Barre tonde e billette in titanio Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al, UNS R56410) — lega da forgiatura di tipo quasi beta conforme ai requisiti chimici della norma AMS 4984, progettata per carrelli di atterraggio aerospaziali, pezzi forgiati critici per la cellula e applicazioni strutturali ad alta resistenza che richiedono temprabilità in sezioni profonde.
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La barra tonda e la billetta in titanio Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al, UNS R56410) è una lega di titanio di tipo quasi-beta fornita come materiale da forgiatura e barra lavorata, conforme ai requisiti relativi alle leghe e alla fusione specificati nelle norme AMS 4983 e AMS 4984, con resistenze alla trazione che vanno da 970 MPa allo stato ricotto a 1.193–1.260 MPa (173–183 ksi) allo stato trattato in soluzione e invecchiato. La lega è il materiale di riferimento principale per il carrello di atterraggio principale del Boeing 777 ed è ampiamente specificata per forgiati critici della cellula e componenti strutturali soggetti a fatica ad alto numero di cicli, dove sono richieste un'eccellente temprabilità in profondità e una forgiabilità near-net-shape.
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Grado del materiale | Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) |
| Numero UNS | R56410 |
| Specifiche di forgiatura | AMS 4983 / AMS 4984 / AMS 4986 / AMS 4987 |
| Moduli disponibili | Barre tonde / billette (materiale da forgiatura); semilavorati lavorati a macchina |
| Gamma di diametri | 12,7–203 mm (0,5–8,0 pollici) |
| Lunghezza | Fino a 6.000 mm (236 pollici); possibilità di taglio su misura |
| Tolleranza | h9–h11 (finitura a grezzo); disponibile anche nella versione laminata a freddo |
| Condizioni della superficie | Tornito, rettificato o al grezzo/pelato |
| MOQ | 50 kg (dimensioni personalizzate) / articoli disponibili a magazzino |
| Tempi di consegna | 4–12 settimane (in base alla disponibilità dei materiali) |
| Certificato di prova in fabbrica | Certificato EN 10204 3.1 incluso in ogni ordine |
Il Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) è una lega di titanio di tipo quasi-beta e beta metastabile contenente nominalmente il 10% in peso di vanadio, 2% in peso di ferro e il 3% in peso di alluminio, con una densità di 4,65 g/cm³ e una temperatura di transus beta di circa 800 °C (1.472 °F).
Sviluppata originariamente da TIMET (Titanium Metals Corporation) e commercializzata con il nome di TIMETAL 10-2-3, la lega è stata certificata per l’uso aerospaziale nei primi anni ’70 ed è diventata la lega strutturale principale per il carrello di atterraggio principale del Boeing 777 — un’applicazione che richiede l’indurimento trasversale di sezioni trasversali di grandi dimensioni che le leghe alfa-beta convenzionali, come il Ti-6Al-4V, non sono in grado di garantire. La sostituzione dei pezzi forgiati in acciaio 4340M con quelli in Ti-1023 nel carrello di atterraggio principale del 777 ha ridotto il peso del sistema di circa 270 kg.
Principali caratteristiche distintive:
Il Ti-1023 è denominato anche TB6 secondo la norma nazionale cinese (GB/T 2965) e porta il numero UNS R56410. Per questa lega non esiste alcun “numero di grado” ASTM (analogo ai gradi CP da 1 a 4); le specifiche del prodotto sono regolate interamente dal sistema AMS.
Composizione chimica del Ti-1023 secondo la norma AMS 4984 (percentuale in peso):
| Elemento | Minimo (wt%) | Massimo (wt%) |
|---|---|---|
| Alluminio (Al) | 2.6 | 3.4 |
| Vanadio (V) | 9.0 | 11.0 |
| Ferro (Fe) | 1.6 | 2.2 |
| Ossigeno (O) | — | 0.13 |
| Carbonio © | — | 0.05 |
| Azoto (N) | — | 0.05 |
| Idrogeno (H) | — | 0.015 |
| Altri elementi (ciascuno) | — | 0.10 |
| Altri elementi (totale) | — | 0.30 |
| Titanio (Ti) | Equilibrio | — |
Il contenuto di alluminio stabilizza la fase alfa e garantisce il rafforzamento per soluzione solida; il vanadio è il principale stabilizzatore della fase beta e ne regola la temprabilità; il ferro funge da stabilizzatore supplementare della fase beta, esercitando un’influenza particolarmente marcata sulla temperatura di inizio della martensite, rendendo così il contenuto di ferro la variabile più rigorosamente controllata nelle specifiche della lega.
