La dureté du titane dépend du grade. Les grades non alliés se situent sur l'échelle Rockwell B, de 70 HRB pour Grade 1 à 100 HRB pour Grade 4, tandis que les alliages Grade 9, Grade 5 et Grade 23 passent sur l'échelle Rockwell C, Grade 5 étant à 33 HRC nominal selon RMI Titanium Company Titanium Alloy Guide. Ce sont des valeurs typiques, non des limites : ni ASTM B265 ni ASTM B348 ne fixe d'exigence de dureté, une valeur de dureté ne devient donc une valeur vérifiée que lorsque la commande la demande.
Dureté du titane par grade
Les valeurs nominales ci-dessous proviennent des fiches techniques par grade d'une seule publication, le RMI Titanium Alloy Guide (janvier 2000), de sorte que chaque ligne repose sur la même base. Lorsqu'une fiche technique Beiyu Titanium donne sa propre valeur typique pour le même grade, celle-ci figure dans la dernière colonne au lieu d'être fusionnée, car il s'agit de valeurs typiques provenant de deux publications, et pour Grade 2 sur des échelles différentes.
| Nuance | UNS | Dureté nominale RMI | Valeur typique de la fiche technique Beiyu |
|---|---|---|---|
| Grade 1 | R50250 | 70 HRB | Non publié |
| Grade 2 | R50400 | 82 HRB | Environ 150 HB, ou 160 à 200 HV |
| Grade 3 | R50550 | 90 HRB | Non publié |
| Grade 4 | R50700 | 100 HRB | Non publié |
| Grade 7 | R52400 | 82 HRB | Non publié |
| Grade 12 | R53400 | 88 HRB | Non publié |
| Grade 9 | R56320 | 25 HRC | Non publié |
| Grade 23 | R56407 | 32 HRC | Non publié |
| Grade 5 | R56400 | 33 HRC | 30 à 36 HRC à l'état recuit, environ 330 HV ou 334 HB ; environ 35 à 39 HRC après mise en solution et vieillissement |
Les numéros UNS sont donnés à titre de correspondance ; l'ASTM B348 elle-même n'identifie le matériau que par son numéro de grade. Grade 23 y figure comme R56407, et R56401 est le numéro que l'ASTM F136 attribue à la forme implantable du même alliage. La ligne Grade 5 est l'endroit où les deux sources peuvent se lire l'une par rapport à l'autre sur une même échelle : la valeur nominale RMI de 33 HRC tombe dans la plage de 30 à 36 HRC à l'état recuit indiquée sur la fiche technique Grade 5.
Dureté et limite d'oxygène pour les grades non alliés
Les quatre grades non alliés ne sont pas quatre puretés d'un même métal au sens large. Ils se distinguent par leurs limites en oxygène, azote et fer, et les valeurs de dureté RMI croissent dans le même ordre que la limite d'oxygène.
| Nuance | Oxygène, max (% en masse) | Azote, max (% en masse) | Fer, max (% en masse) | Dureté nominale RMI |
|---|---|---|---|---|
| Grade 1 | 0.18 | 0.03 | 0.20 | 70 HRB |
| Grade 2 | 0.25 | 0.03 | 0.30 | 82 HRB |
| Grade 3 | 0.35 | 0.05 | 0.30 | 90 HRB |
| Grade 4 | 0.40 | 0.05 | 0.50 | 100 HRB |
Pour l'acheteur, la lecture pratique est que choisir entre Grade 1 et Grade 4 revient aussi à choisir entre le plus tendre et le plus dur de la famille non alliée.
Lire HRB, HRC, HB et HV côte à côte
Une valeur sur l'échelle Rockwell B et une valeur sur l'échelle Rockwell C, Brinell ou Vickers ne sont pas le même nombre exprimé dans des unités différentes. Dans le guide RMI, les grades non alliés ainsi que Grade 7 et Grade 12 sont donnés sur Rockwell B, et les alliages Grade 9, Grade 5 et Grade 23 sur Rockwell C : c'est là que le tableau ci-dessus change d'échelle. La conversion entre échelles exige une base de conversion convenue pour le matériau ; une limite portée sur un plan doit donc nommer l'échelle sur laquelle elle est écrite, et l'essai doit être conduit sur cette échelle.
| Échelle | Où elle apparaît dans les sources par grade utilisées ici |
|---|---|
| HRB (Rockwell B) | Grades non alliés ainsi que Grade 7 et Grade 12 dans le guide RMI |
| HRC (Rockwell C) | Grade 5, Grade 9 et Grade 23 dans le guide RMI ; Grade 5 sur la fiche technique Beiyu |
| HB (Brinell) | Fiches techniques Beiyu pour Grade 2 et Grade 5 |
| HV (Vickers) | Fiches techniques Beiyu pour Grade 2 et Grade 5 |
La dureté Mohs, l'échelle de rayure utilisée pour les minéraux, n'apparaît pour aucun grade dans l'une ou l'autre source.
