適切なグレードのチタンを選択する方法: 実践ガイド

直接的な答え: プロパティをアプリケーションに適合させる

正しい選択をするには グレードチタン 、強度、耐食性、成形性、溶接性についてのプロジェクト固有の要件を評価する必要があります。 アプリケーションで高い強度対重量比が要求される場合は、グレード 5 などのチタン合金を選択してください。化学環境で極度の耐食性または成形性が必要な場合は、グレード 2 またはグレード 7 などの商業用純 (CP) チタンを選択してください。 理想的なグレードを選択すると、材料の破損が防止され、製造コストが最適化されます。

商業的に純粋な (CP) チタングレードを理解する

市販の純チタン (グレード 1 ～ 4) は合金ではありません。これらのグレードは主に、強度と延性を決定する酸素と鉄の含有量によって区別されます。優れた耐食性で非常に人気があります。

グレード 1: 最大の成形性

グレード 1 は酸素含有量が最も低く、すべてのチタン グレードの中で最も柔らかく、最も延性があります。特徴は、 耐力約170MPa 。深絞り加工や、熱交換器や建築被覆材などの複雑な形状が必要な用途に最適です。

グレード 2: 業界の主力製品

チタン業界の「主力製品」として知られるグレード 2 は、適度な強度と優れた成形性の完璧なバランスを提供します。と 約 275 MPa の降伏強度 、化学処理、海洋ハードウェア、淡水化プラントで広く使用されています。どの CP グレードを使用すればよいかわからない場合は、多くの場合、グレード 2 が最も安全で、最も簡単に利用できる開始点となります。

グレード 3 および 4: より高強度の CP オプション

酸素含有量が増加すると、成形性は低下しますが、強度は大幅に増加します。グレード4は純正グレードの中で最も強いグレードであり、 耐力480MPa 。これらのグレードは、高強度が必要な航空宇宙および医療部品に利用されていますが、グレード 5 の複雑な合金元素は必要ありません。

高度なパフォーマンスを実現するチタン合金の探索

市販の純チタンでは十分な強度がない場合、チタン合金にアルミニウム、バナジウム、パラジウムなどの元素を導入して機械的特性を大幅に変更します。

グレード 5 (Ti-6Al-4V): 航空宇宙規格

グレード 5 は以上を占めます 世界の総チタン使用量の 50% 。 6% アルミニウムと 4% バナジウムで合金化されており、優れた性能を発揮します。 降伏強度 895 MPa - 同じ剛性と熱特性を維持しながら、市販の純チタンよりも大幅に強力です。これは、航空宇宙用ファスナー、タービンブレード、および高性能自動車部品の標準です。

グレード 7: 最高の耐食性

グレード 7 は機械的にはグレード 2 と同一ですが、少量のパラジウムが添加されています (0.12% ～ 0.25%)。この小さな追加により、 すべてのチタン合金の中で最も耐食性が高い 、特に酸性環境における隙間腐食に対して非常に耐性があります。腐食性の高い酸を使用する化学品の製造には不可欠です。

グレード 23 (Ti-6Al-4V ELI): 医療上の選択

グレード 23 はグレード 5 の高純度バージョンです。「ELI」は Extra Low Interstitial の略で、酸素、炭素、鉄の制限が低いことを意味します。これにより、損傷耐性と疲労耐性が向上します。そのせいで 優れた生体適合性 、外科用インプラント、整形外科用ピン、歯科用デバイスの第一の選択肢です。

チタン グレードを選択するための主な基準

適切なグレードのチタンの選択方法を最終的に決定するには、次の重要な選択要素を通じてプロジェクト パラメーターを実行します。

• 環境を評価する: 金属は塩水に浸されたり、塩素にさらされたり、高温で動作したりすることはありますか?攻撃的な化学環境の場合は、グレード 2 または 7 を優先してください。
• 機械的負荷を評価します。 必要な引張強度と降伏強度を計算します。航空宇宙構造部品にはグレード 5 が必要ですが、単純な流体配管にはグレード 2 を使用できます。
• 製造プロセスを考慮してください。 チタンは加工が難しいことで有名です。設計に大規模な溶接または冷間成形が必要な場合、CP グレード (1 または 2) を使用すると、グレード 5 の機械加工に比べて製造コストが大幅に削減されます。

チタングレード比較データ

以下の表は、最も一般的な純チタン グレードと合金チタン グレードの明確な対比を示しており、その能力を迅速に評価するのに役立ちます。