Quelle est la résistance du titane de grade 2 ? Propriétés spécifiées expliquées
Dec 10, 2025
Qu'est-ce que le titane de grade 2
Le grade 2 est le grade non allié de référence, désigné UNS R50400 et couvert pour les produits tubulaires par ASTM B337 pour les tuyaux sans soudure, ASTM B338 pour les tubes soudés et sans soudure, ASTM B348 pour les barres et les billettes, ASTM B265 pour les tôles et les plaques et ASTM B381 pour les pièces forgées. Il s'agit de titane commercialement pur avec une teneur interstitielle contrôlée : oxygène 0,25 % max, fer 0,30 % max, carbone 0,08 % max, azote 0,03 % max et hydrogène 0,015 % max. La densité est d'environ 4,51 g/cm3 et le module d'élasticité d'environ 102 à 105 GPa, soit environ la moitié de celui de l'acier au carbone, c'est pourquoi la rigidité plutôt que la résistance régit souvent la conception.
Les propriétés minimales spécifiées
La résistance est indiquée comme un minimum et non comme une valeur typique, et les chiffres ci-dessous sont les valeurs inscrites dans les spécifications ASTM et ASME pour les formes de produits de grade 2.
| Propriété | Minimum spécifié | Commentaire |
|---|---|---|
| Résistance à la traction | 345 MPa (50 ksi) | Toutes les formes de produits standards |
| Rendement compensé de 0,2 % | 275 MPa (40 ksi) | Température ambiante |
| Élongation | 20% | Longueur de jauge de 50 mm |
| Oxygène | 0,25% maximum | Renforceur interstitiel principal |
| Hydrogène | 0,015% maximum | Contrôle du risque hydrure |
À titre de comparaison, le grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) est spécifié à 895 MPa en traction et 828 MPa en rendement avec 10 % d'allongement. Le grade 2 donne donc environ 40 % de la résistance à la traction du grade 5 à la même densité. Les valeurs réelles de l'usine pour le grade 2 se situent normalement entre environ 400 et 550 MPa en traction, les chiffres plus élevés provenant de températures à plus forte teneur en oxygène, de sorte qu'une spécification d'achat qui ne cite que le grade 2 peut recevoir un large éventail de résistances.
Ce que cela signifie dans la conception
La résistance pratique de grade 2 dans une pièce sous pression est déterminée par la contrainte admissible dans le code de conception, et non par le seul minimum de traction. ASME BPVC Section VIII, Division 1 répertorie les faibles valeurs admissibles pour le grade 2 précisément parce que le rapport entre la limite d'élasticité et la résistance à la traction est élevé et que le matériau est sensible à la vitesse de déformation. Lorsqu'une paroi mince est nécessaire, l'alliage peut être travaillé à froid : le laminage ou l'étirage à froid augmente la résistance à la traction dans la plage de 550 à 700 MPa, mais réduit également l'allongement et la ductilité, et la pièce finie doit être commandée dans un état qui indique le minimum réel, pas seulement la nuance.
Limites de fatigue, de dureté et de température
La dureté n’est pas une propriété acceptable pour le titane commercialement pur. Les barres laminées à chaud-se situent généralement dans la plage d'environ 120-160 HV, et une lecture de dureté est mieux utilisée comme contrôle de cohérence par rapport à une chaleur connue plutôt que comme prédicteur de résistance. En fatigue, les éprouvettes polies et lisses testées à 10 cycles de puissance 7 sont généralement rapportées à environ la moitié de la résistance à la traction, de l'ordre de 200 à 250 MPa pour le grade 2 ; les encoches, les soudures et la contamination de la surface coupent nettement cette figure, de sorte que les extrémités des soudures sont généralement habillées ou que le joint est situé à l'écart de la région de contrainte maximale. Pour un service continu, le grade 2 est normalement limité à environ 300 °C ; l'oxydation et la diffusion de l'oxygène dans la surface deviennent les problèmes déterminants au-dessus de cette température plutôt que la perte de résistance à la traction.
Foire aux questions
Q:Le grade 2 est-il plus résistant que l’acier doux ?
R : En termes de résistance à la traction, il est proche de l'acier de construction commun, mais à 4,51 g/cm3 contre 7,85 g/cm3, la résistance spécifique est bien plus élevée et les performances contre la corrosion ne sont pas comparables.
Q:Puis-je obtenir un niveau 2 plus fort sans changer de niveau ?
R : Oui, par écrouissage, mais l'allongement diminue. Spécifiez l'état d'écrouissage-à froid et la résistance minimale requise sur la commande plutôt que de vous fier uniquement à la qualité.
Q:Pourquoi le rapport rendement-sur-traction est-il important ?
R : Le grade 2 cède à environ 80 % de sa résistance à la traction, il a donc peu de réserve avant l'effondrement du plastique. Les codes de conception sous pression en tiennent compte avec une contrainte admissible réduite.
Q:À quelle température la 2e année peut-elle fonctionner ?
R : Le service continu est normalement limité à environ 300 C. Au-dessus de cette valeur, la prise d'oxygène-et le fluage réduisent la durée de vie utile de la pièce.
Q:La teneur en hydrogène affecte-t-elle la résistance ?
R : Cela affecte la robustesse. Au-dessus de la limite de 0,015 % spécifiée pour le grade 2, la précipitation des hydrures peut fragiliser le métal, particulièrement à basse température.
