チタン合金
技術仕様
チタンの機械的強度は常温で十分に高いですが、温度が250°Cに上昇すると強度がほぼ半減します。この欠点は、チタン合金を使用することで解消されます。チタンは優れた耐腐食性を持っています。耐腐食性は、1平方メートルあたりの損失量で評価されます。
| 耐腐食性 | 1平方メートルあたりの重量損失 | 評価 |
|---|---|---|
| 非常に耐性がある | 0.001g未満 | 1 |
| 高い耐性 | 0.001 — 0.005 | 2 |
| 0.005 — 0.01g | 3 | |
| 耐性 | 0.01 — 0.05g | 4 |
| 0.05 — 0.1g | 5 | |
| 満足な耐性 | 0.1 — 0.3g | 6 |
| 少ない耐性 | 0.3 — 1.0g | 7 |
| 1 — 5.0g | 8 | |
| 耐性がない | 5g以上 | 9 |
産業および海洋環境での耐腐食性に関する比較試験によれば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅ニッケル合金、インコネル合金は5年間で腐食の兆候が確認されたのに対し、チタンプレートは初期の輝きを失うことはありませんでした。この耐腐食性は、金属の表面に存在する受動酸化被膜によるもので、金属が腐食剤と接触するのを防ぎます。
チタンは酸素が存在する環境で特に耐腐食性を示します。たとえば、空気曝露条件下では、チタンは100°Cまでのいかなる濃度の蟻酸にも腐食されませんが、曝露がない場合、25%の蟻酸溶液では急速に腐食されます。
チタン合金
チタン合金は、化学成分の精度、製造精度、混入物のない点が特徴です。チタン合金は以下のように分類されます：
| α合金 | 擬似-α合金 | α +β合金 | 擬似-β合金 | β合金 |
|---|---|---|---|---|
| BT1 | OT4 | BT-6 | BT16 | 4201 |
| BT1−0 | OT4−0 | BT3−1 | VS-6 | |
| BT1−00 | OT4−1 | BT-14 | ||
| BT5 | OT4−2 | BT-16 | ||
| BT5−1 | AT-2 | BT-22 | ||
| 4200 | AT-3 | |||
| AT-4 | ||||
| BT20 |
チタン合金の焼なまし処理設定
| チタンの品種 | 板材の焼なまし温度 | 形材の焼なまし温度 | 焼なましモード |
|---|---|---|---|
| BT1−00 | 520 — 540 | 670 — 690 | --- |
| BT1−0 | 520 — 540 | 670 — 690 | --- |
| BT5 | --- | 800 — 850 | --- |
| BT5−1 | 700 — 750 | 800 — 850 | --- |
| OT4−0 | 590 — 610 | 690 — 710 | --- |
| OT4−1 | 640 — 660 | 740 — 760 | --- |
| OT4 | 660 — 680 | 700 — 760 | --- |
| OT4−2 | 700 — 730 | 840 — 860 | --- |
| BT20 | 700 — 800 | 700 — 800 | --- |
| AT2 | 600 — 650 | 650 — 700 | --- |
| AT3 | 800 — 850 | 800 — 850 | --- |
| AT4 | 850 — 870 | 850 — 870 | --- |
| TC5 | 760 — 780 | 760 — 780 | --- |
| BT6C | 750 — 800 | 750 — 800 | --- |
| BT6 | 750 — 800 | 750 — 800 | --- |
| BT3−1 | --- | 870 — 920 600 — 650 |
等温焼なまし: 870−920°Cに予熱し、保持、600−650°Cまで冷却後、別の炉に移し、2時間保持し、空冷します |
| BT3−1 | --- | 870 — 920 650 — 600 |
二重焼なまし、550 — 600 °Cで2−5時間保持。 強度部品のために 650 °Cで空冷する。 |
| BT14 | 740−760 790−810 640−600 | 740−760 790−810 640−660 | 等温焼なまし: 790−810°Cに予熱し、炉で冷却、640−660°Cまで別の炉に移し、1/2時間保持し、空冷します |
| BT16 | 730 — 770 | 770 — 790 | 炉冷却、1分間に2 — 4°Cの速度で550 °Cまで、空冷します |
| BT22 | 740 — 760 | 680 — 800 | 炉冷却、1分間に2 — 4°Cの速度で350 °Cまで、空冷します |
| BT15 | 790 — 810 | 790 — 810 | --- |
| TC6 | 790 — 810 | 790 — 810 | --- |
| BT23 | 740 — 750 | 740 — 750 | --- |
チタンの強化: アルファ処理、窒化処理、炭化
チタンの熱処理によって、半製品の表面に、熱いチタンが酸素および窒素と活発に反応することでアルファ層と呼ばれる層が形成されます。
| 合金の種類 | アルファ層の酸素含有量 mg/cm2 | アルファ層の深さ (mm) |
|---|---|---|
| BT-1 | 2.8 | 0.8 |
| OT-4 | 1.5 | 0.2 |
| BT3−1 | 2.5 | 0.6 |
| BT-5 | 4.2 | 2.0 |
| BT-6 | 2.2 | 0.6 |
| BT-9 鋳造 | 7.3 | 0.8 |
| 合金の種類 | 窒化処理の深さ | 表面硬度 kgf/mm2 |
|---|---|---|
| BT-1 | 0.06 — 0.08 | 750 — 850 |
| BT3−1 | 0.04 — 0.05 | 700 — 750 |
| BT-5 | 0.08 — 0.1 | 750 — 800 |
| BT-8 | 0.12 — 0.14 | 700 — 750 |
| BT-14 | 0.14 — 0.16 | 750 — 850 |
チタン合金の窒化処理
窒化処理は、高温強度と特に耐摩耗性を向上させます。最も一般的な窒化処理法は、850 — 950 °Cまで高温に加熱した純粋な窒素中での加熱です。合金にアルミニウムまたはジルコニウムが含まれている場合、窒化処理の速度と深さは増加し、0.2mmまでの深さに達します。
炭化処理 (セメンテーション) — はチタン合金を強化する効果的な方法です。活性炭との混合物中またはアルゴン5%の炭素酸化物、メタン、プロパンのガス混合物中で行います… ガス混合物中での処理は水素での飽和を引き起こし、チタンの延性を低下させます。木炭を用いた処理は24 — 48時間かかりますが、より深い炭化をもたらします。
スポンジチタン
様々な方法でTi Cl4から還元されたスポンジチタンの化学組成
| 元素 | 真空分離 | マグネシウムでの塩の溶出 | ナトリウムでの塩の溶出 |
|---|---|---|---|
| N | 0.015 | 0.015 | 0.1 |
| H | 0.005 | --- | 0.05 |
| Fe | 0.12 | 0.1 | 0.06 |
| C | 0.02 | 0.025 | 0.02 |
| Cl | 0.12 | 0.2 | 0.2 |
| Mg | 0.08 | 0.05 | --- |
| O | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
精度の高い組成、精密な製造と処理、混入物がないことが特徴です。
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