TA18 (Ti-3Al-2,5V) versus TC4 (Ti-6Al-4V) titaniumlegering: verschillen en selectie

TA18 en TC4 zijn de twee Chinese aanduidingen die het vaakst voorkomen in vragen over titanium, en het verwarren ervan is duur. TA18 is de bijna-alfa-legering Ti-3Al-2,5V, equivalent aan klasse 9 in het ASTM-systeem. TC4 is de alfa-bèta-legering Ti-6Al-4V, gelijkwaardig aan klasse 5. De aanduidingen zijn gedefinieerd in GB/T 3620.1 en de twee legeringen zijn in geen van beide richtingen uitwisselbaar.

Twee legeringen, twee verschillende ontwerpfilosofieën

Titaniumlegeringen worden geclassificeerd op basis van de fasen die aanwezig zijn bij kamertemperatuur, omdat dit zowel de eigenschappen als de productieroute bepaalt.

TA18 (Ti-3Al-2.5V, Rang 9, UNS R56320)is een bijna-alfa-legering. Aluminium, een alfastabilisator, is de belangrijkste toevoeging en er is slechts 2,0 tot 3,0 procent vanadium aanwezig, dus de structuur is bijna volledig hexagonale alfafase. De legering wordt niet versterkt door warmtebehandeling; het wordt gebruikt in de gegloeide toestand. De voordelen zijn koude vervormbaarheid, lasbaarheid, matige sterkte en uitstekende corrosieweerstand.

TC4 (Ti-6Al-4V, Rang 5, UNS R56400)is een alfa-bèta-legering met 5,5 tot 6,75 procent aluminium en 3,5 tot 4,5 procent vanadium. Het kan worden versterkt door oplossingsbehandeling en veroudering. Daarom bereikt het hogere sterkteniveaus en domineert het casco- en motortoepassingen.

Vergelijking van chemische samenstelling

De limieten zijn die van ASTM B348 voor staaf en knuppel en ASTM B338 voor buis; de lage interstitiële ELI-varianten van beide legeringen hebben strengere zuurstof- en ijzerlimieten.

Mechanische eigenschappen en fysieke gegevens

TC4 is bij vloei ongeveer 70 procent sterker, maar TA18 is veel taaier en kan koud worden gereduceerd, opgerold en gebogen zonder tussentijds uitgloeien. Voor een dun-hydraulische leiding of een koude-pilgerbuis bepaalt dat verschil de procesroute.

Verwerking, lassen en warmtebehandeling

TA18 is de vriendelijkere legering in de werkplaats. Het wordt koud verwerkt tot een naadloze buis voor hydraulische en brandstofsystemen, gebogen tot kleine radiussen, uitlopend of geflensd, en met goede resultaten gelast met wolfraam-inert gas, op voorwaarde dat het gesmolten bad wordt afgeschermd totdat het is afgekoeld tot onder ongeveer 400 graden Celsius. Omdat het niet reageert op veroudering, wordt aan de eigenschapsdoelstelling voldaan door uitgloeien en door de hoeveelheid koudwerk die in het product achterblijft.

TC4 vereist meer discipline. Het wordt heet bewerkt en vervolgens gegloeid of oplossingsbehandeld en verouderd om een ​​hogere sterkte te bereiken. Fusielassen produceert een getransformeerde structuur met een lagere ductiliteit in de laszone, dus gelaste TC4-onderdelen worden na het lassen meestal spanningsvrij gemaakt en het met zuurstof-verrijkte alfa-omhulsel dat zich bij temperatuur vormt, moet chemisch worden verwijderd. Het bewerken van TC4 is ook langzamer dan het bewerken van TA18, omdat de hogere sterkte en lagere ductiliteit de slijtage van het gereedschap versnellen.

Beide legeringen moeten worden gesneden, geslepen en geborsteld met speciale slijtdelen. IJzerverontreiniging door stalen gereedschappen komt later tot uiting in de vorm van corrosievlekken.

Beide vereisen een inerte afscherming tijdens het lassen, en bij beide moet de laszone voor en na het lassen worden ontdaan van oxide.

Geen van beide legeringen mag in de lucht worden verwarmd boven het punt waar zuurstof in het oppervlak diffundeert, ongeveer 600 graden Celsius.

