ASTM B381 è una specifica di materiale per pezzi forgiati in titanio e leghe di titanio. Definisce i gradi coperti e i relativi requisiti chimici e meccanici per prodotti quali dischi, anelli, blocchi e pezzi forgiati a disegno. Una richiesta di offerta completa per pezzi forgiati richiede anche grado, stato metallurgico, disegno, dimensioni, sovrametallo di lavorazione, ambito dei controlli e requisiti documentali.
Campo di applicazione di ASTM B381
Beiyu Titanium esamina richieste di offerta per pezzi forgiati ASTM B381 in gradi selezionati e forme su disegno. Composizione chimica, registrazioni delle proprietà meccaniche, documentazione EN 10204 3.1, tracciabilità della colata o del lotto ed eventuali controlli aggiuntivi vengono forniti nell'ambito concordato nell'offerta e nell'ordine d'acquisto.
ASTM B381 si applica ai pezzi forgiati in titanio e leghe di titanio. Non è la specifica di riferimento per ogni forma di prodotto in titanio: barre e billette rientrano in ASTM B348, lamiere sottili e lamiere spesse in ASTM B265 e raccordi da saldare in ASTM B363. L'ordine d'acquisto deve identificare la norma applicabile a ciascuna forma consegnata.
In una richiesta di offerta per pezzi forgiati sarebbe opportuno indicare grado B381, stato, disegno con dimensioni del forgiato e del finito, sovrametallo di lavorazione, requisiti delle prove meccaniche, posizione del provino ove pertinente e pacchetto di controlli e certificati richiesto. Gli esami non distruttivi quali controllo a ultrasuoni, radiografico o superficiale sono specificati dall'acquirente quando richiesti.
Per le due questioni relative al disegno che richiedono maggiori dettagli, utilizzare la guida ai processi per anelli forgiati e laminati e la guida allo spessore e al controllo dei dischi forgiati.
Per confrontare le pagine aziendali prima di inviare lo stesso disegno, utilizzare l' elenco dei fornitori di pezzi forgiati in titanio; il suo ordine segue una regola basata su una pagina di risultati acquisita, anziché un punteggio di qualità.
Gradi comuni ASTM B381
Il grado viene selezionato in base all'ambiente corrosivo, alla resistenza richiesta, al codice di progettazione e al piano di controllo. La tabella è un riferimento per una selezione preliminare; prevalgono la revisione vigente della norma e l'ordine d'acquisto.
| Grado | UNS | Resistenza a trazione minima (MPa) | Carico di snervamento minimo (MPa) | Contesto di selezione |
|---|---|---|---|---|
| F-2 | R50400 | 345 | 275 | Flange, corpi valvola e raccordi per impieghi corrosivi |
| F-5 | R56400 | 895 | 828 | Dischi, anelli e pezzi forgiati strutturali a maggiore resistenza |
| F-7 | R52400 | 345 | 275 | Impieghi selezionati con acidi riducenti e sensibilità alla corrosione interstiziale |
| F-12 | R53400 | 483 | 345 | Apparecchiature di processo selezionate per cloruri caldi e salamoie |
| F-23 | R56407 | 828 | 759 | Pezzi forgiati ELI quando la specifica tecnica richiede B381 F-23 |
I valori indicati sono i minimi ASTM B381 per i gradi elencati allo stato ricotto. Verificare la revisione vigente, le unità, le disposizioni su dimensioni o orientamento e tutti i requisiti supplementari applicabili prima di effettuare un ordine. I risultati delle prove e i documenti di tracciabilità vengono forniti secondo l'ambito dei controlli e dei certificati ordinati.
