ASTM B348を理解する
目次
冶金学、特にチタン合金の世界を掘り下げるとき、頻繁に浮上する一つの基準がある。 ASTM B348.エンジニアリング、医療、航空宇宙産業の関係者にとって、この規格はチタンとチタン合金の棒材とビレットの製造ガイドラインを提供する礎石です。この包括的なガイドでは、ASTM B348のニュアンス、様々なグレード、アプリケーションなどをご紹介します。
ASTM B348の概要
ASTM B348は米国材料試験協会(ASTM)による規格で、チタンおよびチタン合金の棒材およびビレットに対する要求事項を概説しています。この規格は、重要な用途に使用されるチタン製品の品質と一貫性を保証します。
主要な詳細
- スタンダード・タイトル ASTM B348 - チタンおよびチタン合金の棒鋼および鋼片の標準仕様書
- スコープ チタン棒鋼とビレットの化学組成、機械的特性、寸法公差について説明します。
- アプリケーション 航空宇宙、医療、海洋、工業分野で広く使用されている。
種類と構成 ASTM B348 チタン合金
ASTM B348に基づくチタン合金は様々なグレードに分類され、各グレードは特定の用途に合わせたユニークな化学組成を持っています。以下に、一般的なチタン等級、化学組成、主要特性の詳細な表を示します。
一般的な等級とその構成
| グレード | 構成 | プロパティ |
|---|---|---|
| グレード1 | Ti ≥ 99.5% | 低強度、高延性、優れた耐食性 |
| グレード2 | Ti≧99.2%、Fe≦0.3%、O≦0.25% | 強度と延性のバランスが良く、耐食性に優れる。 |
| グレード3 | Ti≧99.0%、Fe≦0.3%、O≦0.35% | グレード2より強度が高く、延性、耐食性に優れる。 |
| グレード4 | Ti≧99.0%、Fe≦0.5%、O≦0.4% | 市販の高純度グレードの中で最も強度が高く、延性、耐食性に優れる。 |
| グレード 5 (Ti-6Al-4V) | Ti, 6% Al, 4% V | 高強度、熱処理可能、優れた耐疲労性。 |
| グレード7 | Ti, 0.12-0.25% Pd | グレード2と同様だが、パラジウムにより耐食性が強化されている。 |
| グレード9（Ti-3Al-2.5V） | Ti, 3% Al, 2.5% V | 中強度、良好な溶接性、航空宇宙および工業用途に使用 |
| 11年生 | Ti, 0.12-0.25% Pd | 耐食性強化のためパラジウムを添加したグレード1と同様。 |
| 12年生 | Ti, 0.3% Mo, 0.8% Ni | 強度が高く、還元性および酸化性環境での耐食性に優れる。 |
| グレード23（Ti-6Al-4V ELI） | Ti、6% Al、4% V（超低格子間化合物） | 破壊靭性の向上、医療用インプラントに使用 |
ASTM B348 チタン合金の特性
機械的特性
チタン合金の機械的特性は、様々な用途における選択において重要な考慮事項です。下の表はASTM B348の各グレードの主要な機械的特性をまとめたものです。
| グレード | 降伏強度 (MPa) | 引張強さ (MPa) | エロンゲーション（%） | 硬度（HRC） |
|---|---|---|---|---|
| グレード1 | 170 | 240 | 24 | 50 |
| グレード2 | 275 | 345 | 20 | 65 |
| グレード3 | 380 | 450 | 18 | 80 |
| グレード4 | 485 | 550 | 15 | 90 |
| グレード5 | 895 | 950 | 10 | 35 |
| グレード7 | 275 | 345 | 20 | 65 |
| 9年生 | 620 | 720 | 15 | 40 |
| 11年生 | 170 | 240 | 24 | 50 |
| 12年生 | 438 | 550 | 18 | 75 |
| グレード23 | 825 | 900 | 15 | 30 |
耐食性
チタンの有名な耐食性は、その表面に形成される薄い酸化皮膜によるものです。そのため、海洋や化学処理のような過酷な環境での使用に理想的です。
密度と重量
チタン合金は、その高い強度対重量比で知られています。簡単に比較してみましょう：
| グレード | 密度 (g/cm³) |
|---|---|
| グレード1 | 4.51 |
| グレード2 | 4.51 |
| グレード3 | 4.51 |
| グレード4 | 4.51 |
| グレード5 | 4.43 |
| グレード7 | 4.51 |
| 9年生 | 4.47 |
| 11年生 | 4.51 |
| 12年生 | 4.54 |
| グレード23 | 4.43 |
ASTM B348チタン合金の用途
航空宇宙産業
チタン合金は、その優れた強度対重量比、耐食性、高温に耐える能力により、航空宇宙用途には欠かせないものです。
| 申し込み | グレード |
|---|---|
| 航空機フレーム | グレード5 |
| エンジン部品 | グレード5 |
| ファスナー | 9年生 |
| 着陸装置 | グレード23 |
医療分野
医療分野では、チタンの生体適合性と耐食性がインプラントや手術器具に理想的です。
| 申し込み | グレード |
|---|---|
| 股関節および膝関節インプラント | グレード23 |
| 歯科インプラント | グレード4 |
