Titan Grade 2 ist Reintitan (unlegiert), UNS R50400, Werkstoffnummer 3.7035. ASTM B265 und B348 setzen es auf 345 MPa (50 ksi) Mindest-Zugfestigkeit mit 20 Prozent Mindest-Bruchdehnung. Es ist der meistverwendete der vier Reintitan-Grade und verbindet Gebrauchsfestigkeit und Meerwasser-Korrosionsbeständigkeit mit Umformbarkeit und Schweißeignung.
Chemische Zusammensetzung von Titan Grade 2
Diese Grenzwerte sind in ASTM B265 (Band, Blech, Platte) und ASTM B348 (Stab und Vorblock) identisch. Jede Zahl ist ein Maximum, und Titan wird nie direkt analysiert: Die Normen bestimmen es per Differenz. Der Sauerstoff trennt die Reintitan-Grade; 0,25 Prozent ist daher die definierende Zahl.
| Element | Grenzwert, Gew.-% | Rolle |
|---|---|---|
| Stickstoff (N) | 0.03 max | Senkt die Duktilität |
| Kohlenstoff (C) | 0.08 max | Begrenzt die Umformbarkeit |
| Wasserstoff (H) | 0.015 max | Versprödungskontrolle |
| Eisen (Fe) | 0.30 max | Beta-Stabilisator |
| Sauerstoff (O) | 0.25 max | Bestimmt die Festigkeit der Reintitan-Grade |
| Restelemente, je | 0.10 max | Unbeabsichtigt |
| Restelemente, gesamt | 0.40 max | Unbeabsichtigt |
| Titan (Ti) | Balance | Per Differenz |
Zitierte Norm: ASTM B348 Tabelle 1 und B265 Tabelle 2, veröffentlicht in ASME SB-348 und SB-265. Wasserstoff wird am Fertigprodukt berichtet, nicht am Ingot (Gussblock), und eine engere Grenze als 0,015 Prozent kann mit dem Werk vereinbart werden.
Mechanische Eigenschaften von Titan Grade 2
Grade 2 trägt einen spezifizierten Streckgrenzenbereich statt nur einer Untergrenze, und zwar nur bei Flachprodukten. ASTM B265 setzt bei jedem Reintitan-Grade ein Maximum; ASTM B348 nicht. ASTM B265 setzt die 0,2-Prozent-Streckgrenze auf 275 bis 450 MPa (40 bis 65 ksi), eine Obergrenze, die das Werkstoffzeugnis einhalten muss. ASTM B348 für Stab und Vorblock behält das Minimum von 275 MPa, veröffentlicht kein Maximum und ergänzt eine Mindest-Brucheinschnürung von 30 Prozent, die B265 nicht fordert. Auch die Messlänge unterscheidet sich: 2 in. (50 mm) in B265, 4D in B348.
| Eigenschaft | ASTM B265 (Band, Blech, Platte) | ASTM B348 (Stab, Vorblock) |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit, min. | 345 MPa / 50 ksi | 345 MPa / 50 ksi |
| Streckgrenze, 0,2 % Offset | 275 bis 450 MPa / 40 bis 65 ksi (Bereich) | 275 MPa / 40 ksi min. (kein Maximum) |
| Bruchdehnung, min. | 20% in 2 in. (50 mm) | 20% in 4D |
| Brucheinschnürung, min. | Nicht spezifiziert | 30% |
| Biegeversuch, Dornradius | 2T unter 1,8 mm; 2,5T für 1,8 bis 4,75 mm | Nicht anwendbar |
| Grenze der Tabelle | Nicht geglühter Zustand oder Platte über 25 mm nach Vereinbarung | Längsproben bis 76 mm und 64,5 cm²; größer nach Vereinbarung |
Grade 2H ist dasselbe Material, zertifiziert auf ein höheres garantiertes Zugfestigkeitsminimum von 400 MPa (58 ksi) für Druckbehälterarbeit. Oberhalb der Querschnittsgrößen der Tabelle gehen die Eigenschaften in die Vereinbarung zwischen Werk und Käufer über; ein schwerer Schmiedeblock wird also anders angeboten als 20-mm-Stäbe. Details im Leitfaden zu ASTM B348 Stäben und Knüppeln und Leitfaden für Bleche und Platten nach ASTM B265.
