La plupart des acheteurs de titane ne regardent jamais au-delà de la première page d'un certificat matière. Ils vérifient qu'il indique « Grade 5 », cherchent un cachet et l'archivent. Cette habitude permet à des matériaux non conformes ou mal tracés d'être intégrés à une fabrication. Un certificat de lingot de titane contient davantage d'informations qu'une simple ligne de nuance, si vous savez quels chiffres lire et ce qu'un bon laboratoire mesure réellement.
Voici un exemple concret basé sur un lot de lingot réel que nous avons récemment coulé et fait tester : lot (numéro de lot retenu), désignation TC4 (Ti-6Al-4V, équivalent au Grade 5), Φ600 mm, testé dans un laboratoire indépendant accrédité. Nous l'examinerons comme le devrait un inspecteur réceptionnaire.
Le tableau de composition chimique est présenté en haut et en bas : c'est l'essentiel
La première chose à remarquer n'est pas une valeur, c'est la disposition des colonnes. Un rapport de lingot sérieux fournit deux analyses : l'une provenant du haut du lingot, et l'autre du bas. Voici les chiffres réels de ce lot:
| Élément (% massique) | Haut (上) | Bas (下) | Limite ASTM B348 Gr 5 | Verdict |
|---|---|---|---|---|
| Aluminium (Al) | 6.53 | 6.35 | 5.5 to 6.75 | Dans la plage |
| Vanadium (V) | 3.87 | 3.77 | 3.5 to 4.5 | Dans la plage |
| Fer (Fe) | 0.18 | 0.19 | ≤ 0.40 | Largement en dessous |
| Oxygène (O) | 0.186 | 0.181 | ≤ 0.20 | En dessous, maîtrisé |
| Carbone (C) | <0.004 | 0.004 | ≤ 0.08 | Largement en dessous |
| Azote (N) | 0.007 | 0.007 | ≤ 0.05 | Largement en dessous |
| Hydrogène (H) | <0.0006 | <0.0006 | ≤ 0.015 | Largement en dessous |
Pourquoi deux extrémités ? Les alliages de titane sont généralement refondus deux ou trois fois par refusion sous vide à l'arc (VAR). Lorsque le lingot se solidifie, les éléments d'alliage ne se figent pas de manière parfaitement uniforme ; les constituants plus lourds et plus légers peuvent se concentrer à différentes hauteurs, un phénomène appelé ségrégation. L'aluminium a tendance à varier davantage que le vanadium car il est volatil sous vide. Si le haut et le bas diffèrent fortement, le milieu de ce lingot est un pari incertain.
Sur ce lot, l'écart d'Al est de 6.53 → 6.35 (Δ0.18) et celui de V est de 3.87 → 3.77 (Δ0.10). Ce sont des écarts faibles et resserrés, tous deux largement dans la plage du Grade 5. C'est à cela que ressemble l'homogénéité de composition sur le papier. C'est aussi pourquoi les spécifications aérospatiales et les propres directives de la FAA exigent que la barre soit traçable jusqu'à un lingot spécifique et au moins jusqu'à la moitié supérieure ou inférieure dont elle a été découpée, afin que la composition chimique figurant sur le certificat corresponde réellement au métal que vous avez en main.
Les éléments interstitiels comptent plus que l'Al et le V
L'aluminium et le vanadium définissent l'alliage. Les quatre éléments légers, oxygène, azote, carbone, hydrogène, les « interstitiels », déterminent son comportement. Ils occupent les espaces du réseau cristallin du titane et chaque dixième de pour cent modifie fortement les propriétés mécaniques.
