O sistema de classificação de titânio ASTM é o maior no mercado global de titânio e é a base das compras internacionais, produção e aplicação de engenharia, que também é o mais reconhecido nas indústrias aeroespacial, química, farmacêutica, mecânica e outras indústrias importantes. Entre eles, ASTM Grau 2 (titânio puro industrial) e Grau 5 (Ti-6Al-4V) e Grau 23 (Ti-6Al-4V ELI) são os mais vendidos e os mais amplamente utilizados. A diferença na composição e nas impurezas influencia suas propriedades mecânicas, resistência à corrosão e desempenho de processamento. Portanto, a escolha correta é essencial para a segurança da engenharia, o custo e a vida útil da embarcação.
O titânio puro grau 2 ASTM é um metal puro não ferroso que é o tipo de titânio comercial mais amplamente utilizado. As principais impurezas são ferro (menor ou igual a 0,30%), oxigênio (menor ou igual a 0,20%), nitrogênio (menor ou igual a 0,03%), carbono (menor ou igual a 0,08%). O menor nível de impureza proporciona boa resistência à corrosão e conformabilidade. Tal como acontece com outros tipos de titânio, ele tem resistência moderada, mas é mais estável e soldável - você pode fazer soldas de alta classe sem qualquer pré-tratamento elaborado, e a resistência da junta de soldagem pode ser superior a 90% do metal base. Este material é simples de transformar em placas, tubos, hastes e todos os diferentes formatos para muitas aplicações.
O grau 2 é o tipo de titânio mais popular para as indústrias química, marítima e de petróleo e gás devido à sua resistência à corrosão. É amplamente utilizado em trocadores de calor, reatores, tubulações, válvulas e pode resistir à corrosão por meios como baixa/média concentração de ácidos clorídrico e sulfúrico, e é menos provável que sofra corrosão por picadas ou fendas. Na engenharia naval, ele está maduro na dessalinização de água do mar e em tubulações oceânicas, com vida-de mais de 20 anos, muito melhor que o aço inoxidável. Ao mesmo tempo, o material atende aos padrões de higiene alimentar e médica e pode ser aplicado em vasos de pressão e máquinas de processamento de alimentos. Sua resistência à tração é 345-450MPa, a resistência ao escoamento é de cerca de 275MPa e o alongamento é maior ou igual a 20% e pode se mover de forma estável em pressão e temperatura ambiente. É o tipo mais econômico de titânio.
O grau 5 é a liga de titânio mais popular e amplamente conhecida ([Ti-6Al-4V] o "rei das ligas de titânio"). Seus elementos constituintes são Al (alumínio): 5,5% -6,75%, V (vanádio): 3,5% -4,5%, Ti (titânio): o restante. É uma liga do tipo +, que possui resistência e plasticidade. Possui melhores propriedades mecânicas que o titânio puro e é menos difícil de processar do que outras ligas de titânio de alta resistência, portanto, é aplicável para componentes que suportam cargas estruturais.
A resistência à tração do material é maior ou igual a 930 MPa, a resistência ao escoamento é maior ou igual a 860 MPa, o alongamento é maior ou igual a 10% e a resistência à fadiga é de cerca de 420 MPa (cerca de duas vezes a do Grau 2). Pode suportar cargas altas e alternadas, mantendo boa resistência à corrosão. Na indústria da aviação, seu uso representa mais de 70% dos materiais de titânio para aeronaves, usados em trens de pouso, conectores de asas e componentes de motores do Boeing 787 e do China C919. No campo da engenharia química, ele pode ser usado em reatores de alta-pressão e tubulações-de serviço pesado; Na fabricação mecânica, é adequado para moldes de precisão. Embora tenha um preço mais alto que o do titânio puro, seu custo-abrangente é excelente.
ASTM Grau 23 (Ti-6Al-4V ELI) é a versão do elemento de folga baixa do Grau 5 ("ELI" significa elemento de folga extremamente baixa). Porém, possui um controle mais rigoroso de impurezas: oxigênio menor ou igual a 0,13%, ferro menor ou igual a 0,25%, hidrogênio menor ou igual a 0,012%. Ele também oferece melhorias significativas em tenacidade, resistência ao impacto e biocompatibilidade, mantendo a resistência e a resistência à corrosão do Grau 5.
O grau 23 tem resistência à tração mínima de 860 MPa, limite de escoamento mínimo de 795 MPa, alongamento mínimo de 14%, resistência ao impacto mínima de 60 J (aproximadamente 50% maior que o grau 5) e melhor resistência à fratura frágil. O teor muito baixo de impurezas o torna não-tóxico, hipoalergênico e tem boa compatibilidade com tecidos biológicos, portanto pode ser usado em áreas de implantação médica, como articulações artificiais, implantes dentários e stents. Ao mesmo tempo, também é usado em equipamentos de alta-precisão, como componentes semicondutores e sensores de aviação. Mas seu processo de produção exige padrões rígidos e o custo é superior ao Grau 5.
Ao selecionar materiais de aquisição, o Grau 2 é recomendado para condições corrosivas convencionais e de baixa carga; O grau 5 é recomendado para estruturas aeroespaciais e químicas de alta carga; Implantes médicos e dispositivos de alta-precisão devem usar Grau 23. A seleção adequada pode garantir qualidade, controlar custos e evitar perdas, que é um elo fundamental na aquisição de titânio. Com o crescimento da procura industrial, a aplicação destes três tipos de classes tornar-se-á mais difundida e a melhoria do desempenho e do processo continuará a ser o foco do desenvolvimento futuro.
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