야금, 특히 티타늄 합금의 세계를 탐구할 때 자주 등장하는 한 가지 표준은 다음과 같습니다. ASTM B348. 엔지니어링, 의료 및 항공우주 산업에 종사하는 사람들에게 이 표준은 티타늄 및 티타늄 합금 바 및 빌릿의 생산에 대한 지침을 제공하는 초석입니다. 이 종합 가이드에서는 ASTM B348의 뉘앙스, 다양한 등급, 적용 분야 등을 살펴봅니다.
ASTM B348 개요
ASTM B348은 티타늄 및 티타늄 합금 막대 및 빌릿에 대한 요구 사항을 설명하는 미국 재료 시험 협회(ASTM)의 사양 표준입니다. 이 표준은 중요한 애플리케이션에 사용되는 티타늄 제품의 품질과 일관성을 보장합니다.
주요 세부 정보
- 표준 제목: ASTM B348 - 티타늄 및 티타늄 합금 바 및 빌릿의 표준 사양
- 범위: 티타늄 바 및 빌릿의 화학적 조성, 기계적 특성 및 치수 공차를 다룹니다.
- 애플리케이션: 항공우주, 의료, 해양, 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
유형 및 구성 ASTM B348 티타늄 합금
ASTM B348에 따른 티타늄 합금은 다양한 등급으로 분류되며, 각 등급은 특정 용도에 맞는 고유한 화학 성분을 가지고 있습니다. 아래에는 일반적인 티타늄 등급, 화학 성분 및 주요 특성에 대한 자세한 표가 나와 있습니다.
공통 성적과 그 구성
| 등급 | 구성 | 속성 |
|---|---|---|
| 1등급 | Ti ≥ 99.5% | 낮은 강도, 높은 연성, 우수한 내식성 |
| 2등급 | Ti ≥ 99.2%, Fe ≤ 0.3%, O ≤ 0.25% | 강도와 연성의 균형이 우수하고 내식성이 뛰어납니다. |
| 3등급 | Ti ≥ 99.0%, Fe ≤ 0.3%, O ≤ 0.35% | 2등급보다 높은 강도, 우수한 연성, 내식성 |
| 4학년 | Ti ≥ 99.0%, Fe ≤ 0.5%, O ≤ 0.4% | 시판되는 순수 등급 중 가장 높은 강도, 우수한 연성, 내식성 |
| 5등급(Ti-6Al-4V) | Ti, 6% Al, 4% V | 고강도, 열처리 가능, 우수한 내피로성, 항공 우주에 사용됨 |
| 7학년 | Ti, 0.12-0.25% Pd | 2등급과 유사하지만 팔라듐으로 인해 내식성이 강화되었습니다. |
| 9등급(Ti-3Al-2.5V) | Ti, 3% Al, 2.5% V | 중간 강도, 우수한 용접성, 항공 우주 및 산업 응용 분야에 사용됨 |
| 11학년 | Ti, 0.12-0.25% Pd | 1등급과 유사하지만 팔라듐이 추가되어 내식성이 강화되었습니다. |
| 12학년 | Ti, 0.3% Mo, 0.8% Ni | 우수한 강도, 환원 및 산화 환경에서의 우수한 내식성 |
| 23등급(Ti-6Al-4V ELI) | Ti, 6% Al, 4% V(엑스트라 로우 인터스티셜) | 의료용 임플란트에 사용되는 골절 인성 개선 |
ASTM B348 티타늄 합금의 특성
기계적 특성
티타늄 합금의 기계적 특성은 다양한 응용 분야에서 티타늄 합금을 선택할 때 중요한 고려 사항입니다. 아래 표에는 다양한 ASTM B348 등급의 주요 기계적 특성이 요약되어 있습니다.
