차이점을 구분할 수 없습니다. 티타늄 1등급 및 티타늄 2등급 보기만 해도 알 수 있습니다. 은회색 광택과 밀도가 동일합니다(4.51g/cm³), 대부분의 장소에서 부식에 대한 저항성이 동일합니다. 그러나 엔지니어링 도면에서 이 두 가지 “상업적으로 순수한”(CP) 등급을 혼용하면 치명적인 고장을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 2등급을 잘못 사용하면 딥 드로잉 과정에서 균열이 발생할 수 있고, 1등급을 불필요하게 사용하면 압력을 받아 구조적 항복이 발생할 수 있습니다.
엔지니어와 조달 전문가가 1등급(UNS R50250)과 2등급(UNS R50400) 중에서 선택할 때는 일반적으로 일반적인 방식으로 “품질'을 고려하지 않습니다. 대신 다음과 같은 전략적 선택이 필요합니다. 대부분의 연성 그리고 적당한 구조적 강도.
이 가이드는 단순한 데이터 시트를 넘어 각 등급 간의 화학적, 기계적, 운영상의 차이점을 세분화하여 필요에 맞는 등급을 선택할 수 있도록 실질적인 결정을 내리는 데 도움을 줍니다.
중요한 차이점: 화학 성분 및 순도
두 합금 모두 “비합금” 티타늄으로 분류되지만, 2등급은 단순히 1등급의 “품질이 낮은” 버전이 아닙니다. 의도적으로 더 높은 수준의 간극 원소를 사용하여 강도를 높이기 위해 설계되었습니다.
에 따르면 ASTM B265 (티타늄 및 티타늄 합금 스트립, 시트 및 플레이트에 대한 표준 사양)에 따라 구성 한도가 다음과 같이 정의되어 있습니다:
| 요소 | 1등급(UNS R50250) | 2등급(UNS R50400) | 영향력 |
|---|---|---|---|
| 질소(N) | 최대 0.03% | 최대 0.03% | 미미한 힘 기여도. |
| 탄소(C) | 최대 0.08% | 최대 0.08% | 카바이드 형성을 방지하기 위해 낮게 유지합니다. |
| 수소(H) | 최대 0.015% | 최대 0.015% | 수소 취성을 방지하기 위해 엄격하게 제어됩니다. |
| 철(Fe) | 최대 0.20% | 최대 0.30% | 철분은 강도는 증가하지만 내식성은 약간 감소합니다. |
| 산소(O) | 최대 0.18% | 최대 0.25% | 주요 강화제입니다. |
| 티타늄(Ti) | 잔액 | 잔액 | 기본 매트릭스. |
“산소 노브”: 간질 강화 설명
가장 중요한 차별화 요소는 산소 함량에 있습니다. 2등급의 최대 허용 산소 함량(0.25%)는 0.07% 포인트 1등급보다 높습니다(0.18%).
이 차이는 미미한 것처럼 보이지만, 재료 과학에서 산소는 간질 합금 원소. 작은 산소 원자는 육각형 밀집형(HCP) 결정 격자에서 큰 티타늄 원자 사이의 공간(간극)에 들어맞습니다. 이러한 간극 원자는 결정 구조 내에서 전위의 이동을 방해합니다.
- 1등급(저산소): 탈구 이동에 대한 장벽이 적고, 연성이 높으며, 강도가 낮습니다.
- 2등급(고산소): 더 많은 장벽이 탈구를 “고정”합니다 , 더 높은 강도, 적당한 연성.
따라서 2등급은 바나듐과 같은 값비싼 금속을 첨가하는 것이 아니라 산소의 “불순물'을 세심하게 제어하여 성형성을 크게 저하시키지 않으면서 인장 강도를 높임으로써 ”주력“ 등급을 획득합니다.
기술 리소스: 표준 사양에 대해 자세히 알아보려면 다음을 참조하세요. ASTM B265 공식 문서 스트립, 시트 및 플레이트 요구 사항에 대해 설명합니다.
기계적 특성: 강도 대 성형성
하중 지지 장비를 설계할 때는 트레이드오프가 수치화됩니다. 2등급은 일반적으로 30%-40% 수율 강도 증가 1등급 이상.
일반적인 기계적 특성(실온에서)
| 속성 | 1등급(가장 부드러움) | 2등급(표준) |
|---|---|---|
| 인장 강도(UTS) | 240MPa(35ksi) 분 | 분당 345MPa(50ksi) |
| 항복 강도(0.2% 오프셋) | 170MPa(25ksi) 분 | 275MPa(40ksi) 분당 |
| 신장 | 24% 분(종종 30% 이상) | 20% 분 |
| 경도(비커스) | ~120 HV | ~145 HV |
ASME 설계 관점(압력 용기의 중요성)
아래 열교환기 또는 압력 용기를 설계하는 경우 ASME 보일러 및 압력 용기 코드(BPVC), 단순히 항복 강도만 보는 것이 아니라 다음을 살펴봅니다. 최대 허용 스트레스.
