Ti-3Al-2.5V (Grade 12)
Introduction au Ti-3Al-2,5V (Grade 12)
Le Ti-3Al-2,5V, communément appelé titane Grade 12, est un alliage de titane à microstructure quasi-alpha renforcé par de faibles additions d’aluminium et de vanadium. Il offre une combinaison supérieure de résistance modérée, de grande soudabilité, d’excellente résistance à la corrosion et d’une formabilité améliorée, notamment en environnements chauds et marins.
Grâce à sa résistance et à son excellente tenue à la corrosion—en particulier en milieux acides, chlorurés et oxydants—le Ti-3Al-2,5V est largement utilisé pour les réseaux de tuyauterie industrielle, les échangeurs de chaleur et les composants marins. Les fabricants s’appuient sur des services d’usinage CNC et des procédés avancés pour produire des pièces en titane usinées CNC de haute qualité en Grade 12, avec des tolérances serrées pour des performances durables sur le terrain.
Propriétés chimiques, physiques et mécaniques du Ti-3Al-2,5V (Grade 12)
Composition chimique (typique)
Élément | Plage de composition (% masse) | Rôle clé |
|---|---|---|
Titane (Ti) | Équilibre | Élément de base, excellente résistance à la corrosion |
Aluminium (Al) | 2,5–3,5 | Stabilisateur alpha, augmente la résistance et la ductilité |
Vanadium (V) | 1,5–2,5 | Stabilisateur bêta, améliore la trempabilité et la résistance en fatigue |
Oxygène (O) | ≤0,25 | Renfort interstitiel |
Fer (Fe) | ≤0,30 | Élément résiduel |
Hydrogène (H) | ≤0,015 | Contrôlé pour éviter la fragilisation |
Propriétés physiques
Propriété | Valeur (typique) | Norme/condition d’essai |
|---|---|---|
Densité | 4,48 g/cm³ | ASTM B311 |
Plage de fusion | 1600–1650°C | ASTM E1268 |
Conductivité thermique | 7,2 W/m·K à 100°C | ASTM E1225 |
Résistivité électrique | 1,65 µΩ·m à 20°C | ASTM B193 |
Dilatation thermique | 8,5 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacité calorifique spécifique | 570 J/kg·K à 20°C | ASTM E1269 |
Module d’élasticité | 110 GPa | ASTM E111 |
Propriétés mécaniques (état recuit)
Propriété | Valeur (typique) | Norme d’essai |
|---|---|---|
Résistance à la traction | 620–725 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite d’élasticité (0,2 %) | 500–620 MPa | ASTM E8/E8M |
Allongement | ≥18 % | ASTM E8/E8M |
Dureté | 230–270 HB | ASTM E10 |
Résistance au fluage | Modérée | ASTM E139 |
Résistance à la fatigue | Bonne | ASTM E466 |
Caractéristiques clés du Ti-3Al-2,5V (Grade 12)
Haute résistance à la corrosion : excellentes performances en milieux oxydants et faiblement réducteurs, en particulier les chlorures, l’acide nitrique et l’eau de mer.
Excellente soudabilité et ductilité : le Grade 12 se soude proprement sans fissuration après soudage et conserve sa ductilité, ce qui le rend idéal pour les réservoirs, tuyauteries et structures marines.
Stabilité thermique et résistance à l’oxydation : adapté à un usage continu jusqu’à 400°C avec une forte stabilité de l’oxyde de surface.
Bonne aptitude au travail à froid et à chaud : sa formabilité supérieure rend le Grade 12 pratique pour les échangeurs de chaleur, brides et raccords nécessitant cintrage ou emboutissage profond.
Défis et solutions d’usinage CNC du titane Grade 12
Défis d’usinage
Tendance au grippage : comme d’autres alliages de titane, le Grade 12 adhère aux outils, surtout à température élevée, ce qui affecte l’état de surface et la précision.
Accumulation de chaleur : avec une conductivité thermique modérée (7,2 W/m·K), l’alliage génère une chaleur locale élevée à l’interface outil-pièce, réduisant la durée de vie des outils.