| 등급 | 항복 강도(MPa) | 인장 강도(MPa) | 연신율(%) | 경도(HRC) |
|---|---|---|---|---|
| 1등급 | 170 | 240 | 24 | 50 |
| 2등급 | 275 | 345 | 20 | 65 |
| 3등급 | 380 | 450 | 18 | 80 |
| 4학년 | 485 | 550 | 15 | 90 |
| 5학년 | 895 | 950 | 10 | 35 |
| 7학년 | 275 | 345 | 20 | 65 |
| 9학년 | 620 | 720 | 15 | 40 |
| 11학년 | 170 | 240 | 24 | 50 |
| 12학년 | 438 | 550 | 18 | 75 |
| 23학년 | 825 | 900 | 15 | 30 |
내식성
티타늄의 유명한 내식성은 표면에 형성되는 얇은 산화물 층 때문입니다. 따라서 해양이나 화학 처리 환경과 같은 열악한 환경에서 사용하기에 이상적입니다.
밀도 및 무게
티타늄 합금은 무게 대비 강도가 높은 것으로 알려져 있습니다. 다음은 간단한 비교입니다:
| 등급 | 밀도(g/cm³) |
|---|---|
| 1등급 | 4.51 |
| 2등급 | 4.51 |
| 3등급 | 4.51 |
| 4학년 | 4.51 |
| 5학년 | 4.43 |
| 7학년 | 4.51 |
| 9학년 | 4.47 |
| 11학년 | 4.51 |
| 12학년 | 4.54 |
| 23학년 | 4.43 |
ASTM B348 티타늄 합금의 응용 분야
항공우주 산업
티타늄 합금은 뛰어난 중량 대비 강도, 내식성, 고온을 견디는 능력으로 인해 항공우주 분야에 없어서는 안 될 소재입니다.
| 애플리케이션 | 등급 |
|---|---|
| 항공기 프레임 | 5학년 |
| 엔진 구성 요소 | 5학년 |
| 패스너 | 9학년 |
| 랜딩 기어 | 23학년 |
의료 분야
의료 분야에서 티타늄은 생체 적합성과 내식성이 뛰어나 임플란트 및 수술 도구에 이상적입니다.
| 애플리케이션 | 등급 |
|---|---|
| 고관절 및 무릎 임플란트 | 23학년 |
| 치과 임플란트 | 4학년 |
| 수술 기구 | 1등급 |
해양 및 산업 애플리케이션
티타늄은 바닷물 및 산업용 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나 해양 및 산업 분야에 가장 적합한 소재입니다.
| 애플리케이션 | 등급 |
|---|---|
| 해양 시추 장비 | 2등급 |
| 열교환기 | 12학년 |
| 화학 처리 장비 | 7학년 |
사양, 크기 및 표준 ASTM B348
ASTM B348에 따른 티타늄 바 및 빌릿은 다양한 산업 요구를 충족하기 위해 다양한 크기와 사양으로 제공됩니다. 아래는 일반적인 사양에 대한 자세한 표입니다.
| 사양 | 범위 |
|---|---|
| 지름(막대) | 0.25~10인치 |
| 길이(막대) | 최대 20피트 |
| 무게(빌릿) | 최대 15,000파운드 |
| 허용 오차 | ASTM B348 기준 |
성적 및 표준
ASTM B348은 다양한 등급을 포함하며, 각 등급은 구성 및 기계적 특성에 대한 특정 표준을 충족합니다.
| 등급 | 표준 |
|---|---|
| 1등급 | ASTM B348 |
| 2등급 | ASTM B348 |
| 5학년 | ASTM B348 |
| 9학년 | ASTM B348 |
| 23학년 | ASTM B348 |
공급업체 및 가격 세부 정보
티타늄 합금을 소싱할 때는 신뢰할 수 있는 공급업체를 선택하는 것이 중요합니다. 아래 표에는 주요 공급업체와 권장 가격이 나와 있습니다.
| 공급업체 | 등급 | 가격(kg당 USD) |
|---|---|---|
| 티타늄 인더스트리 | 2등급 | $30 |
| VSMPO-AVISMA | 5학년 | $50 |
| ATI 금속 | 23학년 | $70 |
| RTI 국제 금속 | 9학년 | $45 |
| 바오지 티타늄 산업 주식회사 | 4학년 | $35 |
ASTM B348 티타늄 합금의 장단점
모든 소재에는 장단점이 있습니다. 여기에서는 ASTM B348 티타늄 합금의 장점과 한계를 비교합니다.