바로 이 부분에서 2등급이 빛을 발합니다. 허용 응력 값이 훨씬 더 높기 때문에 엔지니어는 다음을 지정할 수 있습니다. 더 얇은 벽 두께 동일한 압력 등급의 경우.
- 시나리오: 150°C에서 작동하는 화학 반응기.
- 1등급: 압력을 견디기 위해 두꺼운 벽이 필요하므로 재료 무게와 비용이 증가합니다.
- 2등급: 더 얇은 벽을 만들 수 있어 필요한 티타늄의 총 중량을 줄일 수 있습니다.
테이크아웃: 1등급의 극단적인 성형성이 필요하지 않는 한, 코드 계산에서 중량 대비 강도 비율이 우수한 2등급이 압력 봉쇄에 더 경제적인 선택인 경우가 대부분입니다.
제작 가이드: 머티리얼로 작업하기
1등급과 2등급 사이의 선택은 종종 부품을 어떻게 만들 것인가에 달려 있습니다. 작업 현장의 현실은 설계 사무실의 이론과 상당히 다를 수 있습니다.
1. 냉간 성형 및 굽힘 반경
이것이 1등급의 영역입니다. 높은 연신율과 낮은 산소 함량으로 인해 1등급은 ’깊은 드로잉성“이 뛰어납니다.”
- 1등급: 반경의 범위까지 구부릴 수 있습니다. 1T ~ 1.5T (여기서 T는 재료 두께)를 균열 없이 유지합니다. 변형이 심한 판형 및 프레임 열교환기 플레이트에 적합한 소재입니다.
- 2등급: 일반적으로 다음과 같은 넉넉한 굽힘 반경이 필요합니다. 2T ~ 2.5T. 2등급을 1등급을 위한 복잡한 모양으로 깊게 그리려고 하면 “오렌지 필링”(표면이 거칠어짐)이나 즉각적인 균열이 발생할 수 있습니다.
2. 가공: “거미” 요소
역설적이게도 “부드러운” 1등급은 2등급보다 가공하기가 더 어려울 수 있습니다. 1등급은 연성이 매우 높기 때문에 다음과 같은 경향이 있습니다. “gummy”. 재료가 깨끗하게 깎여나가는 것이 아니라 절단면에 번지고 쌓입니다(빌트업 엣지 또는 BUE).
- 가공 팁: 1등급을 가공할 때는 날카로운 카바이드 공구, 높은 양의 경사각, 충분한 절삭유를 사용하여 열 축적과 갈링을 방지하세요. 2등급은 스테인리스강과 약간 더 비슷하게 작동하여 칩 제어가 더 우수합니다.
3. 용접성
두 강종 모두 용접에 매우 적합합니다. 단상 알파 합금이기 때문에 일부 강철 합금에서 흔히 발생하는 열 균열 문제가 발생하지 않습니다. 하지만, 가스 차폐는 협상할 수 없습니다.. 용융 티타늄은 공기 중 산소와 질소를 즉시 흡수합니다. 적절한 아르곤 백업(차폐)이 없으면 1등급 용접은 산소 오염으로 인해 부서지기 쉽고 균열이 발생하여 결국 “100등급'으로 변하게 됩니다.
중요한 용접 실습: 무결성 높은 티타늄 용접을 달성하려면 단순히 아르곤 보호 가스 이상의 것이 필요합니다. 그 이상을 요구합니다:
-
후행 보호막 및 지원 가스: 용융 용접 풀과 중요 부품을 보호하기 위해 400°C+(750°F+) 열 영향 구역 충분히 식을 때까지 공기 오염으로부터 보호합니다.
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꼼꼼한 청결: 모든 표면, 필러 와이어 및 도구에는 오일, 그리스, 습기 및 지문이 없어야 합니다. 모든 유기 잔여물은 아크에서 분해되어 수소(다공성 유발)와 탄소(취성 유발)를 생성합니다.
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고순도 아르곤: 보호 가스는 습기 유입을 방지하기 위해 이슬점이 낮은 고순도(일반적으로 99.998% 이상)여야 합니다.
애플리케이션 시나리오: 언제 사용해야 할까요?
언제 1등급을 선택합니다:
- 딥 드로잉이 필요합니다: 판형 열교환기, 골판지 시트 또는 복잡한 건축 패널을 제조합니다.
- 폭발성 클래딩: 티타늄을 강판에 접착(연성이 폭발 충격을 흡수하는 데 도움이 됨)합니다.
- 최대 내식성: 철 함량이 약간 낮은 극한 환경(0.20% 대 0.30%)에서는 이론적으로 틈새 부식이 지연될 수 있지만, 이는 드문 경우입니다.
