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

1. Izuzetna specifična snaga:
Sa gustinom od samo 4,43 g/cm³, pokazuje zateznu čvrstoću veću ili jednaku 895 MPa u žarenom stanju (veću ili jednaku 1100 MPa u STA stanju), pružajući značajne efekte lagane težine i služeći kao osnovni materijal u vazduhoplovstvu i trkačkim aplikacijama.
2. Vrhunska otpornost na koroziju:
3. Njegova otpornost na koroziju daleko premašuje otpornost nerđajućeg čelika u morskoj vodi, hloridima i većini kiselih i alkalnih medija, eliminišući potrebu za zaštitom premaza i čineći ga pogodnim za morska i hemijska okruženja.
3. Dobra biokompatibilnost:
Ne-toksičan, ne-alergen i sa odličnim svojstvima oseointegracije, jedan je od poželjnih materijala za globalne implantabilne medicinske uređaje, u skladu sa standardom ASTM F136.
4. Odlične performanse na umjerenim temperaturama:
Može da radi stabilno tokom dugog perioda na temperaturama manjim ili jednakim 400 stepeni i izdrži kratkoročno-izlaganje iznad 500 stepeni uz održavanje strukturalne i imovinske stabilnosti.
5. Vrhunske performanse zamora:
Visoko-ograničenje zamora ciklusa od 500-700 MPa i jaka otpornost na širenje zamorne pukotine čine ga idealnim za uslove dinamičkog opterećenja.
6. Zreli standardni sistem:
Usklađen sa više međunarodnih standarda uključujući ASTM B348, ASTM F136 (medicinski), ISO 5832-3, AMS 4928 i GB/T 2965, podržan od strane zrelog globalnog lanca snabdevanja.

Toplinska obrada Ti-6Al-4V uglavnom se koristi za podešavanje podudaranja između čvrstoće i duktilnosti, sa uobičajenim specifikacijama kako slijedi:
1. Žarenje (za optimalnu duktilnost i stabilnost dimenzija, najčešće korišteni uvjet):
Normalno žarenje:
Zagrejati na 700-800 stepeni, držati 1-2 sata, a zatim ohladiti na vazduhu. Ovo rezultira ravnoosnom + mikrostrukturom sa dobrim ukupnim svojstvima.
Dvostruko žarenje:
Prva faza na 850-950 stepeni, hlađenje na vazduhu; druga faza na 700-750 stepeni, hlađenje na vazduhu. Koristi se za poboljšanje performansi zamora i otpornosti na lom.
2. Tretman rastvorom i starenje (STA, za postizanje maksimalne snage):
Tretman rješenjem:
Zagrijati na 925-955 stepeni, držati 0,5-1 sat, zatim galiti vodom ili uljem (da bi se dobila metastabilna faza).
Tretman starenja:
Zagrejati na 480-595 stepeni, držati 4-8 sati, a zatim ohladiti na vazduhu. Fina faza se taloži, značajno povećavajući čvrstoću (zatezna čvrstoća veća ili jednaka 1100 MPa).
Napomena: Toplinsku obradu treba izvoditi 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 profili mogu koristiti zračno hlađenje.

Dugotrajna{0}}trajna radna temperatura (prvenstveno zasnovana na čvrstoći i otpornosti na oksidaciju):
Preporučuje se da bude manji ili jednak 400 stepeni. Na ovoj temperaturi, mikrostruktura ostaje stabilna, brzina puzanja se može kontrolisati, a degradacija performansi je prihvatljiva.
Temperatura kratkotrajnog-izlaganja:
Može doseći čak 500-550 stepeni (npr. kratkotrajno pregrijavanje u motorima aviona), ali će se čvrstoća i otpornost na oksidaciju značajno smanjiti.
Maksimalna projektovana temperatura za tlačne{0}}konstrukcione komponente:
Obično se smatra 350-400 stepeni, a proračuni puzanja i dugoročne čvrstoće se moraju izvršiti na osnovu specifičnih nivoa naprezanja.
Osobine niske{0}}temperature:
Ti-6Al-4V pokazuje povećanu čvrstoću i prihvatljivu duktilnost na niskim temperaturama (do -196 stepeni), ali nije tako dobar kao približne legure kao što je TA7. Općenito nije prvi izbor za primjenu dubokog kriogenog inženjeringa.

A

Preporuke za odabir: Ako vam je potreban najveći omjer snage-prema-težini, umjerena otpornost na temperaturu i dobre ukupne performanse, odaberite Ti-6Al-4V (Grade 5).
Ako dajete prednost vrhunskoj otpornosti na koroziju, mogućnosti oblikovanja i kontroli troškova i imate niže zahtjeve za čvrstoćom, čisti titan (Grade 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 gasom od volframa), MIG (zavarivanje metala inertnim gasom), zavarivanje plazmom, zavarivanje elektronskim snopom, lasersko zavarivanje i zavarivanje trenjem.
2. Pre-Priprema za zavarivanje: Područje zavarivanja mora biti strogo očišćeno kako bi se uklonilo ulje, kamenac i vlaga. Preporučuje se mehaničko čišćenje ili hemijsko čišćenje (kiseljenje).
3. Zaštitni plin: Plin argon visoke{1}}čistoće (veći ili jednak 99,99%) treba koristiti za zavarivanje i zaštitu stražnje strane kako bi se spriječila oksidacija pri visokim{3}}temperaturama i kontaminacija vodonikom, kiseonikom i azotom. Za kritične primjene može se koristiti zaštitni štit od plina argona.
4. Toplinska obrada nakon-zavarivanja: preporučuje se žarenje nakon-zavarivanja-za ublažavanje naprezanja (otprilike 500-650 stepeni, hlađenje zrakom{7}}) kako bi se eliminisala zaostala naprezanja i povratila duktilnost zavara. Toplinska obrada nakon zavarivanja je posebno važna za debele presjeke ili visoko ograničene strukture.
5. Dodatni metal: Ti-6Al-4V žica za punjenje od istog materijala (npr. AWS A5.16 ERTi-5) se preporučuje kako bi se osigurala usklađenost sastava zavara i performansi.
6. Ključne kontrolne tačke: Potrebna je stroga kontrola unosa toplote (linearne energije) kako bi se izbegao prekomerni unos toplote koji dovodi do grubosti mikrostrukture zavara i smanjene duktilnosti.

Primjenjivo za alternativne scenarije (Ti-6Al-4V, kao legura titana opće namjene, je referentni izbor za većinu primjena):
Kada je potrebno izbalansirati snagu, otpornost na koroziju, obradivost i cijenu, Ti-6Al-4V je poželjan izbor, koji može zamijeniti većinu industrijskih čistih titanijumskih i niskolegiranih materijala od titana.
U uslovima ne-ekstremno visokih-temperatura (manje od ili jednako 400 stepeni), može zamijeniti blizu- legure kao što je TA7, ali su njegove performanse zavarivanja i nisko{5}}osobine inferiorne u odnosu na TA7.
Za zahtjeve za ne-ekstremno visoke-zahtjeve (manje od ili jednako 1200 MPa), može zamijeniti legure titana -veće čvrstoće - (npr. Ti-10V-2Fe-3Al) s nižom cijenom i boljom obradivosti.

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

Preporuke za odabir materijala: Molimo navedite detaljne radne uslove (opseg temperature, tip opterećenja, srednje okruženje, zahtjevi za zavarivanje, vijek trajanja) za odabir specifičnog materijala. Možemo vam pomoći u tehničkoj i ekonomskoj komparativnoj analizi kako bismo vam pomogli da napravite optimalan izbor između Ti-6Al-4V i drugih razreda legure titanijuma.