Марки 2 и 3 классифицируются как технически чистый (нелегированный) титан в соответствии с ASTM B265 и другими международными стандартами. Они имеют ту же основную природу, что и титан высокой-чистоты, но пределы их химического состава, особенно межузельных элементов, строго контролируются на разных уровнях. Эти, казалось бы, небольшие различия напрямую определяют их механические свойства, формуемость и области применения. Ниже приводится подробное сравнение характеристик их состава.
Обе марки основаны на титане в качестве основного компонента с чистотой титана более 99%. Основные различия заключаются в межузельных элементах, таких как кислород, азот, водород, углерод и остаточном элементе железе. Среди них содержание кислорода является наиболее важной и репрезентативной переменной.
Кислород (О)является наиболее влиятельным элементом в технически чистом титане. Для 2 степени максимальное содержание кислорода ограничивается 0,18%, а для 3 степени увеличивается до 0,25%. Кислород действует как упрочнитель твердого раствора в титане: более высокое содержание кислорода значительно улучшает прочность на разрыв, предел текучести и твердость, но снижает пластичность и формуемость. Это основная причина, по которой класс 3 имеет более высокую прочность, но более низкие характеристики при изгибе и штамповке, чем класс 2.
Азот (Н)оказывает такое же укрепляющее действие, как и кислород. И класс 2, и класс 3 имеют одинаковый предел азота с максимальным содержанием 0,03%. Азот также является сильным упрочняющим элементом, но его содержание в промышленном производстве обычно невелико и не создает реальной разницы между двумя марками.
Углерод (С)является обычным остаточным элементом. Максимальное содержание углерода как для класса 2, так и для класса 3 составляет 0,10%. В этом диапазоне углерод мало влияет на основные свойства чистого титана и не влияет на разницу в характеристиках между двумя марками.
Водород (Н)должны строго контролироваться во избежание водородного охрупчивания. Обе марки имеют одинаковый предел содержания водорода, максимум 0,015%. Низкое содержание водорода обеспечивает хорошую прочность и предотвращает растрескивание во время обработки или эксплуатации.
Железо (Fe)является основным остаточным элементом в титановых сплавах. Максимальное содержание железа как для класса 2, так и для класса 3 составляет 0,30%. Железо также немного упрочняет титан, но, поскольку пределы одинаковы, железо не вызывает различий между двумя марками.
Таким образом, класс 2 и класс 3 имеют почти идентичные системы химического состава -, единственная реальная и значимая разница - это содержание кислорода. В классе 2 используется меньше кислорода для поддержания превосходной пластичности, формуемости, производительности при изгибе и штамповке; В классе 3 соответствующим образом увеличивается содержание кислорода для получения более высокой прочности и жесткости, сохраняя при этом хорошую технологичность.
Эта контролируемая разница в составе делает марку 2 подходящей для деталей, требующих глубокой вытяжки, изгиба и сложной формовки, тогда как марка 3 используется в конструкционных деталях, требующих более высокой прочности и определенной жесткости. Понимание различий в их составе помогает пользователям выбрать правильную марку титана для проектирования материалов, производственной обработки и машиностроения.
