供应 Ti31 钛棒 海洋工程船舶用钛材 高耐蚀 支持加工定制

一、产品详情

• 国标牌号：Ti31，对应国标体系 TA22；UNS R53532，美标 Titanium Grade 31

• 名义成分：Ti-3Al-1Mo-1Zr-0.6Ni（Ti-3Al-1.5Zr-1Mo-0.3Si 为板材常用表述，两者成分范围略有差异）

• 合金类型：近 α 型（Ti-Al-Zr-Mo-Ni 系）中强耐蚀钛合金，不可热处理强化，依靠退火调控性能

• 钛含量：余量，约 93%～97%

二、执行标准与交货状态

• 化学成分：GB/T 3620.1、GB/T 3620.2

• 棒材产品：GB/T 2965-2023

• 船舶海工专项：CB/T 3949-2021；管材 GJB 9579-2018

• 锻件：GB/T 16598、GJB 2744A、ASTM B381

• 棒材参照：ASTM B348、AMS 4928、GJB 2218A、MIL-T-4911

• 交货状态：

• M 退火态（700～750℃ 去应力退火，组织稳定，为主流标准供货）

• DA 双重稳定化退火态（深海/长期腐蚀工况）

• R 热加工（热锻/热轧）态

• 可选磨光态、车光棒（Ra≤3.2 µm）、精磨银亮棒、两端倒角

三、化学成分（GB/T 3620.1）

Al 2.5～3.5

Mo 0.5～1.5（0.8～1.2）

Zr 0.8～2.0（1.0～2.0）

Ni 0.3～1.0（0.6 左右）

Fe ≤0.15～0.20

Si ≤0.10～0.12（0.2～0.4 为板材表述）

C ≤0.08

O ≤0.12～0.15

N ≤0.05

H ≤0.015

其他单个 ≤0.10

杂质总和 ≤0.30

四、金相组织

• 完全退火态：等轴初生 α 相 + 少量断续晶间残余 β 相

• 双重退火态：球状等轴 α + 微量细片状次生 α，严控晶界脆性 Ti₂Ni 相析出

• β 相变温度：约 940～960℃，晶粒均匀细小，组织热稳定性好

五、物理性能

密度 4.43～4.51 g/cm³（取 4.50）

室温弹性模量 E ≈108 GPa

泊松比 0.32

剪切模量 ≈41 GPa

β 转变温度 940～960℃

导热系数 ≈7.5～7.8 W/(m·K)

电阻率 1.2 Ω·mm²/m

线膨胀系数（0～100℃） ≈11.0×10⁻⁶/℃

比热容 540 J/(kg·K)

熔化区间 ≈1610～1660℃

长期使用温度 ≤350℃，短时可达 400℃

磁性 完全无磁

热扩散率 ≈8.5 mm²/s

六、力学性能（退火供货态）

抗拉强度 Rm ≥590～635 MPa（≥637） σb 常取 ≥637

屈服强度 Rp0.2 ≥490 MPa σs≥490

断后伸长率 A ≥16%～18% 高塑

断面收缩率 Z ≥35% 高韧

冲击韧性 aK ≥588～590 kJ/m² 高冲击韧性

350℃屈服 Rp0.2 ≥295 MPa 高温性能

350℃/3000h 高温持久 ≥250 MPa 长期热稳定

断裂韧性 KIC ≥77 MPa·m¹/² 抗开裂

七、耐蚀性能（核心优势）

• 海水腐蚀速率 ≤0.001 mm/a，近零腐蚀，全海深（0～11000 m）稳定钝化

• 抗 Cl⁻ 点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC），≤180℃ 海水耐缝隙腐蚀

• 高温高压水环境抗吸氢/抗氢脆能力优良

• 焊缝区耐蚀性与母材差异 <5%

八、供货规格

• 棒材：轧制棒 Φ6～150 mm×≤10000 mm；锻制棒 Φ10～350 mm×1000～6000 mm（常见 Φ8～320 mm）

• 其他形态：圆饼 Φ100～1000 mm×30～600 mm、锻环 Φ50～1000 mm×10～150 mm、板块 10～200 mm、管材、丝材、增材制粉（Ti31 粉室温 Rm≈970 MPa）

• 表面状态：热锻黑皮、酸洗面、车光面、精磨银亮

• 尺寸公差：热锻棒 ±0.5～1.0 mm；精车/冷拔光棒 ±0.1～0.3 mm，不圆度≤公差之半；定尺偏差 +20 mm

• 长度：热加工态 300～6000 mm，退火态 300～2000 mm，支持定尺、倍尺

九、锻造/热加工工艺

工艺路线：两次真空自耗电弧炉熔炼（VAR）→ β 区高温开坯 → α+β 两相区多火次改锻/热轧 → 700～750℃ 退火 → 车光/磨光 → 无损探伤 → 定尺裁切

• 热加工温度区间：880～960℃，β 区开坯取 980～1030℃，α+β 两相区精锻取 780～930℃（常取 880～930℃），终锻温度约 700～750℃

• 退火：完全退火 870～900℃ 空冷；去应力退火 520～650℃（常用 650℃×2h/AC 或 700～750℃）；双重稳定化退火为 900℃/AC + 530℃ 长时间稳定化

• 关键控制：含 Ni 体系须严控晶界脆性 Ti₂Ni 相析出；间隙元素（O、H）控制严格（H≤0.015%）以防氢脆

十、加工优势

1. 耐蚀性突出：全海深抗 Cl⁻ 腐蚀，抗氢脆，寿命 30 年+，替代铜镍合金寿命提升一倍

2. 焊接性能：TIG/等离子/激光焊均可，焊缝强度系数 ≥0.90～0.92，无需焊后热处理，配套同材质 Ti31 焊丝

3. 高塑韧易成形：伸长率 ≥18%、Z≥35%，冷弯半径可 ≤2t，可折弯、冲压、冷拔

4. 不可热处理强化但组织稳定：无淬硬风险，性能一致性好，大截面均匀

5. 性价比高：合金元素精简，成本约为 TA5 的 80%、TC4 的 65%，低于 Ti75/Ti80

6. 综合性能好：无磁、低温不冷脆、密度低、轻量化，核电高温高压环境亦适用

十一、加工注意事项

• 切削：与 TC4 相近，需低切削速度、锋利刀具、充足冷却与刚性装夹

• 热加工窗口：加工温度区间相对窄，需严格控制，避免 Ti₂Ni 脆性相在晶界析出

• 氢脆防控：间隙元素与氢含量须严控（H≤0.015%），富氢工况需做表面防护

• 打磨禁忌：严禁用砂轮/钢丝刷打磨，防止铁污染与吸氢

十二、应用场景

• 船舶/舰船：海水输送管路、压载水系统、泵阀壳体与阀芯、管接头附件、甲板支撑结构

• 海洋工程：海水换热器、冷凝器、海水淡化蒸发器与管板、海洋平台构件、深海装备耐压件

• 核电：常温常压与高温高压设备部件、核电站海水冷却系统

• 石化：氯碱设备、含盐/弱氧化性盐溶液介质的反应器与管路

• 其他：跨海大桥拉索锚固件、水下机器人（ROV）承力件、航空/石化耐蚀结构件