โลหะผสมไทเทเนียม TC4 กับ TC4ELI: การควบคุมโฆษณาคั่นระหว่างหน้า คุณสมบัติ และเกรดที่เทียบเท่า

TC4 เป็นชื่อเรียกของจีนสำหรับโลหะผสมไททาเนียมอัลฟา-เบต้าที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางในชื่อ Ti-6Al-4V ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่พัฒนาขึ้นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกาในปี 1954 ในระบบของจีน โลหะผสมถูกกำหนดไว้ในมาตรฐานองค์ประกอบโลหะผสมไทเทเนียม GB/T 3620.1 ซึ่งกำหนดปริมาณอะลูมิเนียม 5.5 ถึง 6.75 เปอร์เซ็นต์และปริมาณวานาเดียม 3.5 ถึง 4.5 เปอร์เซ็นต์ โดยมีเหล็กอยู่ที่ 0.30 เปอร์เซ็นต์และออกซิเจนเป็นร้อยละ 0.20 ค่าเทียบเท่าอะลูมิเนียมที่ระบุคือ 6.0 และวาเนเดียมเทียบเท่ากับ 4.0 และในสภาวะอบอ่อน โลหะผสมจะมีเฟสเบตาประมาณ 10 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์

TC4ELI เป็นอัลลอยด์ชนิดเดียวกันที่มีคั่นระหว่างหน้าพิเศษ-ต่ำ- อลูมิเนียมและวานาเดียมยังอยู่ในช่วงเดียวกัน แต่ออกซิเจนจะลดลงเหลือ 0.13 เปอร์เซ็นต์ เหล็กเหลือ 0.25 เปอร์เซ็นต์ และไฮโดรเจนเหลือ 0.0125 เปอร์เซ็นต์ ค่าเทียบเท่าระหว่างประเทศคือเกรด 5 (UNS R56400) สำหรับ TC4 และเกรด 23 (UNS R56407) สำหรับ TC4ELI

เคมี: ตารางความแตกต่างที่สมบูรณ์

ตารางด้านล่างจะตั้งค่าองค์ประกอบทั้งสองเคียงข้างกัน โดยใช้ขีดจำกัดที่ใช้ในระบบ GB/T 3620.1 และขีดจำกัด ASTM สำหรับเกรดที่เทียบเท่ากัน ค่าทั้งหมดเป็นค่าสูงสุด ยกเว้นช่วงที่แสดง ไทเทเนียมคือจุดสมดุลทั้งสองกรณี

ช่องว่างระหว่างหน้ามีผลกับคุณสมบัติอย่างไร

การปล่อยออกซิเจนจาก 0.20 ถึง 0.13 เปอร์เซ็นต์มีค่าใช้จ่ายประมาณ 35 ถึง 40 MPa ของความต้านทานแรงดึง และลดอัตราผลตอบแทนชดเชย 0.2 เปอร์เซ็นต์ลงด้วยปริมาณที่ใกล้เคียงกัน จากขั้นต่ำ 828 MPa เหลือขั้นต่ำ 795 MPa ในสภาวะแท่งอบอ่อน การยืดตัวของแรงดึงจะอยู่ที่ขั้นต่ำ 10 เปอร์เซ็นต์ แต่การลดพื้นที่จะดีขึ้นเป็นขั้นต่ำ 25 เปอร์เซ็นต์ และการเพิ่มขึ้นที่มีความหมายมากขึ้นนั้นอยู่ที่ความทนทานต่อการแตกหัก ซึ่งโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้น 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ อัตราการเติบโตของรอยแตกร้าวจากความล้าลดลง และขีดจำกัดความล้าภายใต้สภาวะที่มีรอยบากจะดีขึ้น สำหรับการปลูกถ่าย ภาชนะที่มีแรงดัน หรือส่วนประกอบปลอมแปลงที่มองเห็นการโหลดแบบวน การแลกเปลี่ยนนั้นมักจะคุ้มค่าเสมอ สำหรับฉากยึด ตัวยึด หรือชิ้นส่วนกลึงทั่วไปที่รับแรงดึงสถิตเป็นหลัก มักจะไม่เป็นเช่นนั้น