ASTM B381 e ASTM B363 a confronto: pezzi forgiati e raccordi da saldare
ASTM B381 riguarda i pezzi forgiati in titanio. ASTM B363 riguarda i raccordi da saldare in titanio senza saldatura e saldati prodotti in stabilimento, quali gomiti, curve di ritorno, fondelli, raccordi a T, riduzioni e cartelle per flange libere. Una flangia forgiata può essere specificata secondo B381 insieme alla norma dimensionale o di progettazione applicabile, mentre un gomito da saldare può essere ordinato secondo B363.
Entrambe le norme fanno riferimento a gradi di titanio e identità UNS, ma le forme di prodotto, le designazioni, i cicli di produzione, le prove e i requisiti di accettazione non sono intercambiabili. Applicare ciascuna norma solo alla forma consegnata che rientra nel suo campo di applicazione.
Se una distinta materiali comprende sia una flangia forgiata sia un gomito da saldare, elencare i requisiti del materiale e dimensionali di riferimento per ciascuna voce anziché utilizzare una sola norma per l'intero assieme.
Cosa significa la designazione F in ASTM B381?
Il prefisso F è la designazione del grado dei pezzi forgiati utilizzata all'interno di ASTM B381 e il numero corrisponde al consueto grado di titanio. F-1 è titanio non legato (UNS R50250), F-2 è titanio non legato (R50400), F-3 è titanio non legato (R50550), F-5 è la lega Ti-6Al-4V (R56400), F-7 (R52400) e F-11 (R52250) sono titanio non legato con 0.12 a 0.25 per cento di palladio e F-12 è la lega con 0.3 per cento di molibdeno e 0.8 per cento di nichel (R53400). La norma va da F-1 a F-38 e comprende 39 gradi in totale, incluse le varianti con suffisso H come F-2H e F-7H. Come esempio pratico, i pezzi forgiati F-2 con area della sezione fino a 3 in.² (1935 mm²) devono soddisfare una resistenza a trazione minima di 50 ksi (345 MPa), un carico di snervamento minimo di 40 ksi (275 MPa), un allungamento del 20 per cento e una strizione del 30 per cento; per sezioni maggiori, le proprietà meccaniche vengono concordate tra produttore e acquirente.
Un punto può trarre in inganno gli acquirenti. Il grado ELI per pezzi forgiati F-23 reca UNS R56407 secondo ASTM B381 e le norme per prodotti industriali di stabilimento ASTM B348 per barre, B265 per lamiere spesse e B863 per fili utilizzano lo stesso numero per Grade 23. Solo la specifica per impianti chirurgici ASTM F136 designa il proprio Ti-6Al-4V ELI come UNS R56401. Citare insieme la norma e la designazione del grado nell'ordine d'acquisto affinché il certificato del materiale riporti il numero previsto dal disegno.
Quali stati e prove richiede ASTM B381?
ASTM B381 comprende pezzi forgiati forniti allo stato ricotto e, per determinati gradi, le tabelle delle proprietà elencano anche altri stati di fornitura come materiale a beta trasformata e materiale solubilizzato e invecchiato; conviene quindi che l'ordine d'acquisto indichi lo stato insieme al grado. L'accettazione delle proprietà meccaniche si basa sulla prova di trazione, riportando resistenza a trazione, carico di snervamento, allungamento e strizione rispetto al grado ordinato e alla dimensione della sezione; la prova di durezza viene eseguita quando richiesta dall'ordine anziché come requisito predefinito. Analogamente, i controlli non distruttivi, come il controllo a ultrasuoni, radiografico o superficiale, vengono applicati quando specificati dall'acquirente anziché automaticamente su ogni ordine; metodo richiesto, estensione e criteri di accettazione vanno quindi indicati nell'ordine d'acquisto. Quando un pezzo forgiato viene lavorato meccanicamente a partire dalla forma grezza di forgiatura, indicare anche il sovrametallo di lavorazione e le dimensioni finite, poiché determinano il peso iniziale e il ciclo di forgiatura praticabile.
