Hoe sterk is titanium van klasse 2? Opgegeven eigenschappen uitgelegd
Dec 10, 2025
Wat is titanium van graad 2
Graad 2 is de ongelegeerde kwaliteit, aangeduid als UNS R50400 en gedekt voor buisvormig product door ASTM B337 voor naadloze buizen, ASTM B338 voor gelaste en naadloze buizen, ASTM B348 voor staaf en knuppel, ASTM B265 voor plaat en plaat en ASTM B381 voor smeedstukken. Het is commercieel zuiver titanium met een gecontroleerd interstitiële gehalte: zuurstof maximaal 0,25%, ijzer maximaal 0,30%, koolstof maximaal 0,08%, stikstof maximaal 0,03% en waterstof maximaal 0,015%. De dichtheid is ongeveer 4,51 g/cm3 en de elasticiteitsmodulus ongeveer 102-105 GPa, ongeveer de helft van die van koolstofstaal. Daarom is stijfheid in plaats van sterkte vaak bepalend voor het ontwerp.
De opgegeven minimale eigenschappen
De sterkte wordt als minimum vermeld, niet typisch, en de onderstaande cijfers zijn de waarden die zijn geschreven in de ASTM- en ASME-specificaties voor klasse 2-productvormen.
| Eigendom | Opgegeven minimum | Opmerking |
|---|---|---|
| Treksterkte | 345 MPa (50 ksi) | Alle standaard productvormen |
| 0,2% compensatierendement | 275 MPa (40 ksi) | Kamertemperatuur |
| Verlenging | 20% | 50 mm spoorlengte |
| Zuurstof | Maximaal 0,25% | Belangrijkste interstitiële versterker |
| Waterstof | Maximaal 0,015% | Controle op hydriderisico |
Ter vergelijking: klasse 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) is gespecificeerd bij een treksterkte van 895 MPa en een opbrengst van 828 MPa met een rek van 10%. Graad 2 geeft dus ruwweg 40% van de treksterkte van Graad 5 bij dezelfde dichtheid. De werkelijke walswaarden voor klasse 2 liggen normaal gesproken tussen ongeveer 400 en 550 MPa, waarbij de hogere cijfers afkomstig zijn van hogere zuurstoftemperaturen, dus een aankoopspecificatie die alleen klasse 2 vermeldt, kan een brede spreiding van sterkten ontvangen.
Wat dat betekent in ontwerp
De praktische sterkte van klasse 2 in een drukdeel wordt bepaald door de toelaatbare spanning in de ontwerpcode, niet alleen door het trekminimum. ASME BPVC Sectie VIII, Divisie 1 vermeldt lage toegestane waarden voor klasse 2, juist omdat de verhouding tussen vloeigrens en treksterkte hoog is en het materiaal rek-snelheidsgevoelig is. Waar een dunne wand nodig is, kan de legering koud worden bewerkt: koudwalsen of trekken verhoogt de treksterkte tot in het bereik van 550-700 MPa, maar vermindert ook de rek en ductiliteit, en het afgewerkte onderdeel moet worden besteld in een toestand die het werkelijke minimum aangeeft, en niet alleen de kwaliteit.
Vermoeidheid, hardheid en temperatuurgrenzen
Hardheid is geen acceptatie-eigenschap voor commercieel zuiver titanium. Heet-gewalste staaf valt gewoonlijk in het bereik van ongeveer 120-160 HV, en een hardheidsmeting kan het beste worden gebruikt als consistentiecontrole ten opzichte van een bekende hitte in plaats van als sterktevoorspeller. Bij vermoeiing worden gladgepolijste exemplaren die zijn getest met 10 tot de macht 7 cycli gewoonlijk gerapporteerd met ongeveer de helft van de treksterkte, in de buurt van 200-250 MPa voor klasse 2; inkepingen, lasnaden en oppervlaktevervuiling snijden die scherp af, dus lasnaden worden meestal afgewerkt of de verbinding bevindt zich weg van het piekspanningsgebied. Voor continu gebruik is klasse 2 normaal gesproken beperkt tot ongeveer 300 C; oxidatie en zuurstofdiffusie in het oppervlak worden boven die temperatuur de controlerende problemen in plaats van verlies aan treksterkte.
Veelgestelde vragen
Q:Is klasse 2 sterker dan zacht staal?
A: Wat betreft treksterkte ligt het dicht bij gewoon constructiestaal, maar met 4,51 g/cm3 tegen 7,85 g/cm3 is de specifieke sterkte veel hoger en zijn de corrosieprestaties niet vergelijkbaar.
Q:Kan ik een sterkere Graad 2 krijgen zonder van rang te veranderen?
A: Ja, door koud bewerken, maar de rek neemt af. Geef de koud-bewerkte toestand en de vereiste minimale sterkte op bij de bestelling, in plaats van alleen op de kwaliteit te vertrouwen.
Q:Waarom is de verhouding tussen opbrengst- en-treksterkte belangrijk?
A: Graad 2 levert ongeveer 80% van zijn treksterkte op, dus er is weinig reserve voordat het plastic instort. Drukontwerpcodes houden hier rekening mee met verminderde toegestane spanning.
Q:Hoe warm kan klasse 2 zijn?
A: Continu gebruik is normaal gesproken beperkt tot ongeveer 300 C. Daarboven verminderen zuurstofopname-en kruip de levensduur van het onderdeel.
Q:Heeft het waterstofgehalte invloed op de sterkte?
A: Het beïnvloedt de taaiheid. Boven de limiet van 0,015% gespecificeerd voor klasse 2 kan hydrideprecipitatie het metaal bros maken, vooral bij lage temperaturen.
