Beta 21S 티타늄 합금 (Grade 21)

Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si 안정 β 형 합금

Grade 21 550°C 상시 사용 내산화성 순티타늄의 10배

Beta 21S(Grade 21) 의 조성은 Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si 로, 매우 안정한 β 형 티타늄(타이타늄) 합금입니다. 바나듐 대신 몰리브덴을 많이 넣어 내산화성과 내식성을 크게 높였고, 상온에서 롤로 눌러 얇게 펴는 가공(냉간 압연) · 상온에서 모양을 만드는 가공(냉간 성형)성이 좋습니다.

일정 온도에 두어 강도를 높이는 열처리(시효) 처리로 높은 강도에 이르며 용접성 · 고온 내산화성 · 내식성이 좋아, 항공기 유압 계통 · 연료 탱크 등 항공 구조에 이상적입니다. Mo · Nb 등 β 안정 원소가 많아 녹으면서 소재가 되는 전극을 쓰는 진공 용해로(진공 소모 아크로)에서 세 번 용해합니다. 판 외에 박 · 와이어 · 관 · 봉 · 단조품도 만듭니다.

합금 이름 읽는 법 — 맨 앞 원소 기호가 주성분, 뒤의 ‘숫자 + 원소 기호’가 섞은 원소와 그 함량(무게 %)입니다. 나머지는 모두 주성분입니다.

Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si = 티타늄(Ti) + 몰리브덴(Mo) 15% + 나이오븀(Nb) 2.7% + 알루미늄(Al) 3% + 규소(Si) 0.2%
Ti-6Al-4V = 티타늄(Ti) + 알루미늄(Al) 6% + 바나듐(V) 4%

숫자는 대표값이며, 실제 허용 범위는 규격이나 성적서에 정해져 있습니다. 티타늄은 Grade 번호로도 부릅니다. Beta 21S = Grade 21

다른 티타늄 합금보다 좋은 점

높은 압력에서도 강도 · 깨지지 않고 늘어나는 성질(소성)이 잘 맞게 유지됩니다.
냉간 · 가열한 상태에서 하는 가공(열간 가공)성이 뛰어나 75% 넘게 상온에서 모양을 바꾸는 것(냉간 변형)해도 가공 도중 가열해 다시 부드럽게 하는 처리(중간 풀림)이 필요 없습니다.
고온 성능이 좋아 550°C 에서 상시 사용할 수 있습니다.
내산화성이 공업용 순티타늄의 10배입니다.
유압유(작동유) 부식에 견디는 첫 고강도 합금입니다.

주요 용도 Applications

엔진실유압유 오염 가능성이 있는 엔진실 부품

터빈 엔진425°C 이상 터빈 엔진 부품

고온 관 · 선재고온 배관, 압력 선재

복합재알루미늄보다 복합재와 열팽창 궁합이 좋아 복합재의 주요 바탕재

화학 성분 wt%

티타늄 Beta 21S(Grade 21) 화학 성분(wt%)

원소					불순물 ≤
Mo	Al	Nb	Si	Ti	Fe	O	C	N	H	기타 원소
Mo	Al	Nb	Si	Ti	Fe	O	C	N	H	개별	합계
14.0-16.0	2.5-3.5	2.4-3.2	0.15-0.25	나머지	0.40	0.17	0.05	0.05	0.015	0.10	0.40

와이어 · 바 · 단조품 물성

Beta 21S (Grade 21) 와이어 · 바 · 단조품 물성

제품	상태	δ or d/mm	상온
			σ b /MPa	σ P0.2 /MPa	δ 5 /%	ψ/%	K IC /MPa·m 1/2
			σ b /MPa	≥
와이어	용체화	4.0-6.0	825-1000	—	≥12	≥35	—
바	용체화 + 시효	10-70	≥1250	≥1105	≥8	≥15	—
		＞75-100	≥1250	≥1105	≥8	≥15	—
			≥1250	≥1105	≥6	≥10	—
			—	—	—	—	≥60
		＞100-180	≥1250	≥1105	≥6	≥10	—
		＞100-180	—	—	—	—	≥60
단조	용체화 + 시효	≤100	≥1250	≥1105	≥8	≥15	—
			≥1250	≥1105	6 이상(형단조), 5 이상(자유단조)	≥10	—
			—	—	—	—	≥60