| Requisito | Cosa indica la guida su ASTM B381 |
|---|---|
| Stato di fornitura | Nell'ordine d'acquisto conviene indicare lo stato metallurgico accanto al grado |
| Accettazione meccanica | Si basa sulla prova di trazione, che riporta resistenza a trazione, carico di snervamento, allungamento e strizione in relazione al grado ordinato e alla dimensione della sezione |
| Prova di durezza | Eseguita quando prevista dall'ordine anziché come requisito predefinito |
| Controllo non distruttivo | Il controllo a ultrasuoni, radiografico o superficiale viene eseguito quando specificato dall'acquirente anziché automaticamente su ogni ordine; metodo richiesto, copertura e criteri di accettazione vanno quindi indicati nell'ordine d'acquisto |
| Sovrametallo di lavorazione | Quando un pezzo forgiato viene lavorato meccanicamente a partire dalla forma grezza di forgiatura, indicare anche il sovrametallo di lavorazione e le dimensioni finite, poiché determinano il peso iniziale e il processo di forgiatura concretamente utilizzabile |
Come si producono i pezzi forgiati in titanio: stampo aperto, stampo chiuso e laminazione di anelli
Tre cicli coprono la maggior parte degli ordini di pezzi forgiati in titanio. Geometria, dimensione di sezione, orientamento richiesto del flusso delle fibre, tolleranza, quantità, budget per le attrezzature e requisiti di controllo influenzano tutti il ciclo.
| Percorso | Forme tipiche | Attrezzature | Impieghi adatti |
|---|---|---|---|
| Stampo aperto, detto anche forgiatura libera | Dischi, blocchi, alberi, manicotti, anelli semplici, barre a gradini | Stampi standard piani, a V o sagomati; possono comunque essere necessari utensili speciali, ma non è prevista una serie di stampi completamente chiusi specifici per il pezzo | Piccole quantità, grandi sezioni, prototipi e ricambi singoli. Le dimensioni risultano abbondanti e il pezzo viene lavorato meccanicamente a misura. |
| Stampo chiuso, detto anche stampo a impronta | Pezzi prossimi alla forma finale, componenti flangiati e sagomati | Serie di stampi specifica per il pezzo, con un costo iniziale concreto | Quantità ripetute che consentono di ammortizzare le attrezzature. Rispetto allo stampo aperto, la forgiatura a impronta può fornire dimensioni del grezzo forgiato più precise e un sovrametallo di finitura minore; il vantaggio economico dipende dal disegno del pezzo, dalla dimensione del lotto e dalla lavorazione meccanica successiva. |
| Laminazione di anelli | Anelli laminati senza saldatura | Rulli standard per sezioni rettangolari semplici; per anelli sagomati possono essere necessari rulli profilati e stampi di preformatura | Anelli per i quali si desidera un flusso continuo delle fibre in direzione circonferenziale anziché un anello tagliato da una lamiera spessa o ottenuto mediante foratura di un blocco pieno. |
Il compromesso pratico riguarda attrezzature, preparazione, resa del materiale, lavorazione meccanica e quantità. La forgiatura a stampo aperto di solito comporta un basso costo di attrezzature speciali ed è adatta a piccole quantità o sezioni oltre i limiti degli stampi chiusi, ma il suo prezzo unitario non è intrinsecamente superiore in ogni caso. Gli stampi chiusi aggiungono un costo significativo di attrezzatura; con volumi ripetitivi sufficienti, una forgiatura più vicina alla forma finale può ridurre il sovrametallo e la lavorazione meccanica abbastanza da abbassare il costo unitario totale. La laminazione di anelli produce un anello senza saldatura e generalmente sviluppa un flusso delle fibre circonferenziale, ma gli anelli profilati possono richiedere attrezzature dedicate. Indicare nella richiesta il ciclo previsto se il progetto ne richiede uno; se la scelta è aperta, indicare la quantità e le dimensioni finite, in base alle quali potrà essere proposto il ciclo.
