Титан класса 2 (технически чистый титан, UNS R50400) определяется строгими ограничениями по содержанию кислорода в соответствии с международными стандартами, такими какАСТМ Б348(для прутков из титана и титановых сплавов) иАСТМ Б265(для листов/плит из титана и титановых сплавов).
Максимальное содержание кислорода в титане Grade 2 составляет0,25% по весу.
Этот предел является ключевым отличием от более низких-степеней чистоты (например, класс 1 имеет максимальное содержание кислорода 0,18%) и более высоких-классов прочности (например, класс 3 имеет максимальное содержание кислорода 0,35%). Кислород намеренно контролируется как межузельный легирующий элемент, чтобы сбалансировать механические свойства и технологичность.
Кислород действует какукрепление интерстициального элементасостоит из технически чистого титана, но его содержание оказывает-компромиссное влияние на прочность и ударную вязкость:
Влияние на силу
В пределах стандартного предела (менее или равно 0,25 мас. %) увеличение содержания кислорода приводит к значительному повышению прочности титана Grade 2. Это связано с тем, что атомы кислорода занимают межузельные позиции в гексагональной плотноупакованной (HCP) кристаллической структуре титана, вызывая искажение решетки и препятствуя движению дислокаций. В результате обапредел прочностиипредел текучестиувеличиваются пропорционально содержанию кислорода. Например, сорт 2 с верхним пределом содержания кислорода (0,25%) обычно имеет предел текучести ~275 МПа, тогда как образец сорта 2 с более низким содержанием кислорода (например, 0,15%) может иметь предел текучести ~240 МПа.
Влияние на прочность
Увеличение содержания кислорода сопровождается снижением ударной вязкости и пластичности титана Grade 2. Избыточный кислород (приближающийся к пределу 0,25% или превышающий его) увеличивает хрупкость материала, поскольку искаженная структура решетки затрудняет пластическую деформацию материала перед разрушением. Это проявляется в уменьшенииудлинение при разрывеиуменьшение площади. Например, степень 2 с содержанием кислорода 0,25% имеет удлинение ~20–25%, тогда как вариант с более низким-кислородом может иметь удлинение ~28–30%. За пределами стандартного предела кислород может даже вызвать охрупчивание, серьезно снижая устойчивость материала к ударам и усталости.
Механические свойства титана класса 2 зависят от температуры-, при этом его характеристики значительно различаются в диапазоне криогенных, обычных и повышенных температур. Ниже приведены типичные данные механических свойств (в соответствии со стандартами ASTM) титана Grade 2 при обычных температурах:
Ключевые замечания по-производительности, связанной с температурой:
Криогенные температуры (от -270 до -196 градусов): Титан класса 2 демонстрирует превосходные криогенные характеристики-его прочность значительно увеличивается по сравнению с температурой окружающей среды, а пластичность поддерживается на разумном уровне. Это делает его пригодным для применения в условиях низких-температур, например, в резервуарах для хранения сжиженного газа.
Температура окружающей среды (25 градусов): Материал обеспечивает сбалансированное сочетание прочности и пластичности, что является основой его широкого использования в химической обработке, морской технике и медицинских устройствах.
Повышенные температуры (от 100 до 400 градусов): Прочность постепенно снижается с повышением температуры, но пластичность слегка увеличивается. Титан класса 2 можно использовать непрерывно при температуре до 315 градусов; при температуре выше 400 градусов его стойкость к окислению и механическая стабильность резко снижаются, что ограничивает его долгосрочную-службу в условиях высоких-температур.
