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

1. Força específica excepcional:
Amb una densitat de només 4,43 g/cm³, presenta una resistència a la tracció superior o igual a 895 MPa en condicions de recuit (més o igual a 1100 MPa en condicions STA), proporcionant efectes de lleugeresa significatius i servint com a material bàsic en aplicacions aeroespacials i de carreres.
2. Resistència a la corrosió superior:
3. La seva resistència a la corrosió supera amb escreix la de l'acer inoxidable en aigua de mar, clorurs i la majoria de mitjans àcids i alcalins, eliminant la necessitat de protecció del recobriment i fent-lo apte per a entorns marins i químics.
3. Bona biocompatibilitat:
No-tòxic, no-al·lergènic i amb excel·lents propietats d'osteointegració, és un dels materials preferits per a dispositius mèdics implantables a nivell mundial, que compleix l'estàndard ASTM F136.
4. Excel·lent rendiment a temperatures moderades:
Pot funcionar de manera estable durant períodes llargs a una temperatura inferior o igual a 400 graus i suportar una exposició a curt termini-per sobre dels 500 graus mantenint l'estabilitat estructural i de la propietat.
5. Rendiment superior a la fatiga:
Un límit de fatiga de cicle alt-de 500-700 MPa i una forta resistència a la propagació de les esquerdes per fatiga el fan ideal per a condicions de càrrega dinàmica.
6. Sistema estàndard madur:
S'ajusta a múltiples estàndards internacionals, com ara ASTM B348, ASTM F136 (mèdic), ISO 5832-3, AMS 4928 i GB/T 2965, amb el suport d'una cadena de subministrament global madura.

El tractament tèrmic de Ti-6Al-4V s'utilitza principalment per ajustar la concordança entre la força i la ductilitat, amb les especificacions comunes de la següent manera:
1. Recuit (per a una ductilitat òptima i estabilitat dimensional, la condició més utilitzada):
Recuit normal:
Escalfeu a 700-800 graus, mantingueu-ho durant 1-2 hores i després refredeu-lo a l'aire. Això resulta en una microestructura equiaxial + amb bones propietats generals.
Doble recuit:
Primera etapa a 850-950 graus, aire fresc; segona etapa a 700-750 graus, aire fresc. S'utilitza per millorar el rendiment a la fatiga i la resistència a la fractura.
2. Solució de tractament i envelliment (STA, per aconseguir la màxima força):
Tractament de la solució:
Escalfeu a 925-955 graus, mantingueu-ho durant 0,5-1 hora, després apagueu l'aigua o l'oli (per obtenir una fase metaestable).
Tractament de l'envelliment:
Escalfeu a 480-595 graus, mantingueu-ho durant 4-8 hores, després refredeu-lo a l'aire. Precipita en fase fina, augmentant significativament la resistència (resistència a la tracció superior o igual a 1100 MPa).
Nota: El tractament tèrmic s'ha de realitzar sota protecció de buit o gas inert per evitar l'oxidació i la contaminació de la superfície ('capa de fragilitat'). La velocitat d'extinció ha de ser prou ràpida per retenir la fase, però les seccions primes poden utilitzar refrigeració per aire.

Temperatura de funcionament continu-a llarg termini (basada principalment en la força i la resistència a l'oxidació):
Es recomana ser inferior o igual a 400 graus. A aquesta temperatura, la microestructura es manté estable, la velocitat de fluència és controlable i la degradació del rendiment és acceptable.
Temperatura d'exposició-a curt termini:
Pot arribar als 500-550 graus (p. ex., sobreescalfament a curt termini en motors d'avions), però la força i la resistència a l'oxidació disminuiran significativament.
Temperatura màxima de disseny per als components estructurals-de pressió:
Normalment es considera 350-400 graus, i els càlculs de fluència i resistència a llarg termini s'han de realitzar en funció de nivells de tensió específics.
Propietats de baixa-temperatura:
Ti-6Al-4V presenta una resistència més gran i una ductilitat acceptable a baixes temperatures (fins a -196 graus), però no és tan bo com els aliatges propers com el TA7. En general, no és la primera opció per a aplicacions d'enginyeria criogènica profunda.