Due vincoli specifici della forgiatura del titanio
Durante il riesame tecnico sarebbe opportuno affrontare due controlli di processo specifici del titanio. L'acquirente specifica normalmente grado, stato, proprietà, dimensioni, condizione superficiale e requisiti di controllo richiesti; il produttore controlla la temperatura di forgiatura qualificata, salvo diversa indicazione nella specifica d'acquisto.
La temperatura di forgiatura viene definita in relazione al transus beta. Ogni lega di titanio ha una temperatura al di sopra della quale la struttura si trasforma completamente in beta, e lavorare il materiale sopra o sotto tale temperatura modifica la microstruttura finale e quindi le proprietà. Per Ti-6Al-4V, i valori pubblicati del transus beta variano tra le fonti, comunemente nell'intervallo di circa 980 a 1010 °C. Varia con la composizione chimica della colata e con il metodo di misura, quindi è una proprietà metallurgica della colata anziché un parametro di processo fisso. ASTM B381 elenca più stati di fornitura per i gradi corrispondenti, con il ricotto come scelta predefinita comune e il materiale beta trasformato e solubilizzato e invecchiato nelle tabelle delle proprietà per tali gradi. Lo stato deve quindi essere indicato insieme al grado, e la revisione corrente della norma disciplina quali stati siano disponibili per il grado ordinato.
La lavorazione a caldo in aria produce alpha case, che deve essere rimosso. L'ossigeno, con possibile assorbimento di azoto, diffonde nella superficie e stabilizza uno strato duro e fragile ricco di fase alfa sotto la scaglia di ossido. L'alpha case residuo può ridurre le prestazioni a fatica e favorire l'innesco di cricche superficiali. La rimozione può avvenire mediante lavorazione meccanica e/o un processo qualificato di fresatura chimica o attacco acido; la sola normale descagliatura non dimostra l'avvenuta rimozione. Il materiale e il sovrametallo dimensionale devono coprire il metodo di rimozione scelto e la profondità interessata verificata, per questo è importante indicare nella richiesta di offerta le dimensioni finite e la condizione superficiale richiesta. Il meccanismo e le modalità per specificarne la rimozione sono trattati nella nostra guida all'alpha case.
Oltre a grado, norma, stato e dimensioni finite con sovrametallo, conviene indicare altre tre voci quando il progetto ne dipende: la direzione richiesta del flusso delle fibre, l'eventuale riduzione minima di forgiatura e il metodo di controllo non distruttivo con il relativo livello di accettazione. ASTM B381 non include automaticamente il controllo a ultrasuoni, quindi un requisito di controllo non distruttivo deve essere scritto nell'ordine anziché dato per scontato. Beiyu Titanium fornisce pezzi forgiati in titanio secondo ASTM B381 con certificati di collaudo 3.1 secondo EN 10204 riconducibili alla colata di produzione, ed esamina disegno, stato e ambito dei controlli prima dell'offerta.
Forme dei pezzi forgiati e come specificarle
Le forme comuni comprendono dischi, anelli, blocchi, manicotti, corpi valvola, flange in titanio e pezzi forgiati personalizzati su disegno. Poiché geometria e controllo sono specifici dell'ordine, sarebbe opportuno includere nella richiesta di offerta:
- Grado, stato e revisione applicabile della norma.
- Disegno con dimensioni del forgiato e del finito, tolleranza e sovrametallo di lavorazione.
- Prove meccaniche richieste e posizione o orientamento del provino.
- Metodo di esame non distruttivo, criteri di accettazione e requisito di rendicontazione, se richiesti.