Retour élastique et faible module : le module d’élasticité de 110 GPa provoque un retour élastique notable sur les pièces à parois minces, impactant la précision en finition.
Usure des outils : bien qu’il soit moins dur que les Grades 5 ou 7, le comportement d’écrouissage du Grade 12 peut dégrader rapidement des outils non revêtus en cas de refroidissement insuffisant.
Stratégies d’usinage optimisées
Sélection des outils
Paramètre | Recommandation | Justification |
|---|---|---|
Matériau de l’outil | Carbure non revêtu ou CBN | Conserve une arête vive et une bonne résistance à la chaleur |
Revêtement | TiAlN ou TiSiN (PVD 3–5 µm) | Aide à prévenir le soudage des copeaux et le grippage |
Géométrie | Angle de coupe positif, arêtes rodées | Réduit la chaleur et la pression de coupe |
Vitesse de coupe | 20–50 m/min | Évite la surchauffe et l’usure excessive des outils |
Avance | 0,10–0,25 mm/tr | Favorise l’évacuation des copeaux et l’état de surface |
Lubrification | Émulsion soluble dans l’eau, ≥100 bar | Assure le contrôle thermique et l’évacuation des copeaux |
Paramètres de coupe du Ti-3Al-2,5V (Grade 12) (conformité ISO 3685)
Opération | Vitesse (m/min) | Avance (mm/tr) | Profondeur de passe (mm) | Pression du lubrifiant (bar) |
|---|---|---|---|---|
Ébauche | 20–30 | 0,15–0,20 | 2,0–3,0 | 80–100 (arrosage interne) |
Finition | 45–60 | 0,05–0,10 | 0,2–0,5 | 100–150 |
Traitement de surface des pièces en titane Grade 12
Le pressage isostatique à chaud (HIP) est appliqué aux pièces critiques afin d’éliminer les vides internes et d’augmenter la résistance à la fatigue et à la corrosion.
Le traitement thermique comprend un recuit à 700–760°C pour améliorer la ductilité et la stabilité dimensionnelle des pièces formées ou soudées.
Le soudage des superalliages permet des assemblages soudés robustes pour les récipients sous pression et les réseaux de tuyauterie chimique à l’aide d’un fil d’apport compatible.
Le revêtement barrière thermique (TBC) apporte une protection supplémentaire dans les échangeurs de chaleur et les systèmes eau de mer où l’oxydation et la formation de calamine sont des préoccupations.
L’usinage CNC permet la production à tolérances serrées de vannes, pièces de pompe et piquages de réservoir, avec une précision jusqu’à ±0,01 mm.
Électroérosion (EDM) par décharge électrique est efficace pour réaliser des micro-trous et des caractéristiques internes fines sans contrainte mécanique.
Le forage de trous profonds permet des perçages avec L/D > 30:1, une rectitude d’alésage inférieure à 0,3 mm/m et un Ra ≤ 1,6 µm dans les assemblages de systèmes chimiques.
Les essais matériaux incluent des essais de corrosion intergranulaire, la validation en traction, l’inspection microstructurale SEM et le contrôle par ultrasons des défauts.
Essais et analyses des matériaux
Les pièces en titane Grade 12 sont testées pour la résistance à la corrosion (ASTM G28), la résistance mécanique (ASTM E8) et l’intégrité des soudures via des méthodes de contrôle non destructif (CND/NDT) afin de répondre aux exigences de l’industrie et des clients.
Applications industrielles du Ti-3Al-2,5V (Grade 12)
Production d’énergie : utilisé dans les échangeurs de chaleur, récipients sous pression et condenseurs vapeur grâce à sa résistance à la corrosion et sa stabilité thermique.
Maritime : idéal pour les réseaux de tuyauterie et éléments structurels en eau de mer ou saumure.
Traitement chimique : résiste à l’attaque des milieux chlorés et acides, y compris l’hypochlorite et l’acide nitrique.
Défense : tubes et revêtements Grade 12 utilisés pour les systèmes de navire et les composants de propulsion nécessitant une endurance à la corrosion.
Équipements industriels : utilisés dans les raccords, réservoirs et pièces de systèmes sous pression exposés à des milieux de procédé agressifs.
Explorer les blogs associés
