يتم تصنيف كل من الدرجة 2 والدرجة 3 على أنها تيتانيوم نقي تجاريًا (خالي من السبائك) وفقًا لمعايير ASTM B265 والمعايير الدولية الأخرى. وهي تشترك في نفس الطبيعة الأساسية للتيتانيوم عالي النقاء-، ولكن حدود تركيبها الكيميائي، وخاصة العناصر الخلالية، يتم التحكم فيها بشكل صارم على مستويات مختلفة. هذه الاختلافات التي تبدو صغيرة تحدد بشكل مباشر خصائصها الميكانيكية وقابليتها للتشكيل ومجالات التطبيق. فيما يلي مقارنة تفصيلية لخصائص تكوينها.
يعتمد كلا الصفين على Ti باعتباره المكون الرئيسي، مع نقاء تيتانيوم يزيد عن 99%. تكمن الاختلافات الرئيسية في العناصر الخلالية مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين والكربون والعنصر المتبقي من الحديد. ومن بين هذه العناصر، يعد محتوى الأكسجين هو المتغير الأكثر أهمية وتمثيلاً.
الأكسجين (س)هو العنصر الأكثر تأثيرا في التيتانيوم النقي تجاريا. بالنسبة للصف الثاني، يقتصر الحد الأقصى لمحتوى الأكسجين على 0.18%، بينما يتم زيادته إلى 0.25% للصف الثالث. يعمل الأكسجين كمقوي للمحلول الصلب- في التيتانيوم: حيث يؤدي ارتفاع محتوى الأكسجين إلى تحسين قوة الشد وقوة الخضوع والصلابة بشكل ملحوظ، ولكنه يقلل من الليونة والقابلية للتشكيل. هذا هو السبب الأساسي وراء تمتع الدرجة 3 بقوة أعلى ولكن أداء ثني وختم أقل من الدرجة 2.
النيتروجين (ن)له تأثير تقوية مماثل للأكسجين. كل من الدرجة 2 والصف 3 لهما نفس حد النيتروجين، بحد أقصى للمحتوى يبلغ 0.03%. ويعتبر النيتروجين أيضًا عنصر تقوية قويًا، لكن محتواه منخفض بشكل عام في الإنتاج الصناعي ولا يشكل فرقًا حقيقيًا بين الدرجتين.
الكربون (ج)هو عنصر متبقي مشترك. الحد الأقصى لمحتوى الكربون لكل من الدرجة 2 والصف 3 هو 0.10%. ضمن هذا النطاق، يكون للكربون تأثير ضئيل على الخصائص الأساسية للتيتانيوم النقي ولا يساهم في اختلاف الأداء بين الدرجتين.
الهيدروجين (ح)يجب أن يتم التحكم فيها بشكل صارم لتجنب تقصف الهيدروجين. كلا الصفين لهما نفس حد الهيدروجين، بحد أقصى 0.015%. محتوى الهيدروجين المنخفض يضمن صلابة جيدة ويتجنب التشقق أثناء المعالجة أو الخدمة.
الحديد (الحديد)هو العنصر المتبقي الرئيسي في سبائك التيتانيوم. الحد الأقصى لمحتوى الحديد لكل من الدرجة 2 والدرجة 3 هو 0.30%. كما أن الحديد يقوي التيتانيوم قليلاً، ولكن بما أن الحدود متطابقة فإن الحديد لا يسبب اختلافات بين الدرجتين.
باختصار، الصف 2 والصف 3 لهما أنظمة تركيب كيميائي متطابقة تقريبًا - والفرق الوحيد الحقيقي والمهم هو محتوى الأكسجين. يستخدم الصف 2 كمية أقل من الأكسجين للحفاظ على ليونة ممتازة، وقابلية التشكيل، والانحناء، وأداء الختم؛ تعمل الدرجة 3 على زيادة الأكسجين بشكل مناسب للحصول على قوة وصلابة أعلى، مع الحفاظ على قابلية المعالجة الجيدة.
هذا الاختلاف المتحكم فيه في التركيب يجعل الدرجة 2 مناسبة للأجزاء التي تتطلب سحبًا عميقًا وثنيًا وتشكيلًا معقدًا، بينما يتم استخدام الدرجة 3 في الأجزاء الهيكلية التي تتطلب قوة أعلى وصلابة معينة. يساعد فهم الاختلافات في تركيبها المستخدمين على اختيار درجة التيتانيوم الصحيحة لتصميم المواد ومعالجة الإنتاج والتطبيقات الهندسية.
