Yn fasnachol Pur Gradd 1 a Gradd 2 Titaniwm vs Gradd 5 Ti-6Al-4V: Gwahaniaethau Allweddol
Nov 24, 2025
Mae titaniwm yn cael ei gyflenwi mewn teulu eang o raddau, ac mae'r gwahaniaeth rhyngddynt yn penderfynu sut mae cydran orffenedig yn ymddwyn unwaith y bydd mewn gwasanaeth. Y tair gradd a gymharir amlaf yn ystod adolygiadau o fanylebau yw titaniwm Gradd 1 a Gradd 2 pur fasnachol (CP) a Gradd 5, sef aloi Ti-6Al-4V. Mae'r tri yn gwrthsefyll dŵr sy'n dwyn clorid a chyfryngau ocsideiddio yn llawer gwell na dur carbon neu ddur di-staen, ond maent yn wahanol o ran purdeb, cynnwys aloi, cryfder, ffurfadwyedd a chost. Cyfateb y radd i'r ddyletswydd, yn hytrach na diffygdalu i'r opsiwn cryfaf, yw'r hyn sy'n cadw offer pwysau, cyfnewidwyr gwres a rhannau strwythurol yn ddiogel ac yn ddarbodus ar yr un pryd.
Cipolwg ar Gyfansoddiad Cemegol
Mae graddau masnachol pur yn ditaniwm heb ei aloi a gedwir o fewn terfynau tynn ar elfennau rhyngstitol, tra bod Gradd 5 yn ychwanegu alwminiwm a fanadiwm fel ychwanegiadau aloi bwriadol. Mae'r tabl isod yn crynhoi'r terfynau sy'n gwahanu'r tair gradd.
| Elfen | Gradd 1 (UNS R50250) | Gradd 2 (UNS R50400) | Gradd 5 (UNS R56400) |
|---|---|---|---|
| Ocsigen, uchafswm % | 0.18 | 0.25 | 0.20 |
| Haearn, uchafswm % | 0.20 | 0.30 | 0.30 |
| Nitrogen, uchafswm % | 0.03 | 0.03 | 0.05 |
| Carbon, uchafswm % | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
| Hydrogen, uchafswm % | 0.015 | 0.015 | 0.015 |
| Alwminiwm % | dim | dim | 5.50 i 6.75 |
| Fanadiwm % | dim | dim | 3.50 i 4.50 |
| Titaniwm | Cydbwysedd | Cydbwysedd | Cydbwysedd |
Ocsigen yw'r elfen ryngstitaidd unigol fwyaf dylanwadol yn y graddau masnachol pur: mae'n codi cryfder tra'n lleihau hydwythedd. Dyna pam mae Gradd 1 a Gradd 2 yn gwahaniaethu'n bennaf o ran cynnwys ocsigen yn hytrach nag mewn ychwanegiadau aloi.
Priodweddau Mecanyddol wedi'u Cymharu
| Eiddo | Gradd 1 | Gradd 2 | Gradd 5 |
|---|---|---|---|
| Nerth tynnol, min | 240 MPa | 345 MPa | 895 MPa |
| Cryfder cnwd (gwrthbwyso 0.2%), min | 138 MPa | 275 MPa | 828 MPa |
| Elongation, min | 24 % | 20 % | 10 % |
| Lleihad arwynebedd, min | 30 % | 30 % | 25 % |
| Dwysedd | 4.51 g/cm3 | 4.51 g/cm3 | 4.43 g/cm3 |
| Modwlws elastig, nodweddiadol | tua 103 GPa | tua 103 GPa | tua 114 GPa |
| Tymheredd gwasanaeth ymarferol | hyd at tua 300 C | hyd at tua 300 C | hyd at tua 400 C |
Mae Gradd 5 yn cyflawni tua theirgwaith cryfder cynnyrch Gradd 2 tra'n parhau i fod tua 40 % yn ysgafnach nag adran ddur gyfatebol, a dyna pam ei bod yn dominyddu peirianneg awyrofod a pherfformiad uchel. Dewisir Gradd 1 a Gradd 2 yn lle hynny lle mae'n rhaid i'r rhan gael ei ffurfio, ei blygu, ei ehangu neu ei weldio'n helaeth a lle mae'r ddyletswydd fecanyddol yn gymedrol.
