• Ti Grade 2 (純鈦 Grade 2) 是一種無合金的商業純鈦，具有中等強度和優異的耐腐蝕性，是四個主要商業純鈦等級之一。Grade 2 鈦因為其出色的抗氧化性、優良的加工性和生物相容性，被廣泛應用於多個行業，如化學工業、海洋工程和醫療器械。

1. 化學成分

Ti Grade 2 的化學成分如下：

• 鈦 (Ti)：餘量（約 99.2%）
• 氧 (O)：≤ 0.25%
• 鐵 (Fe)：≤ 0.30%
• 碳 (C)：≤ 0.08%
• 氮 (N)：≤ 0.03%
• 氫 (H)：≤ 0.015%

鈦 Grade 2 的高純度確保了其優越的耐腐蝕性和良好的延展性，而微量的氧、氫、碳、氮和鐵會影響合金的強度和可加工性。

2. 主要特點

• 優異的耐腐蝕性：Grade 2 在多數腐蝕性環境中，如鹽水、濕氣和多種化學品中，表現出極高的耐蝕性，特別適合海洋和化工行業。
• 中等強度：相比於其他鈦合金（如 Ti-6Al-4V），Ti Grade 2 的強度適中，但在純鈦中它擁有相對較好的強度重量比。
• 良好的延展性和可加工性：具有良好的冷加工性能，可以通過沖壓、拉伸、彎曲等方式進行加工，適合用於製造各種結構和管道產品。
• 優良的生物相容性：Grade 2 鈦在生物醫學領域中常被用作植入物材料，因其與人體組織相容，不會引發排異反應。
• 低密度和輕量：鈦的密度為 4.51 g/cm³，約為鋼的一半，因此用於要求輕量化的應用中非常理想。

3. 機械性能

Ti Grade 2 的機械性能相對穩定，以下是一些典型的性能數據：

• 抗拉強度 (Tensile Strength)：345 MPa 至 450 MPa
• 屈服強度 (Yield Strength)：275 MPa 至 380 MPa
• 延展率 (Elongation)：20-30%
• 硬度：約為 Rockwell B 70-75

這些性能數據顯示 Ti Grade 2 在具備良好的延展性和韌性的同時，保持了足夠的強度，能夠應對多數工業應用中的要求。

4. 耐腐蝕性能

Ti Grade 2 以其優異的耐腐蝕性而著稱，這主要得益於鈦在氧氣或水中的自發氧化形成的緻密氧化層，這層氧化層能保護材料免受進一步的腐蝕。

• 海水環境：在鹽水環境中，Ti Grade 2 表現出極高的耐腐蝕性，適合用於海洋設備和船舶結構。
• 化學工業：它對於多種酸（如硝酸、磷酸）、鹼和鹽類環境具有高度的抗腐蝕性，廣泛應用於化學加工設備中。
• 高溫耐氧化性：在 300°C 以下，Grade 2 具有出色的氧化穩定性，可用於高溫化工應用。

5. 加工性能

• 冷加工：Ti Grade 2 非常適合冷加工，如沖壓、拉伸和彎曲等過程，由於其延展性好，容易加工成複雜的形狀。
• 熱加工：在 540°C 至 815°C 的範圍內，Ti Grade 2 可以進行熱加工，這種加工方式能提升材料的延展性，但也需要適當的冷卻和潤滑以避免過度氧化。
• 機加工：機加工 Ti Grade 2 雖然比鋼和鋁難度稍高，但只需適當的工具和技術，仍能保持較高的加工精度。由於鈦的低導熱性，機加工時需要低切削速度和充分的冷卻液。
• 焊接：Ti Grade 2 具有良好的焊接性，適合各種焊接工藝，如 TIG（鎢極氬弧焊）和 MIG（熔化極氬弧焊），但需要嚴格控制氧氣進入以防止焊縫的氧化。

6. 應用領域

Ti Grade 2 因其優越的耐腐蝕性和輕量特性，在多個工業領域有廣泛的應用：

• 化學工業：製造耐腐蝕的反應器、換熱器、管道和閥門，適用於強腐蝕性化學品處理。
• 海洋工程：用於海洋結構、船舶部件、潛水設備，能在鹽水環境中提供長期的腐蝕保護。
• 醫療器械：由於其良好的生物相容性，常用於製造醫療植入物（如骨釘、骨板）以及手術器械。
• 航空航天：儘管 Grade 2 的強度不如合金鈦，但其輕量化和耐腐蝕性能使其適合用於航空器部件和管道系統。
• 建築和建設：在一些特殊的建築物中，鈦被用來製作屋頂、裝飾板和其他外部結構，因其耐用且不會被腐蝕。
• 熱交換設備：由於其出色的耐熱性和導熱性，Grade 2 常用於高溫化工處理和能源產業中的熱交換設備。

7. 熱處理

雖然 Ti Grade 2 的性能不依賴於像鈦合金那樣的複雜熱處理工藝，但適當的退火處理仍然可以改善材料的延展性和抗應力腐蝕開裂性能。退火過程通常在 650°C 至 760°C 之間進行。

8. 生物相容性與醫療應用

Ti Grade 2 在醫療領域中具有特殊的應用，由於其與人體組織良好的相容性，被用於製造骨科和牙科植入物。它不會引起過敏反應，也不會被體內的生物液體腐蝕，這使得它成為醫療器械和植入物的首選材料之一。

9. 優點與缺點

優點：

• 極高的耐腐蝕性，適用於惡劣環境。
• 低密度和輕量化，減輕設備重量。
• 良好的延展性和加工性能，適合多種加工方法。
• 出色的生物相容性，可用於醫療和生物技術應用。

缺點：

• 強度相對較低，無法承受極高負載的應用。
• 比鋼和鋁等常見材料昂貴，這限制了其在一些大規模應用中的使用。
• 對加工和焊接技術要求較高，尤其是在焊接過程中必須嚴格控制氧化。

總結

Ti Grade 2 是一種具有優異耐腐蝕性、輕量化特性和良好生物相容性的純鈦材料。它在許多要求耐腐蝕、高強度重量比和生物相容性的應用中，扮演著關鍵角色。無論是在化工、海洋工程還是醫療器械領域，Grade 2 都是一種高效且穩定的材料選擇。