Alliage de titane
Caractéristiques techniques
Bien que la résistance mécanique du titane à température normale soit assez élevée, il perd près de deux fois sa résistance lorsque la température augmente jusqu'à 250 °C. Les alliages de titane permettent de compenser cette perte. Le titane se distingue par sa remarquable résistance à la corrosion. La résistance à la corrosion est évaluée par la perte par mètre carré de surface.
| Résistance à la corrosion | Perte en poids par 1 mètre carré | Score |
|---|---|---|
| Extrêmement résistant | Moins de 0,001g | 1 |
| Très persistant | 0,001 - 0,005 | 2 |
| 0,005 - 0,01 г | 3 | |
| Stable | 0,01 - 0,05 г | 4 |
| 0,05 - 0,1 г | 5 | |
| Persistance satisfaisante | 0,1 - 0,3 г | 6 |
| Légèrement résistant | 0,3 - 1,0 г | 7 |
| 1 - 5,0 г | 8 | |
| Instable | Plus de 5 g | 9 |
Lors d'essais comparatifs de corrosion en atmosphère industrielle et marine, il a été constaté que les alliages d'aluminium, les aciers inoxydables, les alliages cuivre-nickel et l'alliage Inconel présentaient des signes visibles de corrosion sur une période de cinq ans, alors que la plaque de titane ne perdait pas son brillant initial. Cette résistance à la corrosion est due à un film d'oxyde passif à la surface du métal qui protège le métal du contact avec un agent agressif.
Le titane est particulièrement résistant à la corrosion en présence d'oxygène. Par exemple, sous aération, le titane est presque imperméable à la corrosion dans l'acide formique à n'importe quelle concentration jusqu'à une température de 100°C, alors qu'il se corrode rapidement dans une solution d'acide formique à 25% sans aération.
Alliages TITAN
Les alliages de titane se caractérisent par leur composition chimique précise, leur fabrication méticuleuse et l'absence d'impuretés. Les alliages de titane sont classés dans les catégories suivantes :
| α-alliages | Pseudo-α-alliages | Alliages α +β | Alliages pseudo-β | Alliages β |
|---|---|---|---|---|
| BT1 | OT4 | VT-6 | VT16 | 4201 |
| VT1-0 | OT4-0 | VT3-1 | VS-6 | |
| VT1-00 | OT4-1 | VT-14 | ||
| VT5 | OT4-2 | VT-16 | ||
| VT5-1 | AT-2 | BT-22 | ||
| 4200 | AT-3 | |||
| AT-4 | ||||
| BT20 |
Modes de recuit des alliages TITAN
| Nuance de titane | Températures de recuit des produits en feuilles | Températures pour produits longs | Mode de recuit |
|---|---|---|---|
| VT1-00 | 520 - 540 | 670 - 690 | --- |
| VT1-0 | 520 - 540 | 670 - 690 | --- |
| VT5 | --- | 800 - 850 | --- |
| VT5-1 | 700 - 750 | 800 - 850 | --- |
| OT4-0 | 590 - 610 | 690 - 710 | --- |
| OT4-1 | 640 - 660 | 740 - 760 | --- |
| OT4 | 660 - 680 | 700 - 760 | --- |
| OT4-2 | 700 - 730 | 840 - 860 | --- |
| VT20 | 700 - 800 | 700 - 800 | --- |
| AT2 | 600 - 650 | 650 - 700 | --- |
| AT3 | 800 - 850 | 800 - 850 | --- |
| AT4 | 850 - 870 | 850 - 870 | --- |
| TS5 | 760 - 780 | 760 - 780 | --- |
| VT6C | 750 - 800 | 750 - 800 | --- |
| VT6 | 750 - 800 | 750 - 800 | --- |
| VT3-1 | --- | 870 - 920 600 - 650 |
Recuit isotherme : chauffage à 870-920°C, temps de maintien, refroidissement à 600-650°C Transfert dans un autre four, temps de maintien 2h, refroidissement à l'air |
| VT3-1 | --- | 870 - 920 650 - 600 |
