の違いはわからない。 チタン・グレード1およびチタン・グレード2 見ただけでわかる。同じシルバーグレーの輝き、同じ密度(4.51 g/cm³)であり、ほとんどの場所での耐食性は同じである。しかし、これら2つの「CP（Commercially Pure）」等級をエンジニアリング図面に混在させると、致命的な不具合を引き起こす可能性がある。例えば、グレード2を誤って使用すると深絞り加工で亀裂が生じ、グレード1を不必要に使用すると圧力下で構造的な降伏を引き起こす可能性がある。.
エンジニアや調達の専門家がグレード1（UNS R50250）とグレード2（UNS R50400）のどちらかを選択するとき、彼らは通常、通常の方法で「品質」について考えていません。その代わりに、以下のどちらかを戦略的に選択するのである。 最大の延性 そして 適度な構造強度。.
このガイドでは、単なるデータシートにとどまらず、各グレードの化学的、機械的、操作的な違いを詳しく説明することで、お客様のニーズに合ったグレードをお選びいただけるよう、実際の決断をサポートします。.
決定的な違い化学組成と純度
どちらの合金も「非合金」チタンとして分類されますが、グレード2は単にグレード1の「低品質」バージョンではありません。より高い強度を達成するために、意図的に少し高いレベルの格子間元素で設計されています。.
によると ASTM B265 (チタンおよびチタン合金の薄板、板および鋼板の標準仕様書）の組成限界は以下のように定義されている：
| エレメント | グレード 1 (UNS R50250) | グレード 2 (UNS R50400) | インパクト |
|---|---|---|---|
| 窒素（N） | 最大0.03% | 最大0.03% | 微々たる戦力貢献。. |
| カーボン（C） | 最大0.08% | 最大0.08% | 炭化物の形成を防ぐため、低めに抑える。. |
| 水素 (H) | 最大0.015% | 最大0.015% | 水素脆化を防ぐために厳しく管理されている。. |
| 鉄（Fe） | 最大0.20% | 最大0.30% | 鉄は強度を増すが、耐食性は若干低下する。. |
| 酸素 (O) | 最大0.18% | 最大0.25% | 主な強化剤。. |
| チタン（Ti） | バランス | バランス | ベースマトリックス。. |
酸素ノブ」：間質性強化の説明
最も大きな違いは酸素含有量にある。グレード2(0.25%である。 0.07ポイント グレード1よりも高い(0.18%).
この違いは無視できるように思えるが、物質科学では、酸素は次のような働きをする。 格子間合金元素. .小さな酸素原子は、六方最密充填（HCP）結晶格子の大きなチタン原子間の空間（間隙）に収まる。これらの格子間原子は、結晶構造内の転位の動きを妨げる。.
- グレード1（低酸素）： 転位運動に対する障壁が少なく、延性が高く、強度が低い。.
- グレード2（高酸素）： より多くの障壁が転位を「固定」する、 , 高強度、中程度の延性。.
したがって、グレード2は、バナジウムのような高価な金属を添加することによってではなく、酸素の「不純物」を注意深く制御することによって、成形性をあまり犠牲にすることなく引張強度を高めることによって、「主力」としての地位を得ている。.
テクニカル・リソース 標準仕様の詳細については、以下を参照のこと。 ASTM B265公式文書 ストリップ、シート、プレートの要件について.
機械的特性：強度と成形性
耐荷重装置を設計する場合、トレードオフは数値になる。グレード2は一般的に 30%-40%の降伏強度の増加 グレード1以上.
典型的な機械的性質（室温にて）
| プロパティ | グレード1（最もソフト） | グレード2（標準） |
|---|---|---|
| 引張強さ（UTS） | 240 MPa (35 ksi) 以上 | 345 MPa (50 ksi) 以上 |
| 降伏強さ（0.2%オフセット） | 170 MPa (25 ksi) 以上 | 275 MPa (40 ksi) 以上 |
| 伸び | 24%以上（しばしば30%以上） | 20%分 |
| 硬度（ビッカース） | ~120 HV | ~145 HV |
圧力容器に不可欠なASME設計の視点
の下で熱交換器や圧力容器を設計している場合。 ASMEボイラー圧力容器コード(BPVC), 降伏強度を見るだけでなく、次のような点を見る必要がある。 最大許容応力。.