A

Recomanacions de selecció: si necessiteu la màxima relació de resistència{0}}a-pes, resistència a la temperatura moderada i bon rendiment general, trieu Ti-6Al-4V (Grau 5).
Si prioritzeu la resistència a la corrosió, la conformabilitat i el control de costos finals, i teniu requisits de resistència més baixos, el titani pur (grau 2) és una opció més econòmica.

Ti-6Al-4V té bones propietats de soldadura, però es requereix un estricte compliment de les especificacions del procés de soldadura d'aliatge de titani:

1. Mètodes de soldadura recomanats: TIG (soldadura de gas inert de tungstè), MIG (soldadura de gas inert de metall), soldadura per plasma, soldadura per feix d'electrons, soldadura per làser i soldadura per fricció.
2. Pre-preparació de la soldadura: l'àrea de soldadura s'ha de netejar estrictament per eliminar l'oli, la cal i la humitat. Es recomana la neteja mecànica o la neteja química (decapatge).
3. Gas protector: s'ha d'utilitzar gas argó d'alta-puresa (superior o igual al 99,99%) per a la soldadura i la protecció posterior per evitar l'oxidació a alta-temperatura i la contaminació per hidrogen, oxigen i nitrogen. Per a aplicacions crítiques, es pot utilitzar un escut de gas argó.
4. Tractament tèrmic de post-soldadura: es recomana el recuit d'alleujament de la-tensió de soldadura-post (aproximadament 500-650 graus, refrigerat-aire) per eliminar les tensions residuals i restaurar la ductilitat de la soldadura. El tractament tèrmic posterior a la soldadura és especialment important per a seccions gruixudes o estructures molt restringides.
5. Metall de farciment: es recomana cable de farciment Ti-6Al-4V del mateix material (per exemple, AWS A5.16 ERTi-5) per garantir la composició de la soldadura i la coincidència del rendiment.
6. Punts de control clau: es requereix un control estricte de l'entrada de calor (energia lineal) per evitar l'entrada de calor excessiva que condueixi a l'engruiximent de la microestructura de la soldadura i la reducció de la ductilitat.

Aplicable per a escenaris alternatius (Ti-6Al-4V, com a aliatge de titani d'ús general, és l'opció de referència per a la majoria d'aplicacions):
Quan cal equilibrar la força, la resistència a la corrosió, la treballabilitat i el cost, Ti-6Al-4V és l'opció preferida, capaç de substituir la majoria dels materials industrials de titani pur i de baix aliatge.
En condicions de temperatura no-extremada-(menys o igual a 400 graus), pot substituir aliatges propers- com ara TA7, però el seu rendiment de soldadura i les propietats de baixa-temperatura són inferiors a les de TA7.
Per a requisits de resistència no-extremada-(menys o igual a 1200 MPa), pot substituir aliatges de titani de-resistencia -més alta (p. ex., Ti-10V-2Fe-3Al) amb un cost més baix i una millor treballabilitat.

Escenaris en què la substitució no és adequada (cal seleccionar altres marques):
For long-term service at extreme high temperatures (>450 graus ): s'han de seleccionar aliatges de titani d'alta -temperatura (p. ex., Ti-6242S, IMI 834).
Per a temperatures extremadament baixes (< -100°C) with very high plasticity requirements: TA7 is preferable.
Per a aplicacions biomèdiques que requereixen un mòdul d'elasticitat extremadament baix: es poden considerar aliatges de titani beta (per exemple, Ti-12Mo-6Zr-2Fe, TMZF).
For ultra-high strength requirements (>1300 MPa): Es necessiten aliatges de titani beta o beta metaestables (per exemple, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn).

Recomanacions de selecció de material: proporcioneu condicions d'operació detallades (interval de temperatura, tipus de càrrega, entorn mitjà, requisits de soldadura, vida útil) per a la selecció de material específic. Podem ajudar-vos amb l'anàlisi comparativa tècnica i econòmica per ajudar-vos a prendre la millor elecció entre Ti-6Al-4V i altres graus d'aliatge de titani.