ASTM B381 est une spécification de matériau pour les pièces forgées en titane et en alliage de titane. Elle définit les nuances couvertes ainsi que leurs exigences chimiques et mécaniques pour des produits tels que les disques, anneaux, blocs et pièces forgées sur plan. Une demande de prix complète pour une pièce forgée nécessite également la nuance, l'état, le plan, les dimensions, la surépaisseur d'usinage, l'étendue du contrôle et les exigences documentaires.
Ce que couvre ASTM B381
Beiyu Titanium examine les demandes de prix de pièces forgées ASTM B381 pour certaines nuances et formes selon plan. Les enregistrements de composition chimique et de propriétés mécaniques, la documentation EN 10204 3.1, la traçabilité par numéro de coulée ou par lot et tout contrôle supplémentaire sont fournis selon le périmètre convenu dans l'offre et la commande.
ASTM B381 s'applique aux pièces forgées en titane et en alliage de titane. Ce n'est pas la spécification applicable à chaque forme de produit en titane : les barres et billettes sont couvertes par ASTM B348, les tôles et plaques par ASTM B265, et les raccords à souder par ASTM B363. La commande doit identifier la norme applicable à chaque forme livrée.
Une demande de prix pour une pièce forgée devrait indiquer la nuance B381, l'état, le plan avec les dimensions forgées et finies, la surépaisseur d'usinage, les exigences d'essais mécaniques, l'emplacement de l'éprouvette le cas échéant, ainsi que le dossier de contrôle et de certificats requis. Les contrôles non destructifs tels que le contrôle par ultrasons, radiographique ou de surface sont spécifiés par l'acheteur lorsqu'ils sont requis.
Pour les deux questions de plan nécessitant plus de détails, utilisez le guide des filières de bagues forgées et de bagues laminées et le guide d'épaisseur et de contrôle des disques forgés.
Pour comparer les pages des entreprises avant d'envoyer le même plan, utilisez la liste des fournisseurs de pièces forgées en titane; son ordre suit une règle figée de page de résultats plutôt qu'un score de qualité.
Nuances ASTM B381 courantes
La nuance est sélectionnée selon l'environnement de corrosion, l'exigence de résistance, le code de conception et le plan de contrôle. Le tableau constitue une référence de présélection ; la révision actuelle de la norme et la commande prévalent.
| Nuance | UNS | Résistance à la traction minimale (MPa) | Limite d'élasticité minimale (MPa) | Contexte de sélection |
|---|---|---|---|---|
| F-2 | R50400 | 345 | 275 | Brides, corps de vanne et raccords pour service en corrosion |
| F-5 | R56400 | 895 | 828 | Disques, anneaux et pièces forgées structurelles à résistance plus élevée |
| F-7 | R52400 | 345 | 275 | Services sélectionnés en acides réducteurs et sensibles à la corrosion caverneuse |
| F-12 | R53400 | 483 | 345 | Équipements de procédé sélectionnés pour chlorures chauds et saumures |
| F-23 | R56407 | 828 | 759 | Pièces forgées ELI lorsque la spécification technique exige B381 F-23 |
Les valeurs indiquées sont les minimums ASTM B381 pour les nuances listées à l'état recuit. Vérifiez la révision actuelle, les unités, les dispositions relatives aux dimensions ou à l'orientation et toutes les exigences supplémentaires applicables avant de passer une commande. Les résultats d'essais et documents de traçabilité sont fournis conformément au périmètre de contrôle et de certificats commandé.
ASTM B381 vs ASTM B363 : pièces forgées et raccords à souder
ASTM B381 couvre les pièces forgées en titane. ASTM B363 couvre les raccords à souder en titane sans soudure et soudés fabriqués en usine, tels que les coudes, retours, bouchons, tés, réducteurs et embouts à collet. Une bride forgée peut être spécifiée selon B381 avec la norme dimensionnelle ou de conception applicable, tandis qu'un coude à souder peut être commandé selon B363.
Les deux normes font référence aux nuances de titane et aux identités UNS, mais leurs formes de produits, désignations, procédés de fabrication, essais et exigences d'acceptation ne sont pas interchangeables. Appliquez chaque norme uniquement à la forme livrée relevant de son domaine d'application.
Si une nomenclature comprend à la fois une bride forgée et un coude à souder, indiquez les exigences de matériau et dimensionnelles applicables à chaque ligne plutôt que d'utiliser une seule norme pour l'ensemble complet.
Que signifie la désignation F dans ASTM B381 ?