- Tracciabilità della colata o del lotto, marcatura, MTC EN 10204 3.1 e requisiti di collaudo di terza parte, quando ordinati.
| Campo da indicare in un ordine di pezzi forgiati | Dettaglio |
|---|---|
| Grado e stato | Grado, stato metallurgico e revisione della norma applicabile |
| Disegno | Dimensioni allo stato forgiato e finito, tolleranza e sovrametallo di lavorazione |
| Prove meccaniche | Prove richieste e posizione o orientamento del provino |
| Controllo non distruttivo | Metodo, criteri di accettazione e obbligo di rapporto, se richiesti |
| Tracciabilità e documenti | Tracciabilità per colata o lotto, marcatura, certificato di collaudo 3.1 secondo EN 10204 e requisiti di collaudo di terza parte, quando ordinati |
ASTM B381 e ASTM B348 a confronto
ASTM B381 si applica ai pezzi forgiati; ASTM B348 si applica alle barre e alle billette in titanio. Non presumere che il solo certificato di una barra B348 dimostri che un pezzo forgiato finito soddisfa B381. Sarebbe opportuno definire nell'ordine d'acquisto la specifica del pezzo forgiato consegnato, il grado, lo stato, le prove e i documenti. Se è richiesta una specifica separata per il materiale iniziale, quale AMS 4928, indicarla esplicitamente e confermare come si relaziona al piano di accettazione del pezzo forgiato finito.
| Punto | Cosa afferma la guida |
|---|---|
| Campo di applicazione di ASTM B381 | Si applica ai pezzi forgiati |
| Campo di applicazione di ASTM B348 | Si applica a barre e billette di titanio |
| L'errore da evitare | Non presumere che il solo certificato B348 della barra dimostri che un pezzo forgiato finito soddisfi B381 |
| Cosa conviene definire nell'ordine d'acquisto | La specifica del pezzo forgiato consegnato, il grado, lo stato metallurgico, le prove e i documenti |
| Specifica separata del materiale iniziale | Se ne è richiesta una, come AMS 4928, indicarla esplicitamente e confermare il suo rapporto con il piano di accettazione del pezzo forgiato finito |
Domande frequenti
Qual è la differenza tra ASTM B381 e ASTM B348?
ASTM B381 riguarda i pezzi forgiati in titanio; ASTM B348 riguarda le barre e le billette in titanio. La forma del prodotto consegnato e i requisiti di accettazione dell'ordine d'acquisto determinano quale norma si applica.
Quali gradi sono comuni per i pezzi forgiati di titanio?
I gradi frequentemente richiesti includono F-2, F-5, F-7, F-12 e F-23, ma B381 ne copre un insieme più ampio. Selezionare il grado in base ai requisiti di corrosione, resistenza, temperatura e codice.
Quali prove e documenti accompagnano i pezzi forgiati B381?
Le registrazioni della composizione chimica e delle proprietà meccaniche richieste dalla norma ordinata si combinano con l'ambito di tracciabilità, certificazione e controllo aggiuntivo specificato dall'acquirente. UT, radiografia, controllo superficiale, EN 10204 3.1 o collaudo di terza parte devono essere indicati quando richiesti.
B381 F-23 ha lo stesso UNS di ASTM F136?
No. ASTM B381 Grade F-23 è UNS R56407. ASTM F136 identifica il materiale Ti-6Al-4V ELI lavorato per deformazione plastica per la produzione di impianti chirurgici come UNS R56401. Utilizzare la norma e l'UNS specificati dai requisiti tecnici e normativi.
Che cosa sarebbe opportuno includere in una richiesta di offerta per pezzi forgiati?
Grado, stato, disegno, dimensioni del forgiato e del finito, sovrametallo di lavorazione, quantità, prove, criteri di accettazione del controllo non distruttivo, marcatura, imballaggio e ambito dei certificati.
Guida alla selezione del grado dei pezzi forgiati
Utilizzare la guida alla selezione del grado dei pezzi forgiati di titanio quando le richieste ASTM B381 richiedono un confronto pratico tra Grade 2, Grade 5, Grade 7, Grade 12 e Grade 23 per dischi, anelli, blocchi, corpi valvola forgiati e grezzi lavorati meccanicamente.