장점
- 높은 중량 대비 강도 비율: 티타늄 합금은 상대적으로 가벼우면서도 강도가 뛰어나 항공우주 및 의료 분야에 이상적입니다.
- 내식성: 티타늄은 다양한 환경에서도 부식에 강해 수명과 신뢰성을 보장합니다.
- 생체 적합성: 인체와의 호환성으로 인해 의료용 임플란트에 적합합니다.
제한 사항
- 비용: 티타늄 합금은 강철이나 알루미늄과 같은 다른 금속에 비해 가격이 비쌉니다.
- 기계 가공성: 티타늄은 가공이 까다롭고 전문적인 도구와 기술이 필요합니다.
- 가용성: 널리 사용되지만 고급 티타늄 합금은 복잡한 생산 공정으로 인해 리드 타임이 길어질 수 있습니다.
자세한 비교 및 인사이트
5등급과 9등급: 항공우주 분야에 더 적합한 등급은?
5등급(Ti-6Al-4V)과 9등급(Ti-3Al-2.5V)은 모두 항공우주 분야에서 인기가 높습니다. 높은 강도와 열처리성으로 알려진 5등급은 엔진 부품 및 기체와 같은 핵심 부품에 이상적입니다. 반면 용접성이 우수하고 강도가 중간 정도인 9등급은 유압 시스템과 기체에 주로 사용됩니다. 5등급이 우수한 강도를 제공하는 반면, 9등급은 더 나은 형태를 제공합니다.
능력과 용접 특성.
의료용 임플란트: 23등급과 4등급 비교
의료용 임플란트의 경우, 간극이 매우 낮아 골절 인성 및 피로 저항성을 향상시키는 23등급(Ti-6Al-4V ELI)이 4등급보다 선호되는 경우가 많습니다. 상업적으로 순수한 티타늄인 4등급은 생체 적합성이 뛰어나지만 23등급의 향상된 기계적 특성이 부족합니다. 따라서 일반적으로 고관절 및 무릎 교체와 같은 고강도 임플란트에는 23등급이 선택됩니다.
자주 묻는 질문
| 질문 | 답변 |
|---|---|
| ASTM B348이란 무엇인가요? | ASTM B348은 티타늄 및 티타늄 합금 바 및 빌릿에 대한 표준 규격으로, 화학 성분, 기계적 특성 및 치수 공차에 대한 요구 사항을 자세히 설명합니다. |
| 어떤 산업에서 ASTM B348 티타늄 합금을 사용하나요? | 이러한 합금은 항공우주, 의료, 해양 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다. |
| ASTM B348 티타늄 합금의 주요 특성은 무엇인가요? | 높은 중량 대비 강도, 우수한 내식성, 생체 적합성이 주요 특성 중 일부입니다. |
| 5등급 티타늄과 9등급 티타늄은 어떻게 다른가요? | 5등급은 강도와 열처리성이 높아 중요한 항공우주 부품에 적합하며, 9등급은 용접성과 성형성이 우수합니다. |
| 의료용 임플란트에 23등급 티타늄이 선호되는 이유는 무엇인가요? | 매우 낮은 간극을 가진 23등급은 우수한 골절 인성과 피로 저항성을 제공하여 고응력 의료용 임플란트에 이상적입니다. |
결론
ASTM B348 은 고품질 티타늄 및 티타늄 합금 바 및 빌릿 생산에 있어 중요한 표준입니다. 다양한 등급, 특성 및 용도를 이해하면 특정 요구 사항에 적합한 소재를 선택하는 데 도움이 됩니다. 항공우주, 의료, 해양, 산업 등 어떤 분야에서든 ASTM B348 티타늄 합금은 탁월한 성능, 내구성, 신뢰성을 제공합니다.
각 애플리케이션의 고유한 요구 사항과 각 등급의 특정 특성을 신중하게 고려함으로써 산업계는 티타늄의 잠재력을 최대한 활용하여 프로젝트의 성공과 수명을 보장할 수 있습니다.