Gwrthsefyll Cyrydiad, Ffurfioldeb a Weldadwyedd
Cyfryngau clorid ocsideiddio a niwtral:Mae Gradd 1 a Gradd 2 yn ffurfio ffilm ocsid goddefol sefydlog a dyma'r dewis a ffefrir mewn gwasanaeth dŵr môr, heli, hypoclorit a chlorin gwlyb.
Gradd 5 mewn dyletswydd gyrydol:mae perfformiad yn agos at y graddau masnachol pur yn y rhan fwyaf o amgylcheddau, ond mae'r ychwanegiadau aloi yn lleihau hydwythedd ac yn lleihau ymwrthedd ychydig mewn rhai cyfryngau lleihau ymosodol.
Asidau lleihau poeth:lle mae titaniwm CP yn cael ei ymosod, mae'r molybdenwm-sy'n dwyn Gradd 12 neu baladiwm-graddau sefydlog yn cael eu pennu yn lle Gradd 5.
Ffurfioldeb:Gradd 1 yw'r mwyaf ffurfadwy a weldadwy, wedi'i ddilyn gan Radd 2. Mae Gradd 5 yn gofyn am rymoedd ffurfio uwch, rheolaeth dynnach ar gefn gwanwyn a lleddfu straen ar ôl weldio.
Ymddygiad gwneuthuriad:mae pob un o'r tair gradd yn dargludo gwres yn wael, felly mae angen cyflymder torri isel, llif oerydd hael ac offer miniog i osgoi caledu a charlamu.
Cymwysiadau Diwydiannol Nodweddiadol
Gradd 1:llestri proses gemegol, tiwb cyfnewid gwres, pibellau dŵr môr, gwaith dihalwyno, raciau electroplatio ac anodau.
Gradd 2:y radd CP pwrpas cyffredinol ar gyfer llestri gwasgedd, tanciau storio, tiwb a phibell, fflansau, ffitiadau a thiwbiau cyddwysydd. Dyma'r radd titaniwm sydd wedi'i stocio fwyaf mewn diwydiant.
Gradd 5:rhannau strwythurol awyrofod, cydrannau gêr glanio, caledwedd injan, mewnblaniadau llawfeddygol, gosodiadau hydrolig pwysedd uchel, offer tanfor a chaeadwyr llwyth uchel.
Gradd 5 ELI (ASTM F136):yr amrywiad ychwanegol{0}}isel-rhyngosodol, a ddefnyddir pan fo gwydnwch torasgwrn a bywyd blinder yn bwysig, megis mewnblaniadau a gofaniadau critigol.
Canllawiau Dethol ar gyfer Peirianwyr Prosiect
Dechreuwch gyda'r amgylchedd yn hytrach na'r ffigwr cryfder. Os yw'r cyfrwng yn ddŵr môr, heli, hypoclorit neu clorin gwlyb a bod y gydran yn cael ei ffurfio neu ei weldio, mae Gradd 2 fel arfer yn bodloni'r ddyletswydd am y gost isaf, gyda Gradd 1 wedi'i neilltuo ar gyfer ffurfio difrifol megis tiwb dwfn neu ehangedig. Os yw'r gydran yn cario llwyth mecanyddol uchel, yn gweld tymheredd uchel neu'n gorfod arbed pwysau, Gradd 5 yw'r dewis priodol a rhaid cynllunio'r gwneuthuriad o amgylch ei hydwythedd is, gan gynnwys cysgodi argon llawn, gweithdrefnau weldio cymwys a lleddfu straen ar ôl weldio. Lle mae'r cyfrwng yn asid rhydwytho poeth, nid yw Gradd 2 na Gradd 5 yn ddigonol a dylid gwerthuso gradd dwyn molybdenwm. Dogfennwch y radd, y safon lywodraethol a'r amod dosbarthu ar y fanyleb brynu, oherwydd bod eiddo fel cryfder lleiafswm cynnyrch yn cael eu gwarantu gan y safon ddeunydd yn hytrach na chan dystysgrif y felin yn unig.