Le proprietà del Ti-1023 dipendono fortemente dalle condizioni di trattamento termico. Le quattro specifiche di forgiatura AMS (4983, 4984, 4986, 4987) definiscono diverse combinazioni di resistenza e tenacità ottenute variando le temperature di invecchiamento dei componenti forgiati.
Caratteristiche misurate su barre/billette prima dell'invecchiamento finale — rappresentative del materiale fornito per la successiva forgiatura e il trattamento termico:
| Proprietà | Valore | Standard di prova |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione massima (UTS) | ~970 MPa (141 ksi) | ASTM E8 |
| 0,21 TP3T Limite di snervamento | ~900 MPa (131 ksi) | ASTM E8 |
| Allungamento | ~9% | ASTM E8 |
| Modulo elastico | ~110 GPa (16,0 Msi) | ASTM E111 |
Pezzi forgiati trattati in soluzione e sottoposti a invecchiamento: invecchiamento a 482–510 °C (900–950 °F), sezione massima 76 mm (3 pollici):
| Proprietà | Minimo | Standard di prova |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione massima (UTS) | 1.193 MPa (173 ksi) | ASTM E8 |
| 0,21 TP3T Limite di snervamento | 1.103 MPa (160 ksi) | ASTM E8 |
| Resistenza allo snervamento a compressione | 1.145 MPa (166 ksi) | ASTM E9 |
| Allungamento | 4% | ASTM E8 |
| Resistenza alla frattura (KIc) | 44 MPa·m½ (40 ksi·√in) | ASTM E399 |
| Resistenza alla fatica (~10⁷ cicli) | ~945 MPa (137 ksi) | ASTM E466 |
| Modulo elastico | 107–114 GPa (15,5–16,5 Msi) | ASTM E111 |
Per sezioni più spesse e strutture resistenti ai danni (invecchiamento a 510–593 °C, sezione massima 102 mm / 4 pollici):
| AMS | Min UTS | Min YS | Allungamento minimo | Min KIc | Sezione Max |
|---|---|---|---|---|---|
| AMS 4986 | 1.103 MPa (160 ksi) | 1.000 MPa (145 ksi) | 6% | 60 MPa·m½ | 102 mm (4 pollici) |
| AMS 4987 | 965 MPa (140 ksi) | 896 MPa (130 ksi) | 8% | 88 MPa·m½ | 102 mm (4 pollici) |
Parametri standard del trattamento termico:
| Proprietà | Valore |
|---|---|
| Densità | 4,65 g/cm³ (0,168 lb/in³) |
| Temperatura Beta Transus | ~800 °C (1.472 °F) |
| Modulo elastico (a trazione) | ~110 GPa (16,0 Msi) |
| Modulo di taglio | 42,1 GPa (6,1 Msi) |
| Coefficiente di Poisson | ~0.32 |
| Conduttività termica | 7,80 W/m·K |
| Coefficiente di espansione termica | 9,70 µm/m·°C (5,39 µin/in·°F) |
| Capacità termica specifica | ~520 J/kg·K |
| Intervallo di fusione | ~1.704–1.760 °C (3.100–3.200 °F) |
Le barre tonde e le billette in Ti-1023 sono disponibili nelle seguenti configurazioni standard. È possibile richiedere diametri e lunghezze di taglio personalizzati, previa indicazione di una quantità minima d'ordine.
| Forma | Gamma di diametri | Condizioni della superficie |
|---|---|---|
| Tornito / rettificato | 12,7–76,2 mm (0,50–3,00 pollici) | h9–h11 secondo la norma ISO 286-2 |
| Laminato / pelato | 25,4–152,4 mm (1,00–6,00 pollici) | ±0,5 mm |
| Pezzo grezzo sovradimensionato (materiale da forgiatura) | 76,2–203,2 mm (3,00–8,00 pollici) | Come lavorato |
Il Ti-1023 e il Ti-6Al-4V (Grado 5) sono entrambe leghe di titanio ad alte prestazioni per il settore aerospaziale, ma rispondono a requisiti strutturali diversi. Il confronto riportato di seguito illustra i criteri chiave di selezione per la progettazione strutturale nel settore aerospaziale.