| Levier des éléments |
|---|
| L'oxygène (0,186 / 0,181%) est le levier le plus important. L'oxygène augmente la résistance mais réduit la ductilité et la ténacité à la rupture. À 0,18% ce lot correspond à un Grade 5 normal et sain, mais notez qu'il ne passerait pas le Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI), qui limite l'oxygène à 0,13%. Même alliage, budget interstitiel différent. Notre guide de sélection des nuances explique quand cette distinction change la nuance à commander. |
| L'hydrogène (<0,0006%, c'est-à-dire <6 ppm) est celui qu'il convient de respecter. L'hydrogène entraîne une fissuration différée (fragilisation par l'hydrogène) dans le titane. Le plafond du Grade 5 est de 150 ppm; ce lingot est inférieur à 6 ppm, ce qui résulte de bonnes pratiques sous vide et d'une éponge propre. |
| L'azote (0,007%) et le carbone (<0,004%) sont tous deux inférieurs d'un ordre de grandeur à leurs limites. L'azote élevé, en particulier, forme des inclusions dures et fragiles, donc une faible teneur est favorable. |
Ce qu'un contrôleur à réception doit réellement vérifier
| Contrôle du certificat |
|---|
| Le numéro de lot figurant sur le certificat correspond-il au marquage sur le métal ? Le numéro de lot devrait être physiquement présent sur le lingot ou la barre, et non uniquement sur papier. Aucune correspondance, aucune acceptation. |
| Les analyses haute et basse sont-elles toutes deux dans les limites de la spécification commandée : pas seulement une extrémité, et pas seulement « Grade 5 » de manière générique. |
| Le laboratoire d'essai est-il indépendant et accrédité ? Ce rapport porte l'accréditation CNAS et les méthodes d'essai sont indiquées par élément (YS/T 1262-2018 pour les éléments métalliques ; série GB/T 4698 pour O, N, H, C). Un certificat sans références de méthode est un certificat que vous ne pouvez pas auditer. |
| Les éléments interstitiels conviennent-ils à votre application, et pas seulement à l'alliage ? Si vous avez besoin de la ténacité ELI, une teneur en oxygène de 0,18% constitue un rejet discret même si elle respecte Grade 5. |
Du lingot à votre commande
Tout ce qui suit hérite de cette composition chimique. La même coulée devient Barre en Ti-6Al-4V, plaque Grade 5 et ébauche de forge, et le certificat matière expédié avec votre commande devrait remonter à l'analyse de lingot présentée ici. Lorsqu'une ténacité à très faible teneur en interstitiels est requise, il s'agit d'un lingot de départ différent. Voir barre Ti-6Al-4V ELI (Grade 23).
Pour le dossier de certificats lui-même, y compris la différence entre les documents EN 10204 2.1, 2.2, 3.1 et 3.2, voir comment vérifier la qualité du titane à l'aide d'un certificat matière.
FAQ
Le TC4 est-il identique au Grade 5 ?
TC4 est la désignation chinoise (GB) du Ti-6Al-4V ; l'ASTM Grade 5 et l'AMS 4928 couvrent la même composition nominale de 6% Al, 4% V. Les limites de composition concordent, c'est pourquoi un lingot TC4 peut être certifié selon ASTM B348 Grade 5.
Pourquoi l'oxygène est-il indiqué avec trois décimales alors que l'Al n'en a que deux ?
Parce qu'à 0,18% d'oxygène, un écart de 0,02% modifie de façon mesurable la limite d'élasticité et la ténacité, alors qu'un écart de 0,02% sur 6,4% d'aluminium n'a pas cet effet. La précision de mesure suit la sensibilité.
Que m'indique un écart entre le haut et le bas ?
Il quantifie la ségrégation du lingot. De faibles écarts (comme les 0.10 à 0.18% ici) indiquent une fusion homogène. Des écarts importants signifient que la composition chimique obtenue dépend de l'endroit où votre barre a été coupée, ce qui présente un risque pour la traçabilité et la constance.
Ce que le certificat de la barre finie doit alors indiquer, ligne par ligne avec la méthode d'essai associée à chaque valeur, est traité dans qui fournit des barres en titane ASTM B348 avec des certificats EN 10204 3.1.
