inferiorna onima TA7.
Za ne-ekstremno visoke-zahtjeve čvrstoće (Manje od ili jednake 1200 MPa), može zamijeniti veće{3}}čvrstoće -legure titana (npr. Ti-10V-2Fe-3Al) s nižom cijenom i boljom obradivošću.

Scenariji u kojima zamjena nije prikladna (treba odabrati druge marke):
For long-term service at extreme high temperatures (>450 stupnjeva): Treba odabrati visoko{1}}legure titana (npr. Ti-6242S, IMI 834).
Za ekstremno niske temperature (< -100°C) with very high plasticity requirements: TA7 is preferable.
Za biomedicinske primjene koje zahtijevaju iznimno nizak modul elastičnosti: mogu se razmotriti beta legure titana (npr. Ti-12Mo-6Zr-2Fe, TMZF).
For ultra-high strength requirements (>1300 MPa): potrebne su beta ili metastabilne legure beta titana (npr. Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn).

Preporuke za odabir materijala: Molimo navedite detaljne radne uvjete (temperaturni raspon, vrsta opterećenja, srednje okruženje, zahtjevi za zavarivanje, životni vijek) za određeni odabir materijala. Možemo vam pomoći s tehničkom i ekonomskom komparativnom analizom kako bismo vam pomogli da napravite optimalan izbor između Ti-6Al-4V i drugih vrsta legura titana.