Le préfixe F est la désignation de nuance de pièce forgée utilisée dans ASTM B381, et le numéro correspond à la nuance de titane courante. F-1 est du titane non allié (UNS R50250), F-2 est du titane non allié (R50400), F-3 est du titane non allié (R50550), F-5 est l'alliage Ti-6Al-4V (R56400), F-7 (R52400) et F-11 (R52250) sont du titane non allié avec 0.12 à 0.25 pour cent de palladium, et F-12 est l'alliage à 0.3 pour cent de molybdène et 0.8 pour cent de nickel (R53400). La norme va de F-1 à F-38 et couvre 39 nuances au total, y compris les variantes avec suffixe H telles que F-2H et F-7H. À titre d'exemple, les pièces forgées F-2 d'une section jusqu'à 3 in.² (1935 mm²) doivent satisfaire à une résistance à la traction minimale de 50 ksi (345 MPa), une limite d'élasticité minimale de 40 ksi (275 MPa), 20 pour cent d'allongement et 30 pour cent de striction ; pour les sections plus grandes, les propriétés mécaniques sont convenues entre le fabricant et l'acheteur.
Un point peut surprendre les acheteurs. La nuance de pièce forgée ELI F-23 porte UNS R56407 selon ASTM B381, et les normes de produits d'usine industriels ASTM B348 pour les barres, B265 pour les plaques et B863 pour les fils utilisent le même numéro pour Grade 23. Seule la spécification d'implant chirurgical ASTM F136 désigne son Ti-6Al-4V ELI comme UNS R56401. Indiquez ensemble la norme et la désignation de nuance sur la commande afin que le certificat matière indique le numéro attendu par le plan.
Quel état et quels essais ASTM B381 exige-t-il ?
ASTM B381 couvre les pièces forgées fournies recuites et, pour certaines nuances, les tableaux de propriétés indiquent également d'autres états de fourniture tels que les matériaux beta transformés et traités en solution et vieillis, de sorte que la commande devrait indiquer l'état à côté de la nuance. L'acceptation des propriétés mécaniques repose sur des essais de traction, avec déclaration de la résistance à la traction, de la limite d'élasticité, de l'allongement et de la striction par rapport à la nuance et à la taille de section commandées ; un essai de dureté est effectué lorsque la commande l'exige plutôt que comme exigence par défaut. Les contrôles non destructifs tels que le contrôle par ultrasons, radiographique ou de surface sont également appliqués lorsque l'acheteur les spécifie plutôt qu'automatiquement pour chaque commande, de sorte que la méthode requise, l'étendue et les critères d'acceptation doivent figurer sur la commande. Lorsqu'une pièce forgée est usinée à partir de la forme brute de forge, indiquez également la surépaisseur d'usinage et les dimensions finies, car elles déterminent le poids d'entrée et le procédé de forgeage pratique.
| Exigence | Ce que le guide indique concernant ASTM B381 |
|---|---|
| État de livraison | La commande devrait indiquer l'état avec la nuance |
| Acceptation mécanique | Repose sur des essais de traction, avec déclaration de la résistance à la traction, de la limite d'élasticité, de l'allongement et de la striction par rapport à la nuance commandée et à la taille de section |
| Essai de dureté | Effectué lorsque la commande l'exige plutôt que comme exigence par défaut |
| Examen non destructif | Un contrôle ultrasonore, radiographique ou de surface est appliqué lorsque l'acheteur le spécifie plutôt qu'automatiquement pour chaque commande, de sorte que la méthode requise, la couverture et les critères d'acceptation doivent figurer sur la commande |
| Surépaisseur d'usinage | Lorsqu'une pièce forgée est usinée à partir de la forme brute de forge, indiquez également la surépaisseur d'usinage et les dimensions finies, car elles déterminent le poids d'entrée et le procédé pratique de forgeage |
Comment les pièces forgées en titane sont fabriquées : matriçage libre, matriçage en empreinte et laminage de bagues
Trois procédés couvrent la plupart des commandes de pièces forgées en titane. La géométrie, la taille de section, l'orientation requise du fibrage, la tolérance, la quantité, le budget d'outillage et les exigences de contrôle influencent tous le procédé.