グレード2が輝くのはこの点である。許容応力値が大幅に高いため、エンジニアは以下のような指定が可能です。 より薄い肉厚 同じ定格圧力の場合。.
- シナリオ 150℃で作動する化学反応器。.
- グレード1： 圧力に対応するために厚い壁を必要とし、材料の重量とコストが増加する。.
- グレード2： より薄い壁を可能にし、必要なチタンの総重量を減らす。.
収穫だ： グレード1のような極端な成形性が必要でない限り、グレード2の方が規格計算上の強度重量比が優れているため、圧力封じ込め用としてより経済的な選択肢となることがほとんどです。.
製作ガイド素材を扱う
グレード1とグレード2のどちらを選択するかは、その部品がどのように製造されるかによって決まることが多い。現場の現実は、設計事務所の理論とはかなり異なることがあります。.
1.冷間成形と曲げ半径
これはグレード1のテリトリーである。伸び率が高く、酸素含有量が少ないため、1級は優れた ’深絞り性 “を持っている。”
- グレード1： 多くの場合、半径方向に曲げることができる。 1T～1.5T (Tは材料の厚さ）。変形が激しいプレート・アンド・フレーム式熱交換器のプレートには最適の材料である。.
- グレード2： 通常、曲げ半径は 2Tから2.5T. .グレード2をグレード1用の複雑な形状に深絞りしようとすると、「オレンジ・ピーリング」（表面の荒れ）や即座のクラックが発生する可能性が高い。.
2.機械加工：グミ “ファクター
直感に反することだが、「より軟らかい」グレード1は、グレード2よりも加工が難しい場合がある。グレード1は非常に延性が高いため、次のような傾向がある。 “グミ”. .材料はきれいに削り取られることはなく、刃先に染み込んで堆積していきます（ビルト・アップ・エッジ、BUE）。.
- 加工のヒント： グレード1を加工する場合は、鋭利な超硬工具、高いポジティブすくい角、大量のクーラントを使用して、熱の蓄積とカジリを防止する。材種2は、ステンレス鋼にやや似ており、切りくず処理に優れている。.
3.溶接性
どちらの鋼種も溶接に適している。単相α合金であるため、いくつかの鋼合金によく見られる熱亀裂の問題はない。しかし, ガス・シールドは譲れない. .溶融チタンは、空気中の酸素と窒素を瞬時に吸収します。適切なアルゴン・バッキング（シールド）を行わないと、グレード1の溶接部は脆くなり、亀裂が生じます。.
クリティカル・ウェルディング・プラクティス 完全性の高いチタン溶接を実現するには、アルゴン・シールド・ガスだけでは不十分です。必要なのは
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トレーリング・シールドとバッキング・ガス： 溶融ウエルド・プールおよび重要な溶接部を保護するた めに、次のことを行う。 400°C+ (750°F+) 熱影響ゾーン 十分に冷えるまで、空気の混入を防ぐ。.
-
細心の清潔さ： すべての表面、フィラー・ワイヤー、工具には、オイル、グリース、水分、指紋が付着していない必要があります。有機物の残留物はアーク中で分解され、水素 （気孔の原因）や炭素（脆化の原因）を導入する。.
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高純度アルゴン： シールドガスは水分の混入を防ぐため、露点の低い高純度（通常99.998%以上）でなければならない。.
アプリケーションのシナリオいつ使う？
グレード1を選択する：
- 深いドローイングが要求される： プレート式熱交換器、波板、複雑な建築用パネルの製造。.
- 爆発性クラッド： チタンを鋼板に接合する（延性が爆発衝撃の吸収に役立つ）。.
- 最大限の耐食性： 極端な限界環境では、鉄含有量がわずかに低い（0.20% 対 0.30%）ため、理論的には隙間腐食を遅らせることができるかもしれないが、これはまれなケースである。.