L'état de livraison modifie-t-il la dureté du titane ?
Oui, pour les alliages traitables thermiquement. La fiche technique du Grade 5 donne 30 à 36 HRC à l'état recuit et environ 35 à 39 HRC après mise en solution et vieillissement : le même alliage peut donc arriver dans deux plages de dureté différentes selon l'état inscrit sur la commande. La valeur RMI du Grade 5 est une valeur nominale sans plage d'état. Pour les grades non alliés, l'état recuit est l'état de livraison normal et les valeurs du tableau sont celles à attendre.
Inscrire une limite de dureté sur une commande de titane
Comme ASTM B265 et B348 ne comportent pas de colonne de dureté, un certificat établi selon ces seules normes n'est pas tenu d'indiquer la dureté, et le matériau ne peut pas être refusé sur la dureté au titre de ces normes. Le volet documentaire est présenté dans la comparaison titane vs acier inoxydable. Lorsque la pièce exige effectivement une limite de dureté, la commande doit la porter comme exigence supplémentaire.
| Ligne sur la commande | À indiquer |
|---|---|
| Nuance et état | Par exemple Grade 5 recuit, ou Grade 5 mis en solution et vieilli |
| Échelle | L'échelle utilisée par le plan (HRB, HRC, HB ou HV), indiquée explicitement |
| Limite | Minimum, maximum ou plage sur cette échelle |
| Méthode d'essai et consignation | La méthode d'essai, et le fait que le résultat soit consigné sur le certificat |
Pour la barre, la liste de contrôle de demande de prix pour barre en titane indique les autres lignes nécessaires à la demande, et le matériau est fourni sous forme de Barre en titane Grade 2 ou plaque Ti-6Al-4V parmi d'autres formes de produit.
Questions courantes
Quel est le grade de titane le plus dur ? Dans les valeurs RMI pour les grades ci-dessus, Grade 5 est à 33 HRC nominal et Grade 23 à 32 HRC ; parmi les grades non alliés, Grade 4 est à 100 HRB.
Le titane est-il plus dur que l'acier ? Cela dépend de l'acier ; la comparaison, y compris la raison pour laquelle l'usure est une question de surface et non une valeur de dureté du métal de base, se trouve dans la comparaison titane vs acier inoxydable.
Quelle est la dureté du titane Grade 2 ? Une valeur nominale de 82 HRB dans le guide RMI ; la fiche technique Grade 2 donne des valeurs typiques d'environ 150 HB, ou 160 à 200 HV.
Le titane est-il magnétique ? La réponse, avec les valeurs de perméabilité par grade, se trouve sur le titane est-il magnétique.
Le titane est-il lourd ? La densité par grade et le poids au mètre par dimension de barre se trouvent sur le titane est-il lourd.
La dureté figure-t-elle sur un certificat matière de titane ? ASTM B265 et B348 ne l'exigent pas, elle n'apparaît donc que lorsque la commande l'ajoute, comme dans la section commande ci-dessus.
Détails des spécifications avec sources
Les valeurs nominales de dureté proviennent de RMI Titanium Company Titanium Alloy Guide (janvier 2000), qui donne sur ses fiches techniques une seule valeur nominale par grade : 70 HRB pour Grade 1, 82 HRB pour Grade 2, 90 HRB pour Grade 3, 100 HRB pour Grade 4, 82 HRB pour Grade 7, 88 HRB pour Grade 12, 25 HRC pour Grade 9, 32 HRC pour Grade 23 et 33 HRC pour Grade 5. Les maximums d'oxygène, d'azote et de fer du tableau des grades non alliés proviennent des lignes de composition chimique du même guide pour ces grades. Les valeurs Beiyu sont les valeurs typiques portées sur les fiches techniques Beiyu Titanium des Grade 2 et Grade 5 ; elles figurent à côté de celles de RMI au lieu d'être rapprochées, car il s'agit de valeurs typiques provenant de deux publications, et pour Grade 2 sur des échelles différentes. Aucune de ces valeurs n'est une limite de spécification : ASTM B265 et ASTM B348 fixent des exigences chimiques, mécaniques et dimensionnelles et ne contiennent aucune exigence de dureté ; la dureté n'est donc vérifiée que lorsque la commande l'ajoute.
Éléments à indiquer dans la demande de prix
Indiquez le grade, l'état de livraison et, si le plan en comporte une, la limite de dureté avec son échelle ; avec ces éléments, un essai de dureté est chiffré avec le matériau au lieu d'être soulevé au contrôle. Beiyu Titanium fournit du titane en Grade 1, 2, 5, 7, 9, 12 et 23 sous forme de barre, plaque, tôle, tube et pièces forgées selon les spécifications ASTM et AMS, avec un certificat matière EN 10204 3.1 selon l'étendue de la commande.