التيتانيوم من الدرجة الرابعة هوأقوى درجة من التيتانيوم النقي تجاريًا (CP).ضمن عائلة التيتانيوم الخالي من السبائك. على عكس سبائك التيتانيوم (على سبيل المثال، الدرجة 5 Ti-6Al-4V)، فهو لا يحتوي على عناصر صناعة سبائك مضافة عمدًا - ويشتق أدائه من الخصائص المتأصلة للتيتانيوم، والتي تم تعديلها فقط عن طريق مستويات خاضعة للتحكم من الشوائب النزرة.
ميزتها الرئيسية تكمن في التوازنمقاومة استثنائية للتآكلوقوة متفوقةمقارنة بدرجات التيتانيوم CP الأخرى (الدرجات 1-3). فهو يحافظ على مقاومة البيئات القاسية مثل مياه البحر، والمحاليل الحمضية، والوسائط المكلورة، بينما يقدم أعلى قوة ميكانيكية بين أنواع التيتانيوم الخالي من السبائك. وهذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب المتانة والحماية من التآكل، بما في ذلك:
المعالجة الكيميائية: الأنابيب والصمامات والخزانات المقاومة للتآكل-.
الهندسة البحرية: المكونات الهيكلية المعرضة للمياه المالحة.
الصناعة الطبية: زراعة العظام (مثل جذع الورك) وتركيبات الأسنان، حيث يكون التوافق الحيوي والقوة أمرًا بالغ الأهمية.
يحتوي التيتانيوم من الدرجة 4 على الحد الأدنى من نقاء التيتانيوم99.0%، مع فرض قيود صارمة على عناصر الشوائب لضمان الأداء المتسق. ويوضح الجدول التالي التركيب الكيميائي النموذجي، المتوافق معأستم B265(معيار لوحة التيتانيوم، ورقة، وشريط):
الأكسجين هو الشوائب الأكثر تأثيرًا هنا: يحتوي التيتانيوم من الدرجة 4 على أعلى محتوى أكسجين بين درجات CP (يصل إلى 0.40%). إن إضافة الأكسجين الخاضعة للرقابة هذه مقصودة-فهي تعزز بشكل كبير قوة المادة دون المساس بمقاومتها الأساسية للتآكل.
تختلف صلابة التيتانيوم من الدرجة الرابعة بناءً على نوعيتهحالة المعالجة الحرارية(على سبيل المثال، الملدن بالكامل، والمشغول على البارد-) ومعيار الاختبار المستخدم. فيما يلي القيم النموذجية لحالة التوريد الأكثر شيوعًا:التيتانيوم الملدن بالكامل من الدرجة 4.
صلابة برينل (HB)
النطاق النموذجي:180-220 حصان
معيار الاختبار: ASTM E10
المنهجية: تستخدم كرة فولاذية قطرها 10 مم مع حمل بقوة 3000 كجم (كيلوجرام-).
صلابة روكويل
روكويل بي (HRB):85-90 ساعة
معيار الاختبار: ASTM E18
المنهجية: تستخدم كرة فولاذية قطرها 1/16 بوصة مع حمولة 100 كجم.
Rockwell C (HRC): لا يُنصح باستخدامه مع التيتانيوم من الدرجة الرابعة. صلابته منخفضة جدًا لإجراء قياسات دقيقة لـ HRC (عادةً<25 HRC).
صلابة فيكرز (HV)
النطاق النموذجي:190-230 فولت عالي
معيار الاختبار: ASTM E92
المنهجية: يستخدم إندينتر على شكل هرم ماسي بحمولة 1 كجم، وهو مثالي لقياس المعادن الناعمة نسبيًا مثل التيتانيوم CP.
تأثير العمل البارد: إذا خضع التيتانيوم من الدرجة 4 للعمل البارد (على سبيل المثال، الدرفلة، والطرق دون التلدين بعد المعالجة)، فيمكن أن تزيد صلابته بنسبة 15-25%. على سبيل المثال، قد ترتفع صلابة فيكرز إلى ~280 جهد عالي، ولكن هذا التحسن يأتي مع -مقايضة: انخفاض الليونة.
