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チタンについて

チタンの比重は鉄とアルミの中間であり、軽い金属です。また比重の割には強度が高く、特にチタン合金は実用金属のなかでも最大クラスの比強度をもっています。チタンは耐食性に優れていますが、これはチタン材の表面に形成される酸化チタンの皮膜が強固であることにより、特に塩素イオンに対しては優れた耐食性を発揮します。しかしその反面、化学的に活性であるため、酸素や窒素と反応しやすいという一面もあります。その他欠点としては特に純チタンにおいては磨耗しやすいということがあげられます。またチタン及びチタン合金は非磁性の金属でもあります。

チタン材の種類

チタン材料は、主に純チタンとチタン合金の2種類に分けることが出来ます。純チタンはJIS1種、JIS2種などであり、チタン合金は代表的なものとしては、高力合金系のJIS60種(通称6-4合金と言われています。)やJIS61種(通称3-2-5合金と言われています。)、また15-3-3-3合金といったものがあり、耐食系合金としては、JIS11種、JIS12種(パラ入りチタン合金と言われています。)などがあります。

また、チタンの金属組織にはα相(稠密六方晶)といわれるものと、β相(体心立方晶)といわれる2種類があります。純チタンは常温ではα相であり、6-4合金はα相、β相両方を持つα-β合金です。また15-3-3-3合金は準安定のβ相をもつ、β合金です。

チタン材料の特性

チタンの比重は鉄とアルミの中間であり、軽い金属です。また比重の割には強度が高く、特にチタン合金は実用金属のなかでも最大クラスの比強度をもっています。チタンは耐食性に優れていますが、これはチタン材の表面に形成される酸化チタンの皮膜が強固であることにより、特に塩素イオンに対しては優れた耐食性を発揮します。しかしその反面、化学的に活性であるため、酸素や窒素と反応しやすいという一面もあります。その他欠点としては特に純チタンにおいては磨耗しやすいということがあげられます。またチタン及びチタン合金は非磁性の金属でもあります。

チタンの種類による材料の特性

純チタンと言われるものにはJIS1種、JIS2種、JIS3種、JIS4種などがありますが、材料の特性としては1種がもっともやわらかく、2種よりは3種とだんだん硬くなります。またチタンの純度は1種が最も高く2種、3種、4種とだんだん低くなっていきます。

また航空機などに使われることが多いJIS60種(64合金)は非常に高強力ですが、難削材であり、加工が難しく、歩留まりが悪くなりがちである、などの問題点があります。この加工性の問題に着目して開発されたのがβ系の15-3-3-3合金などであり、64合金とほぼ同等の強度を持ちながら、冷間での加工性は64合金より優れているのが特徴です。

チタンの硬度

よくチタンの硬度に関するお問い合わせをいただきますが、チタンは比強度などには優れていますが、それほど硬い金属ではありません。あくまで参考値程度のものですが、HV(ビッカース硬度)でJIS1種で110以下、JIS2種で110~155、JIS60種(64合金)で280以上程度になります。

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