Spezifizierte Mindestwerte sind nicht das, was ein Werk liefert. Berichtete Raumtemperaturwerte für geglühtes Grade 2 liegen nahe 483 MPa (70 ksi) Zugfestigkeit, 352 MPa (51 ksi) Streckgrenze und 28 Prozent Bruchdehnung. Die Festigkeit fällt mit Hitze steil ab: Rolled Alloys veröffentlicht 283 MPa Zugfestigkeit bei 200 °C und 186 MPa bei 400 °C.
Physikalische Eigenschaften von Titan Grade 2
| Eigenschaft | Metrisch | Imperial |
|---|---|---|
| Dichte | 4,51 g/cm³ | 0,163 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | etwa 1660 C (Quellen nennen 1649 bis 1671 C) | etwa 3020 F (3000 bis 3040 F) |
| Elastizitätsmodul | 105 GPa | 15,2 x 10&sup6; psi |
| Poissonzahl | 0.32 | 0.32 |
| Wärmeleitfähigkeit bei 20 C | 20 bis 22 W/m·K | 11,6 bis 12,7 BTU/hr·ft·F |
| Spezifische Wärmekapazität | 520 J/kg·K | 0.124 BTU/lb·F |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 8,6 x 10⁻&sup6; /K (0 bis 100 C) | 4,8 µin/in·F (68 bis 212 F) |
| Spezifischer elektrischer Widerstand | 0,48 bis 0,53 µΩ·m | 19 bis 21 µΩ·in |
| Härte | Keine Anforderung von B265 oder B348. Veröffentlichte typische Werte liegen nahe 150 HB bzw. 160 bis 200 HV. | |
Zwei Einträge verlangen einen Vorbehalt und keine glatte Zahl. Die veröffentlichte Wärmeleitfähigkeit streut je nach Quelle und Temperaturgrundlage über etwa 16 bis 22 W/m·K, und der elektrische Widerstand zeigt dieselbe Streuung; die Auslegung sollte daher den Wert verwenden, den Ihr Konstruktionsregelwerk stützt. Die Härte ist die häufige Falle: Weder B265 noch B348 hat eine Härtespalte, daher kann ein Härtewert gegen diese Normen nicht zurückgewiesen werden und erfordert eine zusätzliche Prüfung in der Bestellung. Die Werte für jeden Grade stehen auf Titanhärte nach Grade.
Mehr dazu: Ist Titan magnetisch? führt die Permeabilitätswerte nach Güte auf und erläutert, warum ASTM B265 und B348 diese nicht verifizieren.
Korrosionsbeständigkeit von Titan Grade 2
Grade 2 verdankt sein Verhalten einer Titandioxidschicht, die sich fast sofort neu bildet, wo eine Spur Feuchtigkeit oder Sauerstoff vorhanden ist, mit nahezu vollständiger Beständigkeit in Chloriden und oxidierenden Medien und nur mäßiger Leistung in reduzierenden Säuren. Die folgenden Zahlen stammen aus dem TIMET-Korrosionshandbuch, das unlegiertes Titan als TIMETAL 50A führt.
| Medium und Bedingung | Verhalten von Grade 2 | Kommentar |
|---|---|---|
| Meerwasser geringer Tiefe bei Umgebungstemperatur | 3,15 x 10⁻⁵ mpy (0,8 x 10⁻⁶ mm/y) | Unterhalb jeder Korrosionszugabe |
| Tiefseewasser, 720 bis 2070 m | unter 0,010 mpy (0,00025 mm/y) | Kein messbarer Angriff |
| Temperaturgrenze in Meerwasser | Beständig bis 260 C (500 F) | Basis: allgemeine Korrosion |
| Strömungsgeschwindigkeit in Meerwasser | Null bis 7,6 m/s; 0,3 mpy bei 36,6 m/s | Kondensator- und Betriebswassereinsatz |
| Kochende 90%ige Salpetersäure, Metalloberfläche 116 C | 1,1 bis 6,6 mpy (0,03 bis 0,17 mm/y) | Typ 304L im selben Test: 150 bis 518 mpy |
| Feuchtes Chlor, 10 bis 88 C | Null bis 0,02 mpy (0,001 mm/y) | Der Wassergehalt schützt die Passivschicht |
| Trockenes Chlor, 30 C | Schneller Angriff und Entzündung | Harter Ausschluss |
| Gesättigte NaCl-Sole, 21 C bis Siedepunkt | Null | Nur allgemeine Korrosion |
| Salzsäure, Raumtemperatur | Einsetzbar bis etwa 7 % HCl | Grade 12 etwa 9 %, Grade 7 etwa 27 % |
| Schwefelsäure, Raumtemperatur | Einsetzbar bis etwa 5 % (etwa 20 % bei 0 C) | Grade 7 etwa 45 % |
| Kochende Schwefelsäure | Hohe Abtragsraten schon ab 0,5 % | Grade 12 etwa 1 %, Grade 7 etwa 7 % |
| Flusssäure | Greift die Passivschicht an | Nicht geeignet |
Diese Säuregrenzen liegen auf den 5-mpy-Isokorrosionslinien (0,127 mm/y). Gelöste Eisen(III)-, Kupfer-, Nickel- und Molybdänionen passivieren Titan gegen Salzsäure; reale Prozessströme sind daher oft milder, als Daten mit reiner Säure nahelegen.