Typische toepassingen

TA18:hydraulische en brandstofslangen voor vliegtuigen, buisartikelen voor olielanden, warmtewisselaarbuizen, fietsframes en -sturen, golfclubschachten, hengelspaties, sport- en maritieme hardware.

TC4:smeedstukken en fittingen voor casco's, compressorbladen en -schijven, motorsteunen, bevestigingsmiddelen, onderdelen van landingsgestellen, medische implantaten, vacuümzout en chemische procesapparatuur, auto- en motorsportonderdelen, papier- en textielmachines.

Hoe u kunt kiezen tussen TA18 en TC4

Werk eerst vanuit de benodigde sterkte. Als de ontwerpspanning onder de 483 MPa-opbrengst van gegloeid TA18 blijft en het onderdeel moet worden gebogen, opgerold, geëxpandeerd of gelast, zal TA18 goedkoper te maken zijn en toleranter ten aanzien van procesvariaties. Als het onderdeel een trekvermogen van meer dan 620 MPa nodig heeft, of bestand moet zijn tegen hoge-cyclusvermoeidheid bij hoge spanning, is TC4 het juiste antwoord en moet rekening worden gehouden met de extra bewerkingskosten. Waar corrosieweerstand in chloridemedia de enige vereiste is en sterkte secundair is, zijn commerciële zuiverheidsgraden zoals klasse 2 economischer dan beide legeringen.

Veelvoorkomende misvattingen

TA18 is een lagere graad van TC4.Het is een ander legeringssysteem, gekozen vanwege de vervormbaarheid en lasbaarheid, en niet als een goedkoper alternatief.

TC4 kan worden gebogen zoals TA18.Het koud buigen van TC4 tot kleine radiussen veroorzaakt scheuren; het heeft warmvervormen of royale buigradii nodig.

Buis van graad 9 kan worden versterkt door warmtebehandeling.Dat kan niet. De kracht komt van de gloeiconditie en het koude werk.

De twee legeringen kunnen door elkaar worden gebruikt in buissystemen.Ze verschillen in modulus, ductiliteit en lasrespons, dus fittingen, buigradii en lasprocedures zijn legeringsspecifiek.

Veelgestelde vragen

Vraag: Is TA18 hetzelfde als titanium van klasse 9?
Ja. TA18 is de Chinese aanduiding voor de Ti-3Al-2.5V-legering die ASTM vermeldt als Grade 9, UNS R56320. Chemische en mechanische eisen komen overeen wanneer dezelfde productspecificatie wordt toegepast.

Vraag: Is TC4 hetzelfde als titanium van klasse 5?
Ja. TC4 komt overeen met Ti-6Al-4V, klasse 5, UNS R56400. De ELI-versie met minder zuurstof en ijzer heet TC4 ELI en komt overeen met klasse 23.

Vraag: Welke legering is sterker, TA18 of TC4?
TC4. Gegloeid TC4 heeft een minimale vloeigrens van 828 MPa tegen 483 MPa voor TA18, een verschil van grofweg 70 procent, en TC4 kan verder worden versterkt door oplossingsbehandeling en veroudering.

Vraag: Welke legering las gemakkelijker?
TA18. De bijna-alfastructuur en het lagere legeringsgehalte zorgen voor een meer vergevingsgezinde las, terwijl TC4-lassen een strakkere afscherming, post-spanningsverlichting en verwijdering van de alfabehuizing vereisen.

Vraag: Waarom wordt TA18 gebruikt voor hydraulische slangen?
Omdat het koud kan worden verkleind en kan worden gebogen tot kleine radiussen, terwijl de goede prestaties op het gebied van vermoeidheid en corrosie behouden blijven, wat precies is wat een hydrauliek- of brandstofleiding met dunne- wand van een vliegtuig vereist.

Vraag: Kunnen TA18 en TC4 aan elkaar worden gelast?
Ze kunnen worden samengevoegd door middel van smeltlassen, maar de ongelijke microstructuur en de verkeerde combinatie van sterkte maken een gekwalificeerde procedure en post-lasinspectie essentieel, en de verbinding wordt meestal uit de buurt van het gebied met de hoogste spanning geplaatst.