| 手術器具 | グレード1 |
海洋および産業用途
チタンは海水や工業用化学薬品に耐性があるため、海洋および工業用途の最良の選択となります。
| 申し込み | グレード |
|---|---|
| 海洋掘削リグ | グレード2 |
| 熱交換器 | 12年生 |
| 化学処理装置 | グレード7 |
仕様、サイズ、規格 ASTM B348
ASTM B348に基づくチタン棒とビレットは、多様な産業ニーズを満たすために様々なサイズと仕様があります。下記は一般的な仕様の詳細表です。
| 仕様 | レンジ |
|---|---|
| 直径（バー） | 0.25～10インチ |
| 長さ（バー） | 20フィートまで |
| 重量（ビレット） | 最大15,000ポンド |
| 公差 | ASTM B348に準拠 |
グレードと基準
ASTM B348には様々なグレードがあり、それぞれが組成と機械的特性に関する特定の規格に適合している。
| グレード | スタンダード |
|---|---|
| グレード1 | ASTM B348 |
| グレード2 | ASTM B348 |
| グレード5 | ASTM B348 |
| 9年生 | ASTM B348 |
| グレード23 | ASTM B348 |
サプライヤーと価格詳細
チタン合金を調達する際、信頼できるサプライヤーを選択することは非常に重要です。以下の表は、著名なサプライヤーとその価格についてです。
| サプライヤー | グレード | 価格（USD/kg） |
|---|---|---|
| チタン工業株式会社 | グレード2 | $30 |
| VSMPO-AVISMA | グレード5 | $50 |
| ATIメタルズ | グレード23 | $70 |
| RTIインターナショナル・メタルズ | 9年生 | $45 |
| 宝吉チタン工業株式会社 | グレード4 | $35 |
ASTM B348チタン合金の長所と短所
どの材料にも長所と短所があります。ここではASTM B348チタン合金の長所と短所を比較します。
メリット
- 高い強度重量比： チタン合金は比較的軽量でありながら卓越した強度を持ち、航空宇宙や医療用途に理想的です。
- 耐食性： チタンは様々な環境下でも腐食に強く、長寿命と信頼性を保証します。
- 生体適合性： 人体との適合性が高いため、医療用インプラントに適している。
制限事項
- コストだ： チタン合金はスチールやアルミニウムのような他の金属に比べて高価である。
- 機械加工性： チタンは機械加工が難しく、特殊な工具や技術を必要とします。
- 空室状況 広く使用されている一方で、高品位チタン合金は複雑な製造工程のため、リードタイムが長くなる可能性があります。
詳細な比較と洞察
5年生と9年生：航空宇宙にとってどちらが良いか？
グレード5（Ti-6Al-4V）とグレード9（Ti-3Al-2.5V）は、どちらも航空宇宙分野で人気がある。高強度と熱処理性で知られるグレード5は、エンジン部品や機体などの重要部品に最適です。対照的に、溶接性が良く中程度の強度を持つグレード9は、油圧システムや機体によく使用される。グレード5は強度に優れるが、グレード9は形状に優れる。
能力および溶接特性。
医療用インプラントグレード23とグレード4の比較
医療用インプラントでは、破壊靭性と耐疲労性を向上させる超低空げき格子のため、グレード4よりもグレード23（Ti-6Al-4V ELI）が好まれることが多い。グレード4は市販の純チタンであり、優れた生体適合性を提供しますが、グレード23の強化された機械的特性には欠けます。従って、グレード23は一般的に人工股関節や人工膝関節のような高負荷のかかるインプラントに選択されます。
よくあるご質問
| 質問 | 答え |
|---|---|
| ASTM B348とは？ | ASTM B348はチタンとチタン合金の棒材と鋼片の標準仕様で、化学組成、機械的特性、寸法公差に関する要求事項を詳述しています。 |
| ASTM B348チタン合金はどのような産業で使用されていますか？ | これらの合金は、航空宇宙、医療、海洋、工業用途に広く使用されている。 |
| ASTM B348チタン合金の主な特性は何ですか？ | 高い強度対重量比、優れた耐食性、生体適合性などが主な特性である。 |
| グレード5のチタンはグレード9と比べてどうですか？ | グレード5は強度と熱処理性が高く、重要な航空宇宙部品に適しており、グレード9は溶接性と成形性に優れている。 |
| なぜグレード23のチタンが医療用インプラントに好まれるのですか？ | 超低位格子間化合物を含むグレード23は、優れた破壊靭性と耐疲労性を備えており、高負荷のかかる医療用インプラントに最適です。 |
結論
ASTM B348 は高品質のチタンとチタン合金の棒材と鋼片の生産に不可欠な規格です。様々なグレード、特性、用途を理解することは、特定のニーズに適した材料を選択するのに役立ちます。航空宇宙、医療、海洋、工業分野のいずれにおいても、ASTM B348チタン合金は比類ない性能、耐久性、信頼性を提供します。
各用途のユニークな要件と各グレードの特定の特性を慎重に考慮することにより、産業界はチタンの潜在能力を最大限に活用し、プロジェクトの成功と長寿命を確保することができます。
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