工業(yè)純鈦介紹

      工業(yè)純鈦

      commercially pure titanium

      工業(yè)純鈦是按照雜質(zhì)元素的含量劃分等級的。它具有優(yōu)良的沖壓工藝性能和焊接性能，對熱處理及組織類型不敏感，在令人滿意的塑性條件下具有一定的強度。它的強度主要取決于間隙元素氧、氮的含量。它在海水中具有高的抗腐蝕性能，但在無機酸中較差。一般用于制造在-253～350℃溫度下工作的、受力不大的各種板材零件或鍛件，也可制造鉚釘線材和管材。

成分及特性

      鈦 Ti

      含一定量的氧、氮、碳、硅、鐵及其他元素雜質(zhì)的α相鈦。鈦含量不低于98%、含有少量氧、氮、氫、碳、硅和鐵等雜質(zhì)的致密金屬鈦。氧、氮、碳、氫和硅屬于間隙雜質(zhì)元素，鐵屬于替代式β穩(wěn)定元素。氧、氮、碳都能提高鈦的室溫抗拉強度，同時也會降低鈦的塑性，因此鈦中氧、氮、碳的含量都有比較嚴格的限制，特別是氧含量。氫在鈦中的溶解度很小，氫與鈦的反應是可逆的。氫對鈦性能的主要影響表現(xiàn)為“氫脆”，當鈦中氫含量達到一定量后，將會大大提高鈦對缺口的敏感性，從而急劇地降低缺口試樣的沖擊韌性等性能。通常規(guī)定鈦中氫含量不得超過0.015%。鈦是現(xiàn)代宇宙航空科學，海洋科學和核能發(fā)電等尖端科學工業(yè)所不可缺少的材料。鈦比一般金屬輕48%，且韌性強，耐酸堿性、抗腐蝕、穩(wěn)定性高，高強度，良好彈性等優(yōu)點，符合人體工程系，鈦對人體無毒，無任何輻射。

牌號

      工業(yè)純鈦的典型牌號有：美國ASTM的Gr-1、Gr-2、Gr-3、Gr-4；日本JIS的classl、2、3；英國IMI的115、125、130、155、160；德國DIN的3.7025、3.7035、3.7055、3.7065。中國工業(yè)純鈦的材料牌號有變形工業(yè)純鈦TA1、TA2、TA3；鑄造工業(yè)純鈦ZTAl、ZTA2、ZTA3。

加工

      工業(yè)純鈦一般應經(jīng)過兩次真空(其中至少一次是在真空白耗電極電弧爐中)熔煉，其鑄件通常是在真空殼式爐中進行生產(chǎn)。工業(yè)純鈦既可承受熱加工，也可承受冷加工。由于鈦加熱時容易吸收氧、氫和氮，使塑性降低并使性能變壞，所以在加熱時必須注意使爐內(nèi)的氣氛保持中性或微弱氧化性氣氛，盡量避免采用還原性氣氛，更不允許使用氫氣加熱�？稍谕ǔ５脑O備上進行鍛造、擠壓、軋制和拉伸等加工，其熱加工的溫度范圍為800～900℃。進行冷加工時，當冷加工率達到一定值(如30%～60%)時，應進行中間退火。

      工業(yè)純鈦的切削性類似于奧氏體不銹鋼，但由于鈦的化學活性高、導熱性差，對表面有較高的粘結(jié)傾向，因此具體切削工藝與鋼應有所區(qū)別。采用鋒利的工gorlg、大進給量、較低的切削速度和溶油性冷卻液，以及剛性強的工夾具，能順利地進行切削加工。工業(yè)純鈦適合于各種焊接，焊縫區(qū)有極好的流動性。焊接方法很多，工業(yè)上應用最廣泛的是氬氣保護電弧焊。

用途

      由于工業(yè)純鈦具有較好的綜合性能和優(yōu)異的耐蝕性能，使它成為許多工業(yè)部分不可缺少的結(jié)構材料。而作為生物植入材料，自60年代以來，已在臨床上得到廣泛應用。在所有的常用植入金屬材料中，鈦的生物相溶性好，而且由于其密度和彈性接近人骨，又無磁性，因而在不銹鋼、鈷鉻鉬合金和鈦三大金屬植入物材料中，鈦是最有發(fā)展前途的一種生物工程材料。鈦的應用已解決了許多重大工程技術難題，促進了科技進步，帶來了明顯的經(jīng)濟效益，而鈦的優(yōu)異性能和巨大潛力，又展示了其應用的更廣闊的前景。

鈦合金分類

      鈦是同素異構體，熔點為1668℃，在低于882℃時呈密排六方晶格結(jié)構，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方晶格結(jié)構，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構的不同特點，添加適當?shù)暮辖鹪�素，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金（titanium alloys）。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。

α鈦合金

      它是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下，均是α相，組織穩(wěn)定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。

β鈦合金

      它是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強度，淬火、時效后合金得到進一步強化，室溫強度可達1372～1666 MPa；但熱穩(wěn)定性較差，不宜在高溫下使用。

α+β鈦合金

      它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理后的強度約比退火狀態(tài)提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩(wěn)定性次于α鈦合金。

      三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好，α+β鈦合金次之，β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA，β鈦合金代號為TB，α+β鈦合金代號為TC。