Puis-je obtenir le certificat de lingot pour ma coulée ?
Oui. Le matériau peut être fourni avec le certificat matière et la documentation EN 10204 3.1, avec une traçabilité par numéro de coulée entre le certificat et le matériau marqué. Envoyez une demande technique avec votre nuance, votre norme et vos exigences documentaires.
À quoi ressemble un rapport réel de lingot, de haut en bas
La position est importante car un lingot ne se solidifie pas uniformément, et la colonne d'échantillonnage d'un rapport est là pour le montrer. Dans une analyse de laboratoire indépendant d'un lingot Beiyu Ti-6Al-4V, évaluée selon GB/T 3620.1-2016 et réalisée selon ASTM E2371-21a pour les métaux d'alliage avec la série GB/T 4698 pour les éléments interstitiels, le même lingot a présenté des résultats différents à chacune des trois positions d'échantillonnage.
| Élément, pourcentage en poids | Haut | Milieu | Bas | Écart |
|---|---|---|---|---|
| Aluminium | 6.34 | 6.29 | 6.15 | 0.19 |
| Vanadium | 4.22 | 4.31 | 4.23 | 0.09 |
| Fer | 0.100 | 0.110 | 0.117 | 0.017 |
| Oxygène | 0.092 | 0.095 | 0.117 | 0.025 |
Chaque valeur se situe dans la plage ASTM B348 Grade 5 de 5.50 à 6.75 pour cent d'aluminium, 3.50 à 4.50 pour cent de vanadium, 0.40 pour cent de fer maximum et 0.20 pour cent d'oxygène maximum, de sorte que ce lingot est conforme aux trois positions. Il faut en retenir que l'aluminium a varié de 0.19 pour cent et l'oxygène de 0.025 pour cent sur un même lingot, ce qui explique pourquoi un rapport indiquant une seule valeur sans sa position d'échantillonnage en dit moins qu'il n'y paraît. Beiyu fournit cette analyse avec le numéro de coulée sur le certificat afin qu'un acheteur puisse relier la position au matériau effectivement expédié.
Détails des spécifications avec sources
Les méthodes d'essai rendent un certificat de lingot de titane vérifiable, et chaque famille d'éléments du rapport possède son propre numéro ASTM. ASTM E539 couvre l'analyse des alliages de titane par spectrométrie de fluorescence des rayons X, la méthode courante pour les éléments métalliques tels que l'aluminium, le vanadium et le fer ; ASTM E1409 couvre l'oxygène et l'azote par fusion sous gaz inerte ; et ASTM E1941 couvre le carbone dans les métaux réactifs par analyse par combustion. Un rapport qui indique ses méthodes, qu'il s'agisse de ces procédures ASTM ou de leurs équivalents GB/T, peut être reproduit par un second laboratoire, ce qui constitue la définition opérationnelle d'un certificat vérifiable.
Beiyu Titanium applique la même chaîne, de la fusion au produit marqué, à ses propres commandes de lingots : la composition chimique est vérifiée par un laboratoire externe ou par le laboratoire interne de l'usine dans le cadre du flux qualité de l'usine, et le numéro de coulée attribué au lingot suit le matériau jusqu'à la barre forgée à chaud de 50 à 500 mm de diamètre, dans des longueurs allant jusqu'à 3000 mm selon ASTM B381 et ASME SB381. Comparé au rapport ci-dessus, tel est l'usage pratique d'une analyse haute et basse : Beiyu peut remonter une barre d'une commanjusqu'à sa fusion grâce à ce numéro de coulée, car ce numéro accompagne le métal du lingot à l'expédition.
Envoyer une demande de prix technique
Pour une demande de prix concernant la traçabilité d'un lingot ou d'une billette de titane, indiquez la nuance, la forme de produit, l'exigence de numéro de coulée, les dimensions, la quantité et le format de rapport d'essai requis.