Wann von Grade 2 auf Grade 7 oder Grade 12 gewechselt wird
Der Umschaltpunkt ist die Spaltkorrosion, nicht die allgemeine Korrosion. In nahezu neutraler Sole wird Spaltangriff auf unlegiertes Titan ab etwa 93 °C (200 °F) möglich und ist unter 70 °C (158 °F) unwahrscheinlich; in Meerwasser liegt die Schwelle über 82 °C (180 °F). Niedrigerer pH und hohe Calcium- oder Magnesiumkonzentrationen ziehen den Beginn nach unten.
- Grade 12 (UNS R53400, 0,3 % Mo, 0,8 % Ni): kein Angriff in neutralen gesättigten Solen über 316 °C (600 °F) in Laborversuchen, Spaltbeständigkeit bis etwa pH 3. Die Wahl für heiße Sole und Geothermie.
- Grade 7 (UNS R52400, Grade 2 plus 0,12 bis 0,25 % Pd): besser als Grade 12 unter pH 3 und die Antwort für reduzierende Säuren bei etwa 27 % HCl und 45 % Schwefelsäure bei Raumtemperatur.
- Bleiben Sie bei Grade 2 für Meerwasser- und Wärmetauschereinsatz unterhalb der Spaltschwellen, für oxidierende Säuren wie Salpeter- und Chromsäure sowie für feuchtes Chlor und neutrale Chloride.
Grade 1 und Grade 2 sind in Meerwasser praktisch immun gegen Spannungsrisskorrosion, wobei unlegierte Grade über 0,2 Prozent Sauerstoff anfällig sein können. Bislang wurde kein Fall mikrobiologisch beeinflusster Korrosion an Titan berichtet, was eine Versagensart hinter vielen Edelstahl-Rohrentscheidungen beseitigt.
Normen und Produktformen
Grade 2 wird je Produktform spezifiziert, nicht je Werkstoff. Die falsche ASTM-Nummer zu nennen ist eine häufige Ursache zurückgewiesener Werkstoffzeugnisse: Die Abnahmeprüfungen unterscheiden sich zwischen Platten- und Stabnormen, auch wo die Chemie identisch ist.
| Produktform | ASTM | ASME | Sonstiges |
|---|---|---|---|
| Band, Blech, Platte | B265 | SB-265 | AMS 4902 |
| Stangen und Knüppel | B348 | SB-348 | – |
| Rohr, nahtlos und geschweißt | B338 | SB-338 | AMS 4941 geschweißt, AMS 4942 nahtlos |
| Nahtlose Rohrleitung | B861 | SB-861 | – |
| Geschweißte Rohrleitung | B862 | SB-862 | – |
| Schmiedeteile | B381 | SB-381 | – |
| Draht | B863 | – | AMS 4951, AWS A5.16 ERTi-2 Schweißdraht |
| Formstücke | B363 | SB-363 | – |
| Gussteile | B367 | SB-367 | – |
| Vormaterial für chirurgische Implantate | F67 | – | ISO 5832-2 |
| Europäische Bezeichnung | Werkstoffnummer 3.7035, geschrieben Ti2 oder Titan Grade 2 | ||
Französische Bezeichnung: Eine französische Zeichnung kann diese Güte als T40 ausweisen, den französischen Code für die Güte, die in ASTM als UNS R50400 und in EN und DIN als Werkstoffnummer 3.7035 geschrieben wird.
Die ASME-SB-Nummern zählen, sobald das Teil unter ein Druckgeräte-Regelwerk fällt: SB-265, SB-338, SB-348, SB-363, SB-367, SB-381, SB-861 und SB-862 sind die Versionen der jeweiligen ASTM-Spezifikationen in Section II Part B, während B863 Draht kein SB-Gegenstück hat; ein Behälter mit ASME-Code-Stempel nennt die SB-Nummer.
