Titan loại 2 (titan nguyên chất thương mại, UNS R50400) được xác định bởi giới hạn hàm lượng oxy nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn quốc tế nhưASTM B348(đối với thanh titan và hợp kim titan) vàASTM B265(đối với tấm/tấm titan và hợp kim titan).
Hàm lượng oxy tối đa của titan loại 2 là0,25% trọng lượng.
Giới hạn này là điểm khác biệt chính với các cấp độ tinh khiết-thấp hơn (ví dụ: Cấp 1 có hàm lượng oxy tối đa là 0,18%) và các cấp độ bền-cao hơn (ví dụ: Cấp 3 có hàm lượng oxy tối đa là 0,35%). Oxy được kiểm soát có chủ ý như một nguyên tố hợp kim xen kẽ để cân bằng các tính chất cơ học và khả năng xử lý.
Oxy đóng vai trò như mộttăng cường yếu tố xen kẽbằng titan nguyên chất về mặt thương mại, nhưng hàm lượng của nó có tác động-đánh đổi đến độ bền và độ dẻo dai:
Tác động đến sức mạnh
Trong giới hạn tiêu chuẩn (Nhỏ hơn hoặc bằng 0,25 wt%), hàm lượng oxy tăng lên dẫn đến độ bền của titan loại 2 tăng đáng kể. Điều này là do các nguyên tử oxy chiếm giữ các vị trí xen kẽ trong cấu trúc tinh thể hình lục giác -đóng gói (HCP) của titan, gây biến dạng mạng tinh thể và cản trở chuyển động của các sai lệch. Kết quả là cả haiđộ bền kéoVàsức mạnh năng suấttăng tỷ lệ thuận với hàm lượng oxy. Ví dụ: Loại 2 có hàm lượng oxy ở giới hạn trên (0,25%) thường có cường độ chảy ~ 275 MPa, trong khi mẫu Cấp 2 có hàm lượng oxy thấp hơn (ví dụ: 0,15%) có thể có cường độ chảy ~ 240 MPa.
Tác động đến độ dẻo dai
Sự gia tăng hàm lượng oxy đi kèm với việc giảm độ dẻo dai và độ dẻo của titan loại 2. Quá nhiều oxy (đạt hoặc vượt quá giới hạn 0,25%) làm tăng độ giòn của vật liệu, vì cấu trúc mạng tinh thể bị biến dạng khiến vật liệu khó biến dạng dẻo hơn trước khi gãy. Điều này thể hiện ở sự giảmđộ giãn dài khi đứtVàgiảm diện tích. Ví dụ: Loại 2 với 0,25% oxy có độ giãn dài ~20–25%, trong khi biến thể-oxy thấp hơn có thể có độ giãn dài ~28–30%. Vượt quá giới hạn tiêu chuẩn, oxy thậm chí có thể gây giòn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng chống va đập và mỏi của vật liệu.
Các đặc tính cơ học của titan Loại 2 phụ thuộc vào nhiệt độ-, với hiệu suất của nó thay đổi đáng kể trong phạm vi nhiệt độ đông lạnh, môi trường xung quanh và nhiệt độ cao. Dưới đây là dữ liệu đặc tính cơ học điển hình (theo tiêu chuẩn ASTM) của titan loại 2 ở nhiệt độ thông thường:
Những lưu ý chính về nhiệt độ-Hiệu suất liên quan:
Nhiệt độ đông lạnh (-270 độ đến -196 độ): Titan cấp 2 thể hiện hiệu suất đông lạnh tuyệt vời-sức mạnh của nó tăng đáng kể so với nhiệt độ môi trường, trong khi độ dẻo được duy trì ở mức hợp lý. Điều này làm cho nó phù hợp với các ứng dụng có nhiệt độ-thấp chẳng hạn như bể chứa khí lỏng.
Nhiệt độ môi trường xung quanh (25 độ): Vật liệu này đạt được sự kết hợp cân bằng giữa độ bền và độ dẻo, là cơ sở cho việc sử dụng rộng rãi trong xử lý hóa học, kỹ thuật hàng hải và thiết bị y tế.
Nhiệt độ tăng cao (100 độ đến 400 độ): Độ bền giảm dần khi nhiệt độ tăng, nhưng độ dẻo tăng nhẹ. Titan loại 2 có thể sử dụng liên tục ở nhiệt độ lên tới 315 độ; trên 400 độ, khả năng chống oxy hóa và độ ổn định cơ học của nó giảm mạnh, hạn chế khả năng sử dụng lâu dài trong môi trường nhiệt độ-cao.