Double recuit, 550 - 600 °C, temps de maintien 2 - 5 heures. Pour les pièces de puissance - recuit à 650 °C, refroidissement à l'air. |
| VT14 | 740-760 790-810 640-600 | 740-760 790-810 640-660 | Recuit isotherme : chauffage jusqu'à 790-810 °C, temps de maintien, refroidissement avec le four, transfert dans un autre four jusqu'à 640-660 °C, temps de maintien ½ heure, refroidissement à l'air. |
| VT16 | 730 - 770 | 770 - 790 | Refroidissement avec le four à une vitesse de 2 - 4 °C pendant 1 minute, jusqu'à 550 °C, refroidissement à l'air |
| VT22 | 740 - 760 | 680 - 800 | Refroidissement contrôlé par le four à une vitesse de 2 - 4 °C/ minute, jusqu'à 350 °C, refroidi à l'air |
| VT15 | 790 - 810 | 790 - 810 | --- |
| TS6 | 790 - 810 | 790 - 810 | --- |
| BT23 | 740 - 750 | 740 - 750 | --- |
Durcissement du TITAN : alphasing, nitruration, carburation
Pendant le traitement thermique du titane, une couche dite "alpha" se forme à la surface des produits semi-finis en raison de l'interaction active du titane chaud avec l'oxygène et l'azote.
| Nuance d'alliage | Teneur en oxygène de la couche altérée mg/cm2 | Profondeur de la couche altérée (mm) |
|---|---|---|
| VT-1 | 2,8 | 0,8 |
| OT-4 | 1,5 | 0,2 |
| VT3-1 | 2,5 | 0,6 |
| ВТ-5 | 4,2 | 2,0 |
| BT-6 | 2,2 | 0,6 |
| VT-9 coulé | 7,3 | 0,8 |
| Nuance d'alliage | Profondeur de nitruration | Dureté de surface kgf/mm2 |
|---|---|---|
| WT-1 | 0,06 - 0,08 | 750 - 850 |
| VT3-1 | 0,04 - 0,05 | 700 - 750 |
| VT-5 | 0,08 - 0,1 | 750 - 800 |
| VT-8 | 0,12 - 0,14 | 700 - 750 |
| VT-14 | 0,14 - 0,16 | 750 - 850 |
Nitruration des alliages de titane
Les applications de nitruration augmentent la résistance à la chaleur et surtout à l'usure et à l'abrasion. La technique la plus courante pour la nitruration est le chauffage de produits semi-finis dans une atmosphère d'azote pur à une température de 850 - 950°C. Si l'alliage contient de l'aluminium ou du zirconium, la vitesse et la profondeur de nitruration augmentent, jusqu'à une profondeur de 0,2 mm.
Ledurcissement au carbure (cémentation) est une méthode efficace pour durcir les alliages de titane. Elle est réalisée dans un mélange avec du charbon actif sous vide ou dans une atmosphère d'un mélange d'argon 5% de monoxyde de carbone, de méthane ou de propane... Le traitement dans une atmosphère d'un mélange gazeux conduit à une saturation en hydrogène, ce qui réduit la ductilité du titane. Le traitement au charbon de bois prend 24 à 48 heures mais entraîne une carburation plus profonde.
Éponge de titane
Composition chimique de l'éponge de titane obtenue par réduction du Ti Cl4 par différentes méthodes
| Élément | Séparation sous vide | Magnésium avec lixiviation au sel | Sodium avec lixiviation au sel |
|---|---|---|---|
| N | 0,015 | 0,015 | 0,1 |
| H | 0,005 | --- | 0,05 |
| Fe | 0,12 | 0,1 | 0,06 |
| C | 0,02 | 0,025 | 0,02 |
| Cl | 0,12 | 0,2 | 0,2 |
| Mg | 0,08 | 0,05 | --- |
| O | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
Il se caractérise par la précision de sa composition, la rigueur de sa fabrication et de son traitement et l'absence d'impuretés.
Furnizor
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