Grade 2 vs. Grade 5 und Grade 1
| Eigenschaft (Basis ASTM B265) | Grade 1 (R50250) | Grade 2 (R50400) | Grade 5 (R56400) |
|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit, min. | 240 MPa / 35 ksi | 345 MPa / 50 ksi | 895 MPa / 130 ksi |
| Streckgrenze, 0,2 % Offset | 138 bis 310 MPa | 275 bis 450 MPa | 828 MPa min |
| Bruchdehnung, min. | 24% | 20% | 10% |
| Sauerstoff, max. | 0.18% | 0.25% | 0.20% |
| Eisen, max. | 0.20% | 0.30% | 0.40% |
| Legierungszusatz | Keine | Keine | 5,5 bis 6,75 % Al, 3,5 bis 4,5 % V |
| Dichte | 4,51 g/cm³ | 4,51 g/cm³ | 4,43 g/cm³ |
Grade 1 erkauft Duktilität mit weniger Sauerstoff, 24 Prozent Bruchdehnung gegen 20, und kostet dafür 105 MPa Zugfestigkeitsminimum. Er passt zu Tiefziehen und Sprengplattieren, nicht zu Strukturquerschnitten. Grade 5 ist eine andere Werkstoffklasse: Ti-6Al-4V liefert rund das 2,6-fache Zugfestigkeitsminimum, fällt aber auf 10 Prozent Bruchdehnung, ist schwerer zu schweißen und erweitert die Korrosionsbeständigkeit in reduzierenden Säuren nicht; TIMET stuft ihn dort unter unlegiertem Titan ein. Siehe Grade 2 vs. Grade 5 Titan und den Vergleichsleitfaden für Titangüten. Faustregel: belastete Teile gehen auf Grade 5, mediumberührte Teile bleiben auf Grade 2 und weichen seitlich auf Grade 7 oder 12 aus.
Anwendungen
Grade 2 ist der Standard, wo die Aufgabe Korrosion ist statt Last: Rohrbündel-Wärmetauscher, Reaktorauskleidungen, Kolonnen, Rohrleitungen und Ventilgehäuse im Chemieanlagenbau; Kondensatorrohre, Betriebswasserleitungen und Entsalzungseinbauten für MSF- und Umkehrosmose-Linien; Kraftwerks-Rohrböden, oft als plattiertes Blech auf Kohlenstoffstahl. Weitere Anwendungen reichen bis Chlordioxidbleiche in der Zellstoff- und Papierindustrie, Anodenkörbe und Galvanikgestelle, Offshore-Kohlenwasserstoffkomponenten und pharmazeutische Prozessoberflächen. Grade 2 dient auch für chirurgische Instrumente und nicht tragende Implantatteile nach ASTM F67 und ISO 5832-2.
Für produktberührende Tanks, Rohrleitungen, Ventile und Düsen zeigt der Leitfaden zu produktberührten Titanteilen wie die Flüssigkeit, der Reinigungszyklus, die Spaltgeometrie und Verbindungen unterschiedlicher Metalle den Materialbereich einschränken.
So spezifizieren Sie Titan Grade 2 auf einer Bestellung
Eine Anfrage mit diesen acht Angaben kann in einem Durchgang angeboten und zertifiziert werden. Eine Zeile, die nur „Titanstab Grade 2" lautet, kann es nicht: Das Werk weiß nicht, welche Norm das Zeugnis erfüllen muss.
- Grade und UNS-Nummer. Grade 2, UNS R50400. Ergänzen Sie 3.7035 bei einer europäischen Zeichnung, und nennen Sie Grade 2H, wenn ein Druckteil das garantierte Minimum von 400 MPa braucht.
- Norm. Die zur Form passende ASTM- oder ASME-Nummer, zum Beispiel ASTM B348 für Stäbe oder ASME SB-265 für Platte nach ASME-Code. Das entscheidet, ob die Streckgrenzen-Obergrenze von 450 MPa und die 30 Prozent Brucheinschnürung gelten.
- Produktform. Rundstab, Schmiedeblock, Platte, Blech, nahtloses Rohr, geschweißte Rohrleitung, Draht oder Ring.
- Abmessungen. Durchmesser oder Dicke, Breite, Fixlänge. Bei Rohren Außendurchmesser und Wandstärke angeben, keine Nennweite.
- Toleranz. Standard-Walztoleranz nach ASTM-Tabelle oder ein engerer Wert wie h9 oder plus-null.
- Zustand. Geglüht ist der normale Lieferzustand. Geben Sie ihn an, plus Spannungsarmglühen für Teile aus schwerem Querschnitt.
