工业纯钛   (commercial pure titanium)

钛含量不低于98％、含有少量氧、氮、氢、碳、硅和铁等杂质的致密金属钛。氧、氮、碳、氢和硅属于间隙杂质元素，铁属于替代式β稳定元素。氧、氮、碳都能提高钛的室温抗拉强度，同时也会降低钛的塑性，因此钛中氧、氮、碳的含量都有比较严格的限制，特别是氧含量。氢在钛中的溶解度很小，氢与钛的反应是可逆的。氢对钛性能的主要影响表现为“氢脆”，当钛中氢含量达到一定量后，将会大大提高钛对缺口的敏感性，从而急剧地降低缺口试样的冲击韧性等性能。通常规定钛中氢含量不得超过0.015％。

表1为工业纯钛的化学成分。

钛的工业性生产始于20世纪40年代末期。1948年美国杜邦(Du-pont)公司生产出了第一批商业性海绵钛，从此开创了世界钛工业生产的历史。60年代初，中国开始工业纯钛的生产。产品有薄板、厚板、棒材、丝材、管材、锻件和铸件，已广泛用于电力、石油化工、制盐、冶金、化工、轻工、宇航、医疗器械等部门。

特性     工业纯钛的密度为4.51g／cm³，熔化温度范围为1640～1671℃，无磁性，导热系数较低。室温下的组织由α相组成(见钛合金相变)，也有少量的β相，β至α相的转变温度为890～920℃。工业纯钛具有密度低、强度高、易于熔焊和钎焊等优点。表2为工业纯钛的典型力学性能。优异的抗腐蚀性能是工业纯钛突出的特点之一，其在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，但在还原性介质中耐蚀性较差。

牌号       工业纯钛的典型牌号有：美国ASTM的Gr-1、Gr-2、Gr-3、Gr-4；日本JIS的classl、2、3；英国IMI的115、125、130、155、160；德国DIN的3.7025、3.7035、3.7055、3.7065。中国工业纯钛的材料牌号有变形工业纯钛TA1、TA2、TA3；铸造工业纯钛ZTAl、ZTA2、ZTA3。表1和表2分别给出了他们的化学成分和力学性能。

加工       工业纯钛一般应经过两次真空(其中至少一次是在真空白耗电极电弧炉中)熔炼，其铸件通常是在真空壳式炉中进行生产。

工业纯钛既可承受热加工，也可承受冷加工。由于钛加热时容易吸收氧、氢和氮，使塑性降低并使性能变坏，所以在加热时必须注意使炉内的气氛保持中性或微弱氧化性气氛，尽量避免采用还原性气氛，更不允许使用氢气加热。可在通常的设备上进行锻造、挤压、轧制和拉伸等加工，其热加工的温度范围为800～900℃。进行冷加工时，当冷加工率达到一定值(如30％～60％)时，应进行中间退火。

工业纯钛的切削性类似于奥氏体不锈钢，但由于钛的化学活性高、导热性差，对刀具表面有较高的粘结倾向，因此具体切削工艺与钢应有所区别。采用锋利的工gorlg刀具、大进给量、较低的切削速度和溶油性冷却液，以及刚性强的工夹具，能顺利地进行切削加工。工业纯钛适合于各种焊接，焊缝区有极好的流动性。焊接方法很多，工业上应用最广泛的是氩气保护电弧焊。

用途      由于工业纯钛具有较好的综合性能和优异的耐蚀性能，使它成为许多工业部分不可缺少的结构材料。而作为生物植入材料，自60年代以来，已在临床上得到广泛应用。在所有的常用植入金属材料中，钛的生物相溶性好，而且由于其密度和弹性接近人骨，又无磁性，因而在不锈钢、钴铬钼合金和钛三大金属植入物材料中，钛是最有发展前途的一种生物工程材料。钛的应用已解决了许多重大工程技术难题，促进了科技进步，带来了明显的经济效益，而钛的优异性能和巨大潜力，又展示了其应用的更广阔的前景。