グレード2を選択する：
- 一般的な製造： 配管、フランジ、継手、バルブ。.
- 圧力容器： ASME規格に準拠する必要があるタンクとリアクター。.
- 裏地： チタンが構造部材ではなく、主に腐食バリアであるスチールタンクのルースライニング。.
- アベイラビリティの問題： 標準的なシートサイズを明日中に納品してほしい。.
重大な警告グレード5」の罠
ジュニア・エンジニアにありがちな間違いは、グレード2の強度（345MPa）を見て低すぎると感じ、すぐに次のグレードに飛びつくことだ。 グレード 5 (Ti-6Al-4V), 900MPa近い引張強度を誇る。.
成形プロセスを検証することなく、このようなことをしないでください。.
グレード5はアルファベータ合金である。驚異的な強度を持ちながら 最小限の冷間成形性. .グレード5の鋼管や鋼板を冷間曲げ加工することは 困難であり、無理に曲げようとすると折れてしまう。グレード2 よりも高い強度が必要だが、冷間成形性 を維持しなければならない場合は、以下を検討 してほしい。 グレード9（Ti-3Al-2.5V） または単にグレード2の肉厚を増やす。.
調達ガイドコストと在庫
について ‘ボリューム・ドリブン・プライシング’ はしばしば買い手を混乱させる。論理的に考えれば、グレード1の方が「純粋」であるため価格が高いと考えるかもしれない。グレード1は化学的管理が厳しいためプレミアムがつくが、その価格差はしばしば次のような要因によってもたらされる。 規模の経済。.
グレード2は、工業用の “主力製品 ”である。” CPチタン市場の大半を占める。.
- ストック： サービス・センターには何トンものグレード2の薄板と厚板が在庫されている。グレード1はしばしば「特注品」であるか、在庫量が限られている。.
- 価格だ： 販売量が多いため、2級は1級よりキログラムあたりの単価が安いことが多い。.
- 戦略だ： グレード2が可能なデザインであれば、ご指定ください。より良い価格と短いリードタイムを確保できる可能性が高い。標準フランジにグレード1を指定した場合、割高になり、生産まで数週間待つことになるかもしれません。.
概要クイック・セレクション・マトリックス
| 決定要因 | グレード1（UNS R50250）をお選びください。 | グレード2（UNS R50400）をお選びください。 |
|---|---|---|
| 成形プロセス | 深絞り、厳しい曲げ（>50%ストレッチ）。. | 圧延、簡単な曲げ加工、標準加工。. |
| デザインドライバー | 成形性／延性。. | 強度 / ASME圧力定格。. |
| 曲げ半径 | タイトなベンド（1T～1.5T）。. | ゆとりのあるベンド（2T～2.5T）。. |
| 空室状況 | 中/低（特産品）。. | 高い（業界標準）。. |
| 腐食 | 素晴らしい。. | エクセレント（ほぼ同じ）。. |
よくある質問（FAQ）
Q: グレード2のチタンは磁性がありますか？
A: いいえ、グレード1とグレード2のチタンは共に非磁性です。そのため、医療用画像機器（MRI）や繊細な電子機器のハウジングに最適です。.
Q: グレード1とグレード2のチタンを溶接できますか？
A: はい、互換性があります。適合するフィラー・ワイヤー（通常ERTi-1またはERTi-2）を使用すれば、グレード1をグレード2に溶接できます。溶接部の機械的性質は両者の中間となります。.
Q: グレード2のチタンは錆びますか？
A: いいえ、チタンは鉄のように「錆びる」ことはありません。チタンは安定した受動的な酸化皮膜を形成し、海水や湿った塩素、ほとんどの有機酸に対して腐食を起こしません。.
Q: 1級より2級の方が人気があるのはなぜですか？
A: 「ゴルディロックス」的なバランス：（Gr1とは異なり）構造用として十分な強度を持ち、（Gr5とは異なり）加工用として十分な成形性を持ち、サプライチェーンの中で最も高い入手可能性を兼ね備えている。.