ASTM チタン グレード システムは世界のチタン市場で最大であり、国際的な購買、生産、エンジニアリング アプリケーションの基盤であり、航空宇宙、化学、製薬、機械、その他の主要産業でも最も認知されています。その中でも、ASTM グレード 2 (工業用純チタン) とグレード 5 (Ti-6Al-4V) およびグレード 23 (Ti-6Al-4V ELI) がベストセラーで最も広く使用されているグレードです。組成と不純物の違いは、機械的特性、耐食性、加工性能に影響を与えます。したがって、船舶の工学的安全性、コスト、寿命を考慮すると、正しい選択が不可欠です。
ASTM グレード 2 純チタンは、商用チタンの最も広く使用されているグレードの非鉄純金属です。-主な不純物は鉄（0.30%以下）、酸素（0.20%以下）、窒素（0.03%以下）、炭素（0.08%以下）です。不純物のレベルが低いため、優れた耐食性と成形性が得られます。他のグレードのチタンと同様に、適度な強度を持っていますが、より安定していて溶接可能です -。複雑な前処理なしで高級な溶接を行うことができ、溶接接合部の強度は母材の 90% 以上になります。-この材料は、多くの用途に合わせて、プレート、チューブ、ロッド、その他あらゆる形状に簡単に作ることができます。
グレード 2 は、その耐食性により、化学、海洋、石油およびガス産業で最も人気のあるチタンのグレードです。熱交換器、反応器、パイプライン、バルブに広く使用されており、低/中濃度の塩酸や硫酸などの媒体による腐食に耐性があり、孔食や隙間腐食が発生する可能性が低くなります。海洋工学では、海水淡水化や海洋パイプラインで使用されており、その寿命は 20 年以上であり、ステンレス鋼よりもはるかに優れています。{3}}同時に、この材料は食品および医療衛生基準を満たしており、圧力容器や食品加工機械に適用できます。引張強さは345～450MPa、降伏強さは約275MPa、伸びは20%以上で、圧力下および室温下で安定して動作します。チタンの中で最も経済的なグレードです。
グレード 5 は、最も一般的で広く知られているチタン合金 (「チタン合金の王様」[Ti-6Al-4V]) です。構成元素は、Al（アルミニウム）：5.5％～6.75％、V（バナジウム）：3.5％～4.5％、Ti（チタン）：残り。強度と塑性を併せ持つ+型合金です。純チタンより優れた機械的特性を持ち、他の高強度チタン合金よりも加工が難しくないため、構造的負荷がかかる部品に適用できます。
材料の引張強度は 930 MPa 以上、降伏強度は 860 MPa 以上、伸びは 10% 以上、疲労強度は約 420 MPa (グレード 2 の約 2 倍) です。良好な耐食性を維持しながら、高い交流負荷に耐えることができます。航空業界では、航空機用チタン素材の70%以上をチタンが使用しており、ボーイング787や中国C919の着陸装置、翼コネクター、エンジン部品に使用されています。化学工学の分野では、高圧反応器や頑丈なパイプラインに使用できます。-機械製造において精密金型に適しています。価格は純チタンよりも高価ですが、総合的な費用対効果は優れています。-
ASTM グレード 23 (Ti-6Al-4V ELI) はグレード 5 の低ギャップ要素バージョンです (「ELI」は極低ギャップ要素を意味します)。ただし、不純物についてはより厳格に管理されています: 酸素 0.13% 以下、鉄 0.25% 以下、水素 0.012% 以下。また、グレード 5 の強度と耐食性を維持しながら、靭性、衝撃強度、生体適合性も大幅に向上しています。
グレード 23 は、最小引張強さ 860 MPa、最小降伏強さ 795 MPa、最小伸び 14%、最小衝撃靱性 60 J (グレード 5 より約 50% 高い) を持ち、脆性破壊に対する優れた耐性を備えています。不純物含有量が非常に低いため、非毒性、低アレルギー性であり、生体組織との適合性が良好であるため、人工関節、歯科インプラント、ステントなどの医療埋め込み分野で使用できます。{8}同時に、半導体部品や航空センサーなどの高精度機器にも使用されています。-しかし、その製造工程には厳しい基準が要求され、コストはグレード5よりも高くなります。
調達材料を選択する場合、従来の腐食性および低負荷条件にはグレード 2 が推奨されます。グレード 5 は、航空宇宙および高負荷の化学構造に推奨されます。医療用インプラントと高精度デバイスにはグレード 23 を使用する必要があります。適切に選択することで、品質を確保し、コストを管理し、損失を回避できます。これはチタン調達の重要な要素です。産業需要の成長に伴い、これら 3 種類のグレードの用途はさらに広範になると思われ、性能向上とプロセス改善が今後の開発の焦点となります。
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