ความสามารถในการแปรรูปก็เปลี่ยนไปเช่นกัน โลหะผสมทั้งสองหลอมละลายในช่วงอุณหภูมิเดียวกันและตอบสนองต่อการบำบัดและรอบอายุของสารละลายเดียวกัน แต่ TC4ELI มีกรอบเวลาที่แคบกว่าสำหรับการตีขึ้นรูปแบบเบตา เนื่องจากปริมาณออกซิเจนที่ต่ำกว่าจะช่วยลดความทนทานต่อการปนเปื้อนบนพื้นผิว การเชื่อมสามารถทำได้ทั้งสองอย่างเท่าเทียมกัน โดยมีข้อแม้ว่าการเชื่อมที่ปนเปื้อนในวัสดุ ELI จะทำให้เสียข้อได้เปรียบด้านความเหนียวทั้งหมด

ข้อมูลจำเพาะและแบบฟอร์มผลิตภัณฑ์

เหล็กดัดขึ้นรูปและเหล็กปลอมใน TC4 ได้รับการสั่งซื้อตามข้อกำหนดของเหล็กโลหะผสมไทเทเนียม โดยผลิตภัณฑ์เหล็กเส้นของจีนครอบคลุมโดย GB/T 2965 และมาตรฐานสากลที่ครอบคลุมโดย ASTM B348 และ AMS 4928 แผ่น แถบ และแผ่นเป็นไปตาม GB/T 3621 ในระบบของจีนและ ASTM B265 ในระดับสากล โดยมีเกรดแผ่นการบินและอวกาศที่ออกให้เป็น AMS 4911 ท่อและท่อใช้ข้อกำหนดเฉพาะแบบท่อแยกกัน สำหรับ TC4ELI การใช้งานทางการแพทย์และการใช้วัสดุฝังเทียมจะควบคุมโดย ASTM F136 สำหรับ Ti-6Al-4V ELI ที่ดัดขึ้นรูปและโดย ISO 5832-3 และเกรด ELI สำหรับการบินและอวกาศจะออกให้เป็น AMS 4930 โปรดทราบว่า ASTM F1472 ครอบคลุมโลหะผสมคั่นระหว่างหน้าแบบดั้งเดิมสำหรับการปลูกถ่ายศัลยกรรม ในขณะที่ ASTM F136 ครอบคลุมรุ่น ELI ดังนั้น เอกสารทั้งสองจึงไม่สามารถใช้แทนกันได้ในใบสั่งซื้อ

วิธีการระบุโดยไม่คลุมเครือ

ใบสั่งซื้อควรระบุการกำหนดโลหะผสม รูปแบบผลิตภัณฑ์ ข้อมูลจำเพาะที่เกี่ยวข้อง และประเภทของโฆษณาคั่นระหว่างหน้า การเขียน Ti-6Al-4V โดยไม่ระบุว่าใช้ขีดจำกัด ELI หรือไม่ ทำให้โรงงานมีอิสระในการจัดหาเช่นกัน และวัสดุที่ได้อาจผ่านการทดสอบแรงดึงในขณะที่ไม่ผ่านข้อกำหนดด้านความเหนียวตามที่การออกแบบสันนิษฐานไว้ ในใบรับรอง ผู้ซื้อควรตรวจสอบออกซิเจน เหล็ก ไฮโดรเจน และสภาวะการรักษาความร้อน ในกรณีที่มีการเสนอชื่อทั้งข้อกำหนดของจีนและข้อกำหนดระหว่างประเทศ ขีดจำกัดออกซิเจนคือส่วนที่เอกสารทั้งสองฉบับมักไม่เห็นด้วย และเอกสารทั้งสองที่เข้มงวดกว่าควรควบคุมลำดับ

