Titan Grad 1, Titan Grad 2, Titan Grad 3 og Titan Grad 4 - hva er forskjellen?

I denne fagartikkelen får du lese om forskjellene mellom Titan Grad 1, Titan Grad 2, Titan Grad 3 og Titan Grad 4.

Titan Grad 1, Grad 2, Grad 3 og Grad 4 tilhører gruppen "kommersielt rent titan" (Commercially Pure Titanium, CP-Ti).

På mikrostrukturnivå består alle disse materialene av alfa-fase titan.

Alfa-fasen er en krystallstruktur i titan (hexagonal close-packed, HPC), som er stabil ved lavere temperaturer. Alfa-fasen gir materialet fordeler som korrosjonsbestandighet, seighet og formbarhet, men materialet har lavere styrke enn enkelte titanlegeringer som inneholder flere faser.

Forskjellen mellom gradene ligger hovedsakelig i innholdet av interstitielle elementer; små atomer som plasserer seg i mellomrommene i titanmaterialets krystallstruktur.

De viktigste interstitielle elementene i titan

• Oksygen (O)
• Nitrogen (N)
• Hydrogen (H)
• Karbon (C)

I tillegg påvirker jern (Fe) materialets egenskaper. Blant disse elementene er oksygen den viktigste styrkefaktoren.

Når innholdet av interstitielle elementer øker, øker også styrken til titan - samtidig som formbarheten (duktilitet) reduseres.

Ultimate Tensile Strength (UTS) angir maksimal strekkfasthet før brudd og måles i megapascal (MPa).

Vekt-% beskriver hvor stor andel av et grunnstoff som finnes i legeringen.
For eksempel betyr 0,18 vekt-% oksygen at legeringen inneholder 0,18 gram oksygen per 100 gram titan.

Hvordan gradene påvirker materialegenskapene

Titan Grad 1 inneholder minst mengde interstitielle elementer. Resultatet er lavest styrke, men høyest seighet og formbarhet.
Typiske verdier er rundt 240 MPa UTS og 24 % bruddforlengelse.

Titan Grad 4 ligger i motsatt ende av skalaen. Med høyere innhold av blant annet oksygen og jern oppnår materialet høyere styrke - opptil 550 MPa UTS, men med redusert seighet og formbarhet.

Dette forklarer en grunnleggende sammenheng i kommersielt rent titan:

Mer interstitielle elementer gir høyere styrke, men lavere formbarhet.

Styrken øker derfor systematisk med gradnummeret:

• Titan Grad 4 er sterkere enn Titan Grad 3
• Titan Grad 3 er sterkere enn Titan Grad 2
• Titan Grad 2 er sterkere enn Titan Grad 1

Vil du lese mer om titan? Her kan du lese om sveising av titan.

Kilder: NeoNickel, ASM International, Matmatch, AZoM