언제 2등급을 선택합니다:
- 일반 제작: 배관, 플랜지, 피팅 및 밸브.
- 압력 용기: ASME 코드 준수에 따라 벽 두께가 결정되는 탱크 및 원자로.
- 라이닝: 티타늄이 주로 구조 부재가 아닌 부식 장벽 역할을 하는 강철 탱크의 안감이 느슨합니다.
- 가용성이 중요합니다: 내일 배송되는 표준 시트 크기가 필요합니다.
치명적 경고: “5등급” 함정
주니어 엔지니어가 흔히 저지르는 실수는 2등급(345MPa)의 강도를 보고 너무 낮다고 판단하고 바로 다음 등급으로 넘어가는 것입니다. 5등급(Ti-6Al-4V), 인장 강도가 900MPa에 육박합니다.
성형 프로세스를 검증하지 않고 이 작업을 수행하지 마세요.
5등급은 알파-베타 합금입니다. 매우 강도가 높지만 최소한의 저온 성형성. 5등급 튜브 또는 시트를 냉간 구부리는 것은 어렵고 시도하면 끊어질 수 있습니다. 2등급보다 더 높은 강도가 필요하지만 냉간 성형성을 유지해야 하는 경우 다음을 고려하십시오. 9등급(Ti-3Al-2.5V) 또는 단순히 2등급의 벽 두께를 늘리세요.
조달 가이드: 비용 및 가용성
그리고 ‘볼륨 중심 가격 책정’ 는 종종 구매자를 혼란스럽게 합니다. 논리적으로는 1등급이 ‘더 순수하기’ 때문에 더 비싸다고 생각할 수 있습니다. 1등급은 더 엄격한 화학물질 관리로 인해 프리미엄이 붙기는 하지만, 가격 차이는 주로 다음과 같은 요인에 의해 결정됩니다. 규모의 경제를 실현합니다.
2등급은 업계의 “일꾼”입니다.” CP 티타늄 시장의 대부분을 차지합니다.
- 재고: 서비스 센터에는 많은 양의 2등급 시트와 플레이트가 보관되어 있습니다. 1등급은 “특별 주문” 품목이거나 수량이 한정되어 있는 경우가 많습니다.
- 가격: 물량 회전율이 높기 때문에 2등급은 1등급보다 킬로그램당 가격이 더 저렴한 경우가 많습니다.
- 전략: 디자인에서 2등급을 허용하는 경우 이를 지정하세요. 더 나은 가격과 더 짧은 리드 타임을 확보할 수 있습니다. 표준 플랜지에 1등급을 지정하면 프리미엄을 지불하고 생산까지 몇 주를 기다려야 할 수도 있습니다.
요약: 빠른 선택 매트릭스
| 결정 요인 | 1등급 선택(UNS R50250) | 2등급(UNS R50400) 선택 |
|---|---|---|
| 성형 프로세스 | 깊은 드로잉, 심한 굽힘(>50% 스트레치). | 롤링, 간단한 굽힘, 표준 제작. |
| 디자인 드라이버 | 성형성 / 연성. | 강도 / ASME 압력 등급. |
| 굽힘 반경 | 타이트한 굽힘(1T - 1.5T). | 넉넉한 굴곡(2T~2.5T). |
| 가용성 | 보통/낮음(특수 항목). | 높음(업계 표준). |
| 부식 | 훌륭합니다. | 우수(거의 동일). |
자주 묻는 질문(FAQ)
Q: 2등급 티타늄은 자성이 있나요?
A: 아니요. 1등급과 2등급 티타늄은 모두 비자성입니다. 따라서 의료용 영상 장비(MRI) 및 민감한 전자기기 하우징에 이상적입니다.
Q: 1등급 티타늄을 2등급 티타늄으로 용접할 수 있나요?
A: 예, 호환이 가능합니다. 일치하는 필러 와이어(일반적으로 ERTi-1 또는 ERTi-2)를 사용하여 1등급과 2등급을 용접할 수 있습니다. 결과 용접 영역은 둘 사이의 중간 정도의 기계적 특성을 갖게 됩니다.
질문: 2등급 티타늄은 녹이 슬나요?
A: 티타늄은 철처럼 “녹슬지” 않습니다. 티타늄은 안정적이고 수동적인 산화막을 형성하여 바닷물, 습식 염소 및 대부분의 유기산에 의한 부식에 영향을 받지 않습니다.
질문: 2등급이 1등급보다 인기가 많은 이유는 무엇인가요?
A: Gr1과 달리 구조용으로 충분히 강하면서도 (Gr5와 달리) 제작용으로 충분히 성형 가능하며, 공급망에서 최고의 가용성을 제공하는 “골디락스'의 균형을 제공합니다.