الفرق بين التيتانيوم الصف 1 والصف 2: الخصائص والتطبيقات

مقدمة

الدرجة 1 (Gr1) والدرجة 2 (Gr2) هما أكثر درجات التيتانيوم النقي تجاريًا (CP) تحديدًا. وهي تشترك في نفس عائلة مقاومة التآكل وسلوك اللحام، ولكنها تختلف في حدود الشوائب والقوة والليونة. تحدد هذه الاختلافات الصغيرة ما إذا كان الجزء العميق-سيُسحب بشكل نظيف أو يتحمل حمل الضغط لمدة عشرين عامًا. تقارن هذه المقالة كلا الدرجتين على أساس ASTM B265، وهي المواصفات الحاكمة لصفائح وأشرطة وألواح التيتانيوم.

حدود التكوين والنقاء

يتم تحديد درجات التيتانيوم CP بحدود الشوائب القصوى بدلاً من نسبة التيتانيوم الاسمية. عناصر التحكم هي الحديد والأكسجين، وكلاهما يزيد القوة ويقلل الليونة.

إن الحدود المنخفضة للحديد والأكسجين تجعل من الدرجة 1 مادة ذات نقاء أعلى-، مع مقاومة أفضل قليلاً للتآكل في البيئات القاسية وليونة أفضل بشكل ملحوظ.

الخواص الميكانيكية

القراءة العملية: يحمل الصف 2 حملًا أكبر بنسبة 40 بالمائة تقريبًا بنفس حجم القسم، بينما ينحني الصف 1 ويمتد ويرسم بعمق- بهامش أكبر قبل التشقق.

القابلية للتشكيل والتصنيع

الدرجة الأولى هي المادة المفضلة للتشكيل الشديد: السحب العميق للمنفاخ ووصلات التمدد، وغزل القباب، ولف الرقائق الرقيقة حتى أجزاء قليلة من مئات المليمتر. كما أن قوة إنتاجها المنخفضة تقلل من الارتداد الربيعي في تشكيل الضغط. تظل الدرجة الثانية قابلة للتشكيل بسهولة وهي الاختيار الأكثر شيوعًا حيث يجب أن تنجو القوة من عملية التشكيل. يتم لحام كلا الصفين بسهولة باستخدام GTAW تحت درع الأرجون؛ تُظهر اللحامات من الدرجة الأولى ليونة أفضل قليلاً، وهو أمر مهم بالنسبة لمكونات الجدار الرقيقة-والتي تخضع للتحميل الدوري.

مقاومة التآكل

يشكل كلا الدرجين نفس الطبقة السلبية-من TiO₂ والتي تعمل على الشفاء الذاتي ومقاومة مياه البحر والكلوريدات والأحماض المؤكسدة ومعظم الوسائط العضوية. في معظم الخدمات البحرية والكيميائية، يكون أداء التآكل للدرجتين متساويًا. تتمتع الدرجة الأولى بميزة صغيرة في وسائط درجة الحموضة المنخفضة- ذات التخفيض العالي حيث يؤدي محتوى الشوائب المنخفض إلى تأخير بداية الهجوم، ولكن بالنسبة لغالبية التطبيقات، لا يعد هذا الاختلاف هو العامل الحاسم.

التطبيقات النموذجية

إرشادات الاختيار

اختر الدرجة الأولى عندما يتطلب التصميم قابلية تشكيل فائقة أو أقصى ليونة أو أعلى درجة نقاء متاحة لخدمة التآكل المطلوبة. اختر الدرجة 2 عندما يجب أن يحمل الجزء حمولة في بيئة مسببة للتآكل وسيتم تصنيعه عن طريق اللحام والثني التقليدي؛ يغطي الدرجة 2 الغالبية العظمى من الطلب على التيتانيوم CP الصناعي. إذا كان لديك شك، قم بتقييم عملية التشكيل أولاً: الأجزاء التي تتشقق أثناء التشكيل التجريبي من الدرجة الثانية يجب إعادة تحديدها-في الدرجة الأولى، والأجزاء التي تنتج تحت الحمل في الدرجة الأولى يجب أن تنتقل إلى الدرجة الثانية.

الأسئلة المتداولة

هل التيتانيوم من الدرجة الأولى أقوى من الدرجة الثانية؟

رقم 2 لديه قوة شد دنيا أعلى (345 ميجا باسكال مقابل 240 ميجا باسكال لكل ASTM B265). الصف الأول أكثر ليونة وأكثر ليونة.

ما هي الدرجة الأفضل للرسم العميق؟

الدرجة 1. تسمح قوة الخضوع المنخفضة والاستطالة الأعلى (بحد أدنى 24 بالمائة) بسحب أعمق وأنصاف أقطار أكثر إحكامًا دون تشقق، ولهذا السبب تكون المنافيخ والرقائق عادةً من الدرجة 1.

هل تكلفة الصف الأول والصف الثاني مختلفة؟

عادةً ما يتم تسعير الدرجة الأولى بالقرب من الدرجة الثانية وأحيانًا أعلى لأن التحكم الأكثر صرامة في الشوائب يحد من الذوبان. عادةً ما تكون الفجوة السعرية صغيرة ونادرًا ما تدفع قرار الدرجة.

هل يمكن استخدام كلا الدرجتين للزراعة الطبية؟

نعم. يتم تغطية درجات التيتانيوم CP من 1 إلى 4 بواسطة ASTM F67 وISO 5832-2 للأجهزة القابلة للزرع. كلا الدرجات متوافقة حيويا. يحدد تصميم الزرع الذي سيتم اختياره.

ما هي الدرجة التي يجب أن أستخدمها لمبادل حراري لمياه البحر؟

الدرجة الثانية هي الاختيار القياسي لخدمة مياه البحر، بما في ذلك أنابيب المكثف وأشكال ألواح/أنابيب المبادل الحراري. قد يتم تحديد الدرجة 1 للأنابيب ذات الجدران الرقيقة-التي تتطلب أقصى قابلية للتشكيل.

هل الدرجتان قابلتان للتبديل؟

ليس بدون التحقق من التصميم. عندما تكون سعة الحمولة أو معدل الضغط هو الحاكم، تكون الدرجة 2 مطلوبة؛ عندما تتحكم خطورة التشكيل، تكون الدرجة الأولى مطلوبة. يجب أن يتبع استبدال أحدهما بالآخر دائمًا-إعادة تقييم كل من القوة وقابلية التشكيل.