- Oberfläche. Warmgewalzt und entzundert, gebeizt, geschliffen, gedreht, spitzenlos geschliffen oder poliert.
- Zeugnis. EN 10204 3.1 mit Rückverfolgbarkeit über die Chargennummer, plus jede Zusatzanforderung, die die Basisnorm auslässt: Härte, Ultraschallprüfung, begrenzter Wasserstoff.
Beiyu Titanium liefert Grade 2 nach ASTM- und AMS-Spezifikationen. Wenn Dokumentation 3.1 nach EN 10204 und Schmelzen- oder Los-Rückverfolgbarkeit gefordert sind, nennen Sie die gewünschten Ergebnisse und Rückverfolgbarkeitsfelder in der Anfrage; Beiyu bestätigt den verfügbaren Umfang in Angebot und Bestellung. Abmessungen und Anfrageformat stehen auf der Grade 2 Titanstange Seite.
Rostet Titan Grade 2?
Nein. Rost ist Eisenoxid, und Grade 2 enthält höchstens 0,30 Prozent Eisen. Stattdessen bildet sich eine Titandioxidschicht, die sich fast sofort neu aufbaut, wo eine Spur Feuchtigkeit oder Sauerstoff vorhanden ist; ein Kratzer wird also nicht zur Korrosionsstelle. Die Schicht hat Grenzen: Flusssäure greift sie direkt an, trockenes Chlor verursacht bei 30 °C schnellen Angriff und Entzündung, und Meerwasserspalte über etwa 82 °C bauen sie lokal ab.
Ist Titan Grade 2 magnetisch?
Titan Grade 2 ist paramagnetisch, mit einer relativen magnetischen Permeabilität nur knapp über 1,0; die Ingenieurpraxis behandelt es daher als unmagnetisch. Es hält keinen Magneten und stört umliegende Felder in keiner Weise, die für Instrumentierung, MRT-Umgebungen oder Sensorgehäuse relevant wäre. Die Permeabilität wird von B265 oder B348 nicht verifiziert; eine genannte Grenze braucht daher einen Zusatztest auf der Bestellung.
Ist Titan Grade 2 reines Titan?
Es ist kommerziell rein, nicht chemisch rein. Die Normen analysieren Titan nie direkt: Sie begrenzen die interstitiellen Elemente und das Eisen und bestimmen Titan per Differenz, was es nach den ASTM-B265-Grenzen über 98,9 Prozent setzt. Der Sauerstoff leistet die meiste Arbeit in der Abstufung der Reintitan-Grade: Grade 1 ist auf 0,18 Prozent begrenzt, Grade 2 auf 0,25 Prozent und Grade 3 auf 0,35 Prozent, weshalb die Zugfestigkeits-Mindestwerte von 240 über 345 auf 450 MPa steigen.
Wie schneidet Titan Grade 2 gegenüber Edelstahl 316L ab?
Grade 2 ist mit 4,51 g/cm³ gegenüber rund 7,98 g/cm³ etwa 44 Prozent leichter und startet bei der spezifizierten Streckgrenze höher, 275 MPa Minimum gegen 170 MPa für 316L-Platte nach ASTM A240. Der entscheidende Unterschied ist das Chloridverhalten: Grade 2 zeigt in Meerwasser bei Umgebungstemperatur praktisch keine messbare Korrosion, während austenitischer Edelstahl Chlorid-Lochfraß und Spannungsrisskorrosion gegenübersteht. In reduzierenden Säuren kehrt sich die Reihenfolge um, denn Grade 2 endet bei etwa 7 Prozent Salzsäure, und die Titan-Antwort dort ist Grade 7.
Spezifikationsdetails mit Quellenangabe
Im geglühten Zustand muss Grade 2 (UNS R50400) eine Mindestzugfestigkeit von 345 MPa (50 ksi), eine Streckgrenze zwischen 275 und 450 MPa und eine Mindestbruchdehnung von 20% erreichen, gemäß ASTM B265, Tabelle 2; ASTM B348 wendet dieselbe Zugfestigkeitsuntergrenze von 345 MPa auf Stab und Vorblock an.
Interstitielle Grenzwerte definieren den Grade: Sauerstoff ist gemäß ASTM B265, Tabelle 1 auf 0,25% und Eisen auf 0,30% begrenzt. Die Dichte beträgt 4,51 g/cm³ (ASM Handbook, Vol. 2), und die europäische Bezeichnung Werkstoff 3.7035 in DIN 17850 umfasst die entsprechende unlegierte Zusammensetzung.