คำถามที่พบบ่อย

Q:TC4 และเกรด 5 เหมือนกันทุกประการหรือไม่
ตอบ: มีองค์ประกอบเทียบเท่ากันในทางปฏิบัติ โดยทั้งสองแบบเป็น Ti-6Al-4V โดยมีออกซิเจนต่อยอดอยู่ที่ 0.20 เปอร์เซ็นต์ ความแตกต่างเล็กน้อยอยู่ในช่วงที่อนุญาตสำหรับองค์ประกอบ Tramp และในตารางการทดสอบที่แต่ละข้อกำหนดต้องการ ดังนั้นความเท่าเทียมกันควรได้รับการยืนยันในแต่ละสนามแทนที่จะสันนิษฐาน

Q:TC4ELI สามารถใช้แทน TC4 ในการออกแบบที่มีอยู่ได้หรือไม่
ตอบ: โดยปกติแล้วจะปลอดภัยในทิศทางของออกซิเจนที่ลดลง เนื่องจากในกรณีส่วนใหญ่ความแข็งแรงยังคงสูงกว่าค่าขั้นต่ำที่ออกแบบไว้และความเหนียวจะดีขึ้น การทดแทนแบบย้อนกลับเป็นสิ่งที่อันตราย เนื่องจากการออกแบบที่ถือว่าความทนทานของ ELI อาจล้มเหลวได้เมื่อมีการจัดหาวัสดุคั่นระหว่างหน้าแบบธรรมดา

Q:เหตุใดโลหะผสมแบบฝังจึงกระชับอลูมิเนียมและออกซิเจน
ตอบ: ข้อกำหนดของรากฟันเทียมจำกัดอะลูมิเนียมไว้สูงสุด 6.5 เปอร์เซ็นต์ และรักษาวานาเดียมให้อยู่ในช่วงมาตรฐานเพื่อรักษาความเข้ากันได้ทางชีวภาพและการตอบสนองทางกลที่สม่ำเสมอ ASTM F136 ใช้ขีดจำกัดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นกับเกรดอัลลอยด์-ของวัสดุปลูกถ่าย

Q:เครื่อง TC4ELI แตกต่างจาก TC4 หรือไม่
ตอบ: พฤติกรรมการตัดจะคล้ายกันในวงกว้าง เนื่องจากความแข็งและค่าการนำความร้อนอยู่ใกล้กัน แต่ปริมาณของคั่นระหว่างหน้าที่ต่ำกว่าหมายถึงการขัดเงาของคมตัดเครื่องมือน้อยลง และความสมบูรณ์ของพื้นผิวดีขึ้นเล็กน้อยที่พารามิเตอร์เดียวกัน ข้อได้เปรียบใดๆ จะสูญเสียไปหากชั้นพื้นผิวที่ปนเปื้อนหรือร้อนเกินไปถูกทิ้งไว้

Q:ควรเลือกโลหะผสมชนิดใดสำหรับภาชนะรับความดันแบบไครโอเจนิก
ตอบ: โดยทั่วไปวัสดุ ELI มักนิยมใช้ที่อุณหภูมิต่ำมาก เนื่องจากความเหนียวเป็นคุณสมบัติในการควบคุม และเนื้อหาคั่นระหว่างหน้าจะควบคุมโดยตรง โลหะผสมคั่นระหว่างหน้าแบบทั่วไปยังคงยอมรับได้ในกรณีที่ระดับความเครียดต่ำและอุณหภูมิการออกแบบอยู่เหนือช่วงความเหนียวที่-ถึง-มากสำหรับส่วนดังกล่าว

Q:ความแตกต่างของความแข็งแรงของผลผลิตมีความสำคัญในการออกแบบหรือไม่?
ตอบ: อัตราผลตอบแทนออฟเซ็ตขั้นต่ำ 0.2 เปอร์เซ็นต์จะลดลงจาก 828 MPa เป็น 795 MPa เมื่อเปลี่ยนไปใช้เกรด ELI ซึ่งลดลงประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์ ค่าเผื่อการออกแบบถูกกำหนดจากค่าต่ำสุด ดังนั้นการลดลงจะต้องสะท้อนให้เห็นในการวิเคราะห์ความเครียด แทนที่จะถือว่าไม่มีนัยสำคัญ