La norme internationale ASTM sur les tuyaux sans soudure en titane et en alliage de titane fait référence aux alliages suivants, nécessitant le traitement suivant :
« Les alliages peuvent être fournis dans les conditions suivantes : Grades 5, 23, 24, 25, 29, 35 ou 36 recuit ou vieilli ; Grades 9, 18, 28 ou 38 travaillé à froid et détendu ou recuit ; Grades 9, 18, 23, 28 ou 29 transformé-état bêta ; et Grades 19, 20 ou 21 traité par solution ou traité par solution et vieilli. »
« Note Le matériau de grade 1-H est identique au grade numérique correspondant (c’est-à-dire grade 2H = grade 2), à l’exception de l’UTS minimum garanti plus élevé, et peut toujours être certifié comme répondant aux exigences de son grade numérique correspondant. Les grades 2H, 7H, 16H et 26H sont destinés principalement à l’utilisation dans les appareils à pression. »
« Les grades H ont été ajoutés en réponse à une demande d’une association d’utilisateurs basée sur son étude de plus de 5200 rapports d’essais commerciaux des grades 2, 7, 16 et 26, où plus de 99% ont satisfait à l’UTS minimum de 58 ksi. »
Le grade 1 est l’alliage de titane le plus ductile et le plus doux. Il constitue une bonne solution pour le formage à froid et les environnements corrosifs. L’ASTM/ASME SB-265 fournit les normes pour les feuilles et les plaques de titane commercialement pur. Grade 2 Titane non allié, oxygène standard. Grade 2H Titane non allié (Grade 2 avec 58 ksi minimum UTS). Grade 3 Titane non allié, oxygène moyen. Les grades 1 à 4 sont non alliés et considérés comme commercialement purs ou « CP ». En général, la résistance à la traction et la limite d’élasticité augmentent avec le numéro de grade pour ces grades « purs ». La différence dans leurs propriétés physiques est principalement due à la quantité d’éléments interstitiels. Ils sont utilisés pour des applications de résistance à la corrosion où le coût, la facilité de fabrication et de soudage sont importants. Le grade 5, également connu sous le nom de Ti6Al4V, Ti-6Al-4V ou Ti 6-4, à ne pas confondre avec le Ti-6Al-4V-ELI (grade 23), est l’alliage le plus couramment utilisé. Sa composition chimique est la suivante : 6 % d’aluminium, 4 % de vanadium, 0,25 % (maximum) de fer, 0,2 % (maximum) d’oxygène, le reste étant du titane. Il est nettement plus résistant que le titane commercialement pur (grades 1 à 4) tout en ayant la même rigidité et les mêmes propriétés thermiques (à l’exception de la conductivité thermique, qui est environ 60 % plus faible dans le Ti grade 5 que dans le Ti CP). Parmi ses nombreux avantages, il est traitable thermiquement. Ce grade est une excellente combinaison de résistance, de résistance à la corrosion, de soudure et de fabricabilité.
« Cet alliage alpha-bêta est l’alliage cheval de bataille de l’industrie du titane. L’alliage est entièrement traitable thermiquement dans des tailles de section allant jusqu’à 15 mm et est utilisé jusqu’à environ 400 °C (750 °F). Comme il s’agit de l’alliage le plus couramment utilisé – plus de 70 % de toutes les nuances d’alliage fondues sont un sous-grade de Ti6Al4V, ses utilisations couvrent de nombreuses utilisations aérospatiales de cellules d’avion et de composants de moteur, ainsi que d’importantes applications non aérospatiales dans les industries de la marine, de l’offshore et de la production d’énergie en particulier. »
« Applications : Pales, disques, anneaux, cellules d’avion, fixations, composants. Récipients, boîtiers, moyeux, pièces forgées. Implants biomédicaux. »
Généralement, le Ti-6Al-4V est utilisé dans des applications allant jusqu’à 400 degrés Celsius. Il a une densité d’environ 4420 kg/m3, un module d’Young de 120 GPa et une résistance à la traction de 1000 MPa. À titre de comparaison, l’acier inoxydable recuit de type 316 a une densité de 8000 kg/m3, un module de 193 GPa et une résistance à la traction de 570 MPa. L’alliage d’aluminium 6061 trempé a une densité de 2700 kg/m3, un module de 69 GPa et une résistance à la traction de 310 MPa, respectivement. Les spécifications standard du Ti-6Al-4V comprennent :