| Filière | Formes typiques | Outillage | Applications appropriées |
|---|---|---|---|
| Matriçage libre, également appelé forgeage libre | Disques, blocs, arbres, manchons, bagues simples, barres à épaulements | Matrices plates, en V ou de rétreint standard; des outils spéciaux peuvent toujours être nécessaires, mais il n'existe pas de jeu complet de matrices fermées spécifique à la pièce | Faibles quantités, grandes sections, prototypes et remplacements unitaires. Les dimensions obtenues sont généreuses et la pièce est usinée à la cote. |
| Matriçage en empreinte, également appelé forgeage en matrice fermée | Pièces de forme proche du produit fini, composants à brides et profilés | Jeu de matrices spécifique à la pièce, avec un véritable coût initial | Quantités répétitives pour lesquelles l'outillage peut être amorti. Par rapport au matriçage libre, le forgeage en matrice à empreinte peut fournir des dimensions à l'état forgé plus proches et une surépaisseur de finition plus faible; le bénéfice économique dépend de la conception de la pièce, de la taille de la série et de l'usinage en aval. |
| Laminage de bagues | Bagues laminées sans soudure | Cylindres standard pour sections rectangulaires simples; des cylindres profilés et des matrices d'ébauche peuvent être nécessaires pour les bagues profilées | Bagues pour lesquelles un fibrage circonférentiel continu est recherché plutôt qu'une bague découpée dans une plaque ou alésée dans un bloc plein. |
Le compromis pratique concerne l'outillage, la mise en place, le rendement matière, l'usinage et la quantité. Le forgeage libre présente généralement un faible coût d'outillage spécifique et convient aux faibles quantités ou aux sections hors des limites du forgeage en matrice, mais son prix par pièce n'est pas intrinsèquement plus élevé dans tous les cas. Les matrices d'estampage ajoutent un coût d'outillage significatif ; à un volume de répétition suffisant, une pièce forgée plus proche de la forme finale peut réduire suffisamment la surépaisseur de finition et l'usinage pour abaisser le coût unitaire total. Le laminage d'anneaux produit un anneau sans soudure et développe généralement un écoulement des grains circonférentiel, mais les anneaux profilés peuvent nécessiter un outillage dédié. Indiquez la voie envisagée dans la demande si la conception en exige une ; lorsqu'elle est ouverte, indiquez la quantité et les dimensions finies et une voie peut être proposée sur cette base.
Deux contraintes propres au forgeage du titane
Deux contrôles de procédé propres au titane doivent être traités lors de la revue technique. L'acheteur spécifie normalement la nuance, l'état, les propriétés, les dimensions, l'état de surface et les exigences de contrôle requis; le producteur maîtrise la température de forgeage qualifiée, sauf indication contraire dans la spécification d'achat.
La température de forgeage est définie par rapport au transus bêta. Chaque alliage de titane possède une température au-dessus de laquelle la structure se transforme entièrement en bêta, et le fait que le matériau soit travaillé au-dessus ou au-dessous de celle-ci modifie la microstructure finale et donc les propriétés. Pour Ti-6Al-4V, les valeurs publiées du transus bêta varient selon les sources, couramment dans la plage d'environ 980 to 1010 °C. Il varie avec la composition chimique de la coulée et avec la méthode utilisée pour le mesurer, de sorte qu'il s'agit d'une propriété métallurgique de la coulée plutôt que d'un point de consigne fixe du procédé. ASTM B381 répertorie plus d'un état de fourniture pour les nuances correspondantes, le recuit étant l'état par défaut courant, les matériaux à bêta transformé et mis en solution et vieilli figurant dans les tableaux de propriétés pour ces nuances. L'état doit donc être indiqué avec la nuance, et la révision en vigueur de la norme détermine les états disponibles pour la nuance commandée.
Le travail à chaud à l'air produit une couche alpha, et celle-ci doit être éliminée. L'oxygène, avec une absorption possible d'azote, diffuse dans la surface et stabilise une couche dure et fragile riche en alpha sous la calamine d'oxyde. Une couche alpha résiduelle peut réduire les performances en fatigue et favoriser l'amorçage de fissures en surface. L'élimination peut faire appel à l'usinage et/ou à un procédé qualifié d'usinage chimique ou de décapage acide; un décalaminage ordinaire seul ne constitue pas une preuve d'élimination. La surépaisseur matière et dimensionnelle doit couvrir la méthode d'élimination choisie et la profondeur affectée vérifiée, ce qui explique pourquoi il est important d'indiquer les dimensions finies et l'état de surface requis dans la demande de prix. Le mécanisme et la manière de spécifier son élimination sont traités dans notre guide sur la couche alpha.
Au-delà de la nuance, de la norme, de l'état et des dimensions finies avec surépaisseur, trois autres éléments méritent d'être indiqués lorsque la conception en dépend : la direction de fibrage requise, toute réduction minimale au forgeage et la méthode de contrôle non destructif avec son niveau d'acceptation. ASTM B381 n'inclut pas automatiquement le contrôle par ultrasons, de sorte qu'une exigence de contrôle non destructif doit être inscrite sur la commande plutôt que supposée. Beiyu Titanium fournit des pièces forgées en titane selon ASTM B381 avec des certificats de réception 3.1 selon EN 10204 traçables à la coulée de production, et examine le plan, l'état et le périmètre de contrôle avant offre.
