Vis en titane pur ou en alliage de titane : quelle est la différence ?
Feb 04, 2024
Vis en titane pur et en alliage de titane : les bases
Les vis en titane se répartissent en deux familles : le titane commercialement pur (CP), qui est essentiellement un métal non allié, et les alliages de titane, qui combinent le titane avec des éléments tels que l'aluminium, le vanadium, le molybdène et le niobium. Le choix affecte la résistance, la résistance à la corrosion, la durée de vie en fatigue, le coût et les normes auxquelles la fixation doit répondre. Cet article compare les deux familles afin que les acheteurs puissent spécifier la bonne vis pour le travail.
Composition chimique
| Matériel | Composition clé (% en poids) |
|---|---|
| CP Titane Grade 2 | Ti Supérieur ou égal à 99,2, Fe Inférieur ou égal à 0,30, O Inférieur ou égal à 0,25, C Inférieur ou égal à 0,08 |
| CP Titane Grade 4 | Ti Supérieur ou égal à 98,9, Fe Inférieur ou égal à 0,50, O Inférieur ou égal à 0,40, C Inférieur ou égal à 0,08 |
| Ti-6Al-4V (Niveau 5) | Al 5,5-6,5, V 3,5-4,5, Fe Inférieur ou égal à 0,40, O Inférieur ou égal à 0,20 |
| Ti-6Al-4V ELI (catégorie 23) | Al 5,5-6,5, V 3,5-4,5, Fe Inférieur ou égal à 0,25, O Inférieur ou égal à 0,13 |
Propriétés mécaniques comparées
| Matériel | Résistance à la traction (MPa) | Rendement de 0,2 % (MPa) | Allongement (%) |
|---|---|---|---|
| Grade 2 (recuit) | Supérieur ou égal à 345 | Supérieur ou égal à 275 | Supérieur ou égal à 20 |
| Grade 4 (recuit) | Supérieur ou égal à 550 | Supérieur ou égal à 483 | Supérieur ou égal à 15 |
| Grade 5 (recuit) | Supérieur ou égal à 895 | Supérieur ou égal à 828 | Supérieur ou égal à 10 |
| Grade 23 (recuit) | Supérieur ou égal à 860 | Supérieur ou égal à 795 | Supérieur ou égal à 10 |
Les valeurs suivent la norme ASTM B348 pour les barres et les tiges. Les alliages de titane à haute résistance peuvent dépasser la résistance à la traction de nombreux aciers de construction alliés tout en pesant seulement environ 60 % de plus, c'est pourquoi les fixations en titane sont la norme dans l'aérospatiale.
Différences pratiques de service
Les vis en alliage de résistance - supportent des charges de serrage plus élevées pour le même diamètre, ou autorisent des diamètres plus petits pour la même charge.
Résistance à la corrosion - Le titane CP résiste à la plupart des environnements chimiques et marins ; les alliages tels que Ti-6Al-4V sont similaires dans la plupart des milieux mais légèrement moins résistants dans certains acides réducteurs.
Galling - les deux familles gallent sous contact glissant ; Le placage au bisulfure de molybdène-ou à l'argent et aux composés antigrippant-sont recommandés pour l'assemblage fileté.
Les fixations en alliage Fatigue - offrent une résistance à la fatigue plus élevée, importante en cas de vibrations et de chargements cycliques.
Biocompatibilité - Les grades ELI (grade 23) sont spécifiés pour les vis à os et la fixation d'implants selon ASTM F136 et ISO 5832-3.
Formabilité et coût - Le titane pur est plus facile à déformer à froid et coûte moins cher ; les vis en alliage nécessitent souvent un frappement ou un usinage à chaud.
Comment choisir
Pour les fixations chimiques, marines et industrielles générales où la résistance à la corrosion est la priorité et les charges sont modérées, le titane CP Grade 2 ou Grade 4 est généralement suffisant et économique. Pour les fixations structurelles aérospatiales, les joints à haute résistance-et les applications sujettes à la fatigue, choisissez un alliage alpha-bêta tel que le Ti-6Al-4V, fourni selon ASTM F468 ou AMS 4967. Pour les implants chirurgicaux, utilisez le grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) selon ASTM F136 ou ISO 5832-3.
Foire aux questions
Les vis en titane pur sont-elles plus faibles que les vis en alliage de titane ?
Oui, dans la plupart des cas. Le titane CP de grade 2 a une résistance à la traction minimale d'environ 345 MPa, tandis que le Ti-6Al-4V recuit dépasse 895 MPa, c'est pourquoi des vis en alliage sont utilisées lorsque des charges de serrage plus élevées sont requises.
Les vis en titane pur peuvent-elles être utilisées dans l’eau de mer ?
Oui. Le titane CP résiste à la corrosion par piqûres et fissures dans l'eau de mer et est largement utilisé dans les fixations marines, souvent sans revêtement.
Pourquoi les vis en alliage de titane sont-elles préférées dans l'aérospatiale ?
Parce qu'ils combinent une résistance élevée, une faible densité et une excellente résistance à la fatigue, réduisant ainsi le poids structurel des cellules et des moteurs.
Les vis en titane nécessitent-elles une installation spéciale ?
Ils se grippent facilement, c'est pourquoi des composés antigrippants, un couple contrôlé et des outils en acier inoxydable ou en titane sont recommandés pour éviter le grippage lors de l'assemblage.
Quelle norme couvre les fixations en titane ?
ASTM F468 couvre les boulons, vis et goujons en métaux non ferreux, y compris le titane ; le stock de barres est fourni selon ASTM B348 et les vis d'implant selon ASTM F136 ou ISO 5832-3.
Les vis en alliage sont-elles disponibles dans des qualités médicales ?
Oui. Ti-6Al-4V ELI (grade 23) est la qualité d'implant standard, offrant une résistance élevée avec une ténacité à la fracture et une biocompatibilité supérieures.