| Proprietà | Ti-1023 (condizione AMS 4984) | Ti-6Al-4V (AMS 4928, STA) |
|---|---|---|
| Min UTS | 1.193 MPa (173 ksi) | ~895 MPa (130 ksi) min |
| Resistenza minima allo snervamento | 1.103 MPa (160 ksi) | ~828 MPa (120 ksi) min |
| Resistenza alla frattura (KIc) | ~44 MPa·m½ | ~60–80 MPa·m½ |
| Densità | 4,65 g/cm³ | 4,43 g/cm³ |
| Modulo elastico | ~110 GPa | ~114 GPa |
| Beta Transus | ~800 °C | ~995 °C |
| Elevata temprabilità | Sezione fino a circa 100 mm (4 pollici) | Limitata (sezione di circa 25 mm) |
| Forgiabilità (forma quasi definitiva) | Eccellente (temperature di forgiatura più basse) | Buono |
| Lavorabilità | In condizioni di usura (invecchiato) | Moderato |
| Saldabilità | Limitato (la saldatura per fusione non è raccomandata per l'acciaio inossidabile STA) | Buono |
| Classificazione | Quasi-beta (beta metastabile) | Alfa-beta |
| Specifiche di forgiatura primaria | AMS 4984 | AMS 4928 |
Quando specificare il Ti-1023:
Quando specificare il Ti-6Al-4V:
Le barre tonde e le billette in titanio Ti-1023 sono indicate per applicazioni strutturali critiche in cui l'elevata resistenza, la leggerezza e la temprabilità in base alle dimensioni della sezione costituiscono i vincoli progettuali determinanti:
Tutte e quattro le specifiche AMS relative a questa lega si applicano ai pezzi forgiati. Le barre e le billette vengono fornite come materiale da forgiatura conforme ai requisiti chimici della lega e di fusione previsti da tali specifiche.
| Standard | Forma del prodotto | Condizione | Min UTS | Sezione Max |
|---|---|---|---|---|
| AMS 4983 | Pezzi forgiati | STA — 180 ksi | 1.241 MPa (180 ksi) | — |
| AMS 4984 | Pezzi forgiati, fusi con elettrodo consumabile | STA — 173 ksi | 1.193 MPa (173 ksi) | 76 mm (3 pollici) |
| AMS 4986 | Pezzi forgiati, fusi con elettrodo consumabile | STA — 160 ksi | 1.103 MPa (160 ksi) | 102 mm (4 pollici) |
| AMS 4987 | Pezzi forgiati, fusi con elettrodo consumabile | Superiore al limite di età — 140 ksi | 965 MPa (140 ksi) | 102 mm (4 pollici) |
| Standard / Identificatore | Descrizione |
|---|---|
| UNS R56410 | Designazione del sistema di numerazione unificato |
| GB/T 2965 TB6 | Designazione equivalente secondo la norma nazionale cinese |
| EN 10204 3.1 | Certificato di collaudo in fabbrica conforme agli standard; allegato a tutte le spedizioni |
Il materiale viene prodotto e fornito nell'ambito di un sistema di gestione della qualità certificato secondo:
Tutte le spedizioni includono un certificato di collaudo in fabbrica (MTC) secondo la norma EN 10204 3.1, che copre:
Documentazione relativa all’ispezione del primo articolo (FAI) disponibile su richiesta.
Il Ti-1023 è una lega di titanio di tipo quasi-beta (beta metastabile) con composizione nominale Ti-10V-2Fe-3Al (10% in peso di vanadio, 2% in peso di ferro, 3% in peso di alluminio), UNS R56410. Sviluppata originariamente da TIMET con il nome commerciale TIMETAL 10-2-3, è stata progettata per forgiati aerospaziali a sezione spessa che richiedono un indurimento completo — una caratteristica che le leghe alfa-beta come la Ti-6Al-4V non sono in grado di garantire in sezioni trasversali di grandi dimensioni. È inoltre designato come TB6 secondo la norma nazionale cinese.
Le quattro specifiche AMS relative al Ti-1023 (AMS 4983, 4984, 4986 e 4987) riguardano tutte i pezzi forgiati. La norma AMS 4984 (resistenza alla trazione minima di 173 ksi, sezione massima di 76 mm) è quella più comunemente specificata per applicazioni ad alta resistenza come i carrelli di atterraggio. Le specifiche AMS 4986 (160 ksi, sezione massima di 102 mm) e AMS 4987 (140 ksi, sezione massima di 102 mm) offrono una migliore tenacità alla frattura a una resistenza inferiore per progetti che richiedono tolleranza al danneggiamento. Le barre e le billette vengono fornite come materiale da forgiatura conforme ai requisiti chimici della lega e di fusione previsti da queste specifiche.