- AMS : 4911, 4928, 4965, 4967, 6930, 6931, T-9046, T9047
- ASTM : B265, B348, F1472
- MIL : T9046 T9047
- DMS : 1592, 1570
Le grade 6 contient 5% d’aluminium et 2,5% d’étain. Il est également connu sous le nom de Ti-5Al-2,5Sn. Cet alliage est utilisé dans les cellules d’avion et les moteurs à réaction en raison de sa bonne soudabilité, de sa stabilité et de sa résistance à des températures élevées. Le Grade 7 contient 0,12 à 0,25% de palladium. Ce grade est similaire au grade 2. La petite quantité de palladium ajoutée lui confère une résistance accrue à la corrosion par fissuration à basse température et à pH élevé. Le grade 7H est identique au grade 7 avec une résistance à la corrosion améliorée. Le grade 9 contient 3,0 % d’aluminium et 2,5 % de vanadium. Ce grade est un compromis entre la facilité de soudage et de fabrication des grades « purs » et la haute résistance du grade 5. Il est couramment utilisé dans les tubes d’avions pour l’hydraulique et dans les équipements sportifs. Le grade 11 contient 0,12 à 0,25% de palladium. Ce grade présente une résistance accrue à la corrosion. Le grade 12 contient 0,3 % de molybdène et 0,8 % de nickel. Les grades 13, 14 et 15 contiennent tous 0,5 % de nickel et 0,05 % de ruthénium. Le grade 16 contient 0,04 à 0,08 % de palladium. Cette qualité présente une résistance accrue à la corrosion. Le grade 16H contient de 0,04 à 0,08 % de palladium. Le grade 17 contient de 0,04 à 0,08 % de palladium. Ce grade présente une résistance accrue à la corrosion. Le grade 18 contient 3 % d’aluminium, 2,5 % de vanadium et 0,04 à 0,08 % de palladium. Ce grade est identique au grade 9 en termes de caractéristiques mécaniques. Le palladium ajouté lui confère une résistance accrue à la corrosion. Le Grade 19 contient 3% d’aluminium, 8% de vanadium, 6% de chrome, 4% de zirconium et 4% de molybdène. Le grade 20 contient 3 % d’aluminium, 8 % de vanadium, 6 % de chrome, 4 % de zirconium, 4 % de molybdène et 0,04 % à 0,08 % de palladium. Le grade 21 contient 15% de molybdène, 3% d’aluminium, 2,7% de niobium et 0,25% de silicium. Le grade 23, également connu sous le nom de Ti-6Al-4V-ELI ou TAV-ELI, contient 6 % d’aluminium, 4 % de vanadium et 0,13 % (maximum) d’oxygène. ELI signifie Extra Low Interstitial. La réduction des éléments interstitiels que sont l’oxygène et le fer améliore la ductilité et la résistance à la rupture, avec une certaine réduction de la résistance. Le TAV-ELI est l’alliage de titane pour implants médicaux le plus couramment utilisé. Les spécifications standard du Ti-6Al-4V-ELI comprennent :
- AMS : 4907, 4930, 6932, T9046, T9047
- ASTM : B265, B348, F136
- MIL : T9046 T9047
Le grade 24 contient 6% d’aluminium, 4% de vanadium et 0,04% à 0,08% de palladium. Le grade 25 contient 6% d’aluminium, 4% de vanadium et 0,3% à 0,8% de nickel et 0,04% à 0,08% de palladium. Les qualités 26, 26H et 27 contiennent toutes de 0,08 à 0,14 % de ruthénium. Le grade 28 contient 3 % d’aluminium, 2,5 % de vanadium et 0,08 à 0,14 % de ruthénium. Le grade 29 contient 6 % d’aluminium, 4 % de vanadium et 0,08 à 0,14 % de ruthénium. Les qualités 30 et 31 contiennent 0,3 % de cobalt et 0,05 % de palladium. Le grade 32 contient 5% d’aluminium, 1% d’étain, 1% de zirconium, 1% de vanadium et 0,8% de molybdène. Les qualités 33 et 34 contiennent 0,4 % de nickel, 0,015 % de palladium, 0,025 % de ruthénium et 0,15 % de chrome. La qualité 35 contient 4,5 % d’aluminium, 2 % de molybdène, 1,6 % de vanadium, 0,5 % de fer et 0,3 % de silicium. Le grade 36 contient 45 % de niobium. Le grade 37 contient 1,5 % d’aluminium. La nuance 38 contient 4 % d’aluminium, 2,5 % de vanadium et 1,5 % de fer. Cette nuance a été développée dans les années 1990 pour être utilisée comme revêtement de blindage. Le fer réduit la quantité de vanadium nécessaire comme stabilisateur bêta. Ses propriétés mécaniques sont très semblables à celles du grade 5, mais il possède une bonne aptitude au travail à froid, semblable à celle du grade 9.