Formes de pièces forgées et comment les spécifier
Les formes courantes comprennent les disques, les anneaux, les blocs, les manchons, corps de vanne, brides en titane et les pièces forgées sur mesure selon plan. Étant donné que la géométrie et le contrôle sont spécifiques à la commande, la demande de prix devrait inclure :
- Nuance, état et révision applicable de la norme.
- Plan avec dimensions forgées et finies, tolérance et surépaisseur d'usinage.
- Essais mécaniques requis et emplacement ou orientation des éprouvettes.
- Méthode de contrôle non destructif, critères d'acceptation et exigence de rapport, si requis.
- Exigences de traçabilité par numéro de coulée ou par lot, de marquage, de certificat de réception 3.1 selon EN 10204 et de contrôle par tierce partie, lorsqu'elles sont commandées.
| Champ à indiquer sur une commande de pièce forgée | Détail |
|---|---|
| Nuance et état | Nuance, état et révision applicable de la norme |
| Plan | Dimensions forgées et finies, tolérance et surépaisseur d'usinage |
| Essais mécaniques | Essais requis et emplacement ou orientation de l'éprouvette |
| Examen non destructif | Méthode, critères d'acceptation et exigence de rapport, si requis |
| Traçabilité et documents | Traçabilité par numéro de coulée ou de lot, marquage, certificat de réception 3.1 selon EN 10204 et exigences de contrôle par tierce partie, lorsqu'ils sont commandés |
ASTM B381 vs ASTM B348
ASTM B381 s'applique aux pièces forgées ; ASTM B348 s'applique aux barres et billettes en titane. Ne supposez pas qu'un certificat de barre B348 démontre à lui seul qu'une pièce forgée finie satisfait à B381. La commande devrait définir la spécification de la pièce forgée livrée, la nuance, l'état, les essais et les documents. Si une spécification distincte du matériau d'entrée telle qu'AMS 4928 est requise, indiquez-la explicitement et confirmez son lien avec le plan d'acceptation de la pièce forgée finie.
| Point | Ce que le guide indique |
|---|---|
| Domaine d'application d'ASTM B381 | S'applique aux pièces forgées |
| Domaine d'application d'ASTM B348 | S'applique aux barres et billettes en titane |
| L'erreur à éviter | Ne supposez pas qu'un certificat matière B348 pour barre démontre à lui seul qu'une pièce forgée finie satisfait à B381 |
| Ce que la commande devrait définir | La spécification de la pièce forgée livrée, la nuance, l'état, les essais et les documents |
| Spécification distincte du matériau d'entrée | Si une spécification telle qu'AMS 4928 est requise, indiquez-la explicitement et confirmez son lien avec le plan d'acceptation de la pièce forgée finie |
Questions fréquemment posées
Quelle est la différence entre ASTM B381 et ASTM B348 ?
ASTM B381 concerne les pièces forgées en titane ; ASTM B348 concerne les barres et billettes en titane. La forme du produit livré et les exigences d'acceptation de la commande déterminent la norme applicable.
Quelles nuances sont courantes pour les pièces forgées en titane ?
Les nuances fréquemment demandées comprennent F-2, F-5, F-7, F-12 et F-23, mais B381 couvre un ensemble plus large. Sélectionnez la nuance selon les exigences de corrosion, de résistance, de température et de code.
Quels essais et documents accompagnent les pièces forgées B381 ?
Les enregistrements de composition chimique et de propriétés mécaniques requis par la norme commandée sont associés au périmètre de traçabilité, de certificat et de contrôle supplémentaire spécifié par l'acheteur. UT, radiographie, contrôle de surface, EN 10204 3.1 ou contrôle par tierce partie doivent être indiqués lorsqu'ils sont requis.
B381 F-23 correspond-il au même UNS qu'ASTM F136 ?
Non. ASTM B381 Grade F-23 est UNS R56407. ASTM F136 identifie le matériau corroyé Ti-6Al-4V ELI destiné à la fabrication d'implants chirurgicaux comme UNS R56401. Utilisez la norme et le UNS spécifiés par les exigences techniques et réglementaires.
Que doit inclure une demande de prix pour une pièce forgée ?
Nuance, état, plan, dimensions forgées et finies, surépaisseur d'usinage, quantité, essais, critères d'acceptation CND, marquage, emballage et périmètre du certificat.
Guide de sélection des nuances pour pièces forgées
Utiliser le guide de sélection des nuances pour pièces forgées en titane lorsque les demandes concernant ASTM B381 nécessitent une comparaison pratique de Grade 2, Grade 5, Grade 7, Grade 12 et Grade 23 pour des disques, bagues, blocs, corps de vanne et ébauches usinées forgés.