Il Ti-1023 viene utilizzato principalmente per i carrelli di atterraggio aerospaziali e per le strutture critiche della cellula. L’applicazione più citata è il carrello di atterraggio principale del Boeing 777, dove il Ti-1023 ha sostituito l’acciaio 4340M, riducendo il peso del carrello di atterraggio principale di circa 270 kg. Anche il velivolo da trasporto militare C-17 Globemaster III e l’elicottero Super Lynx (pezzi forgiati della testa del rotore principale) utilizzano il Ti-1023 nelle strutture primarie. La lega viene specificata ovunque siano richieste contemporaneamente una resistenza alla trazione superiore a 1.100 MPa, una profonda temprabilità delle sezioni spesse e una forgiabilità che consenta di ottenere forme vicine a quelle finali.
La densità del Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) è pari a 4,65 g/cm³ (0,168 lb/in³). È leggermente superiore a quella del Ti-6Al-4V (4,43 g/cm³) a causa dell’elevato contenuto di vanadio, ma la resistenza alla trazione significativamente più elevata della lega allo stato invecchiato (1.193+ MPa contro un minimo di circa 895 MPa per il Ti-6Al-4V secondo la norma AMS 4928) garantisce una resistenza specifica superiore per applicazioni strutturali portanti con spessori elevati.
Tutte e tre sono specifiche di forgiatura del Ti-1023. Si differenziano per la temperatura di invecchiamento e per il conseguente equilibrio tra resistenza e tenacità. La specifica AMS 4984 utilizza la temperatura di invecchiamento più bassa (482–510 °C) e raggiunge la resistenza più elevata (resistenza alla trazione minima di 173 ksi, tenacità alla frattura di 40 ksi·√in) in sezioni fino a 76 mm. La norma AMS 4986 prevede una temperatura di invecchiamento intermedia (510–538 °C) per ottenere un equilibrio tra resistenza (160 ksi) e tenacità (55 ksi·√in) in sezioni fino a 102 mm. L’AMS 4987 utilizza la temperatura di invecchiamento più elevata (566–593 °C) per ottenere la massima tenacità (80 ksi·√in) alla resistenza più bassa (140 ksi) in sezioni fino a 102 mm.
La temperatura di transus beta del Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) è di circa 800 °C (1.472 °F). Per il trattamento termico in soluzione AMS 4984, i pezzi forgiati vengono mantenuti a una temperatura compresa tra 28 e 56 °C (50–100 °F) al di sotto del transus beta — tipicamente 744–772 °C — per un minimo di 30 minuti, quindi vengono tempra in acqua, per conservare la fase alfa primaria prima dell’invecchiamento. Il superamento del transus beta durante il trattamento di solubilizzazione determina una microstruttura completamente lamellare con prestazioni di resistenza alla fatica ridotte.
Il Ti-1023 allo stato ricotto può essere saldato mediante GTAW (TIG) in atmosfera inerte; la saldatura a fascio di elettroni (EB) è il metodo preferito per i giunti strutturali. Il Ti-1023 allo stato trattato in soluzione e invecchiato (AMS 4984) non è generalmente raccomandato per la saldatura per fusione in applicazioni strutturali, poiché la zona termicamente alterata della saldatura non può essere reinvecchiata in situ per recuperare le proprietà meccaniche originali. L'incollaggio per diffusione e la saldatura per inerzia/attrito sono utilizzati in programmi specializzati di giunzione nel settore aerospaziale.
I diametri standard compresi nell'intervallo 25,4–76,2 mm (1,0–3,0 pollici) vengono solitamente mantenuti allo stato ricotto per consentire una spedizione tempestiva come materiale da forgiatura. I diametri maggiori e le barre trattate con processo STA vengono in genere forniti su ordinazione con tempi di consegna compresi tra 4 e 12 settimane, a seconda del diametro e della quantità. Contattate il team commerciale indicando diametro, lunghezza, condizione e quantità per conoscere la disponibilità attuale e ricevere una risposta formale alla richiesta di preventivo.
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