Cwestiynau Cyffredin
C: Beth yw'r prif wahaniaeth rhwng titaniwm Gradd 1 a Gradd 2?
Mae'r ddau yn ditaniwm masnachol pur heb aloi. Mae Gradd 1 wedi'i chyfyngu i 0.18% ocsigen a Gradd 2 i 0.25% o ocsigen, felly mae Gradd 1 yn feddalach, yn fwy hydwyth ac yn haws ei ffurfio, tra bod Gradd 2 yn cynnig cryfder uwch gydag elongation ychydig yn is. Gradd 2 yw'r dewis diwydiannol mwyaf cyffredin.
C: A yw titaniwm Gradd 5 mor gwrthsefyll cyrydiad â Gradd 2?
Mewn dŵr môr, heli a'r cyfryngau mwyaf ocsidio mae'r ddau yn ymddwyn yn yr un modd, ac mae'r ffilm goddefol yn amddiffyn Gradd 5 yr un mor effeithiol. Mewn asidau rhydwytho poeth mae'r graddau masnachol pur eisoes yn anaddas, a dylid defnyddio gradd sy'n dwyn molybdenwm fel Gradd 12 ar gyfer y naill raglen neu'r llall.
C: A ellir weldio'r tair gradd i'w gilydd?
Oes. Mae Gradd 1, Gradd 2 a Gradd 5 i gyd yn aloion titaniwm beta alffa neu alffa a gellir eu huno â metelau llenwi cyfatebol megis ERTi-1, ERTi-2 ac ERTi-5, ar yr amod bod yr uniad wedi'i ddiogelu gan argon ar y ddau wyneb a bod y weithdrefn yn amodol. Dylid cymhwyso cymalau annhebyg ar wahân oherwydd bod cemeg y pwll weldio yn wahanol i'r ddau riant-fetel.
C: Pa radd y dylid ei defnyddio ar gyfer pibellau dŵr môr?
Gradd 2 yw'r dewis safonol ar gyfer pibell dŵr môr, ffitiadau a thiwb cyddwysydd. Defnyddir Gradd 1 lle mae'r tiwb yn cael ei ehangu neu ei blygu'n ddifrifol, a Gradd 5 dim ond lle mae llwythi mecanyddol uchel neu bwysedd uchel yn diystyru'r graddau masnachol pur.
C: Pa mor boeth y gellir defnyddio pob gradd?
Mae graddau masnachol pur fel arfer yn gyfyngedig i tua 300 C mewn gwasanaeth parhaus oherwydd bod cryfder yn disgyn ac mae ocsidiad yn cyflymu uwchlaw'r lefel honno. Mae gradd 5 yn cadw cryfder defnyddiol i tua 400 C, ac mae'r amrywiad rhyngosodol isel ychwanegol yn masnachu ychydig o gryfder i wella gwydnwch.
C: Pa safonau sy'n cwmpasu'r graddau hyn?
Mae ASTM B265 yn gorchuddio plât, dalen a stribed, mae ASTM B338 yn gorchuddio tiwb di-dor a thiwb wedi'i weldio, mae ASTM B348 yn gorchuddio bar a biled, mae ASTM B381 yn gorchuddio gofaniadau, ac mae ASTM F136 yn cwmpasu'r radd feddygol ychwanegol -isel-rhyngosodol Gradd 5. Mae niferoedd cyfatebol ASME SB yn berthnasol ar gyfer offer pwysedd.
