Titane de grade 4 (CP Grade 4) – Propriétés, applications et données techniques
Le titane de grade 4 est un titane commercialement pur (≈99,0 % Ti) présentant une très haute résistance à la corrosion, un faible poids et la plus haute résistance mécanique parmi les grades de titane commercialement pur (grades 1 à 4). Comparé aux grades 1 à 3, le grade 4 possède une résistance mécanique nettement supérieure grâce à une teneur en oxygène légèrement plus élevée, tout en conservant une bonne soudabilité et une longue durée de vie en environnements agressifs. Le grade 4 est fréquemment utilisé dans l'industrie chimique, le secteur maritime et offshore, les échangeurs de chaleur et les composants médicaux où le titane CP est requis, mais avec une résistance mécanique supérieure.
Propriétés du titane de grade 4
Le titane de grade 4 possède une structure HCP (hexagonal compact) et est non allié, mais présente une teneur plus élevée en éléments interstitiels (notamment l’oxygène) que les grades 1 à 3. Cela permet d’accroître la limite d’élasticité et la résistance à la traction, tout en conservant une très haute résistance à la corrosion. Ce matériau est soudable et est utilisé lorsqu’on souhaite allier résistance à la corrosion et performances mécaniques supérieures aux grades CP inférieurs.
- Type : Titane pur, non allié
- Pureté : ≈99,0 % Ti
- Structure : HCP (hexagonal compact)
- Désignations : Titane Grade 4, CP Grade 4, UNS R50700, Werkstoffnr 3.7065, ASTM B265, ASTM B348, ISO 5832-2 (applications médicales), AMS 4902
Avantages
- Résistance mécanique la plus élevée parmi les grades de titane commercialement pur (Grades 1 à 4)
- Très haute résistance à la corrosion en milieux chlorés et en eau de mer
- Faible poids – environ 45 % plus léger que l’acier
- Bonne soudabilité et longue durée de vie en environnements agressifs
- Idéal pour des composants exigeant une résistance supérieure aux grades 1 à 3
Limitations
- Formabilité et ductilité inférieures à celles des grades 1 à 3
- Non trempable
- Résistance inférieure à celle des alliages de titane (par exemple, Grade 5 / Ti-6Al-4V)
Domaines d'application typiques
Industrie chimique
Tuyaux, réservoirs, vannes et composants utilisés dans des environnements de procédés corrosifs nécessitant une résistance élevée à la corrosion et une résistance mécanique accrue.
Secteur maritime & offshore
Composants de systèmes exposés à l’eau de mer, échangeurs de chaleur et équipements où la résistance mécanique et la résistance à la corrosion sont essentielles.
Énergie & échangeurs de chaleur
Tuyaux, plaques et composants de systèmes nécessitant une longue durée de vie en milieux chlorés et chimiques.
Technologie médicale
Composants et instruments pour lesquels le titane CP est souhaité, mais avec une résistance mécanique supérieure aux grades 1 à 3 (utilisation selon exigences et normes applicables).
Résistance à la corrosion
Le titane de grade 4 développe un film d’oxyde passif qui assure une protection efficace contre la corrosion dans la plupart des environnements oxydants et chlorés. Comme les autres grades CP, il est très résistant à l’eau de mer et à de nombreux environnements de procédés chimiques.
Environnements où le titane de grade 4 est performant :
- Eau de mer, froide et chaude
- Solutions de chlorures (ex. : NaCl, CaCl₂)
- Acides oxydants (ex. : acide nitrique)
- Acides organiques, solutions alcalines, peroxyde d’hydrogène
Environnements à éviter :
- Acide fluorhydrique (HF)
- Hautes températures dans les acides réducteurs (ex. : acide sulfurique chaud ou acide chlorhydrique)
- Chlorures métalliques très concentrés à haute température
Données techniques (état recuit)
| Limite d'élasticité (0,2 %) : |
~480–620 MPa |
| Résistance à la traction : |
~550–700 MPa |
| Allongement à la rupture : |
~15–20 % |
| Densité : |
~4,51 g/cm³ |
| Module d'élasticité : |
~105 GPa |
| Conductivité thermique : |
~16 W/m·K |
| Température maximale recommandée : |
≤300 °C (jusqu’à ~400 °C en courte durée) |
| Soudabilité : |
Très bonne – matériau d’apport recommandé : AWS A5.16 ERTi-4 |
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