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TC3 （钛合金棒）百科

TC3 钛合金棒，简单说就是按中国钛合金牌号 TC3 生产的棒材，名义成分为 Ti-5Al-4V，属于 α+β 型钛合金。它不是纯钛，也不是最常见的 TC4（Ti-6Al-4V）。TC3 的铝含量比 TC4 低，因此强度略低，但塑性、韧性和焊接性通常稍好，常用于航空、化工、海洋等要求中等偏高强度、耐蚀、可焊的场合。

1. TC3 是什么牌号？

项目

内容

中国牌号

TC3

名义成分

Ti-5Al-4V

类型

α+β 型钛合金

常见产品

棒材、锻棒、轧棒、磨光棒

供应状态

热加工态、退火态、固溶时效态；棒材常用退火态

国外近似

近似 Ti-5Al-4V，但无完全等同的 ASTM Grade 牌号，不能直接等同于 TC4/Grade 5

特点

中高强、耐蚀、无磁、可焊、塑性韧性较好

使用温度

一般长期使用温度不超过 400℃，低温可用至 -196℃ 左右

TC3 与 TC4 的核心区别是：

TC3：Ti-5Al-4V，强度略低，塑韧性、焊接性稍好；

TC4：Ti-6Al-4V，强度更高，应用最广，标准体系最全。
所以 TC3 不能简单当作 TC4 使用，订货时要明确牌号。

2. 牌号与执行标准

TC3 钛合金棒常见标准体系如下：

标准

内容

GB/T 3620.1-2016

钛及钛合金牌号和化学成分，规定 TC3 成分

GB/T 3620.2

钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差

GB/T 2965-2023

钛及钛合金棒材，现行棒材标准，代替 GB/T 2965-2007

GJB 2218A-2008

航空用钛及钛合金棒材和锻坯规范

GJB 2744A

航空用钛及钛合金锻件规范

GB/T 228.1

金属材料室温拉伸试验

GB/T 229

金属材料夏比摆锤冲击试验

GB/T 231.1

金属材料布氏硬度试验

GB/T 5193

钛及钛合金加工产品超声检验方法

订货时一般要注明：牌号 TC3、状态、规格、执行标准、探伤级别、氧含量要求、质保书等。

3. 化学成分

按 GB/T 3620.1-2016，TC3 的典型化学成分如下：

元素

含量 wt%

4.5～6.0

3.5～4.5

≤0.30

≤0.15

≤0.10

≤0.05

≤0.20

≤0.015

其他单个

≤0.10

其他总和

≤0.40

余量

其中 Al 是 α 相稳定元素，起固溶强化作用；V 是 β 相稳定元素，改善塑性和热处理强化能力。O、N、H 属于间隙杂质，过高会降低塑性、韧性，甚至引起氢脆。

4. 力学性能详解

4.1 标准要求：退火态室温力学性能

以常见 GB/T 2965-2007 为例，TC3 退火态棒材的室温力学性能一般按直径分级要求。GB/T 2965-2023 可能有个别调整，实际以最新标准和质保书为准。

直径/mm

抗拉强度 Rm/MPa

屈服强度 Rp0.2/MPa

伸长率 A/%

断面收缩率 Z/%

冲击功 KU2/J

≤25

≥895

≥825

≥10

≥25

≥30

>25～50

≥865

≥800

≥8

≥20

≥30

>50～100

≥835

≥765

≥8

≥20

≥30

>100 或特殊要求

协商

可以看出，直径越大，冷却速度越慢，组织和性能均匀性越难保证，因此标准允许的强度下限会降低。

4.2 典型实测值：退火态

实际合格棒材通常高于标准下限，典型范围如下：

性能

典型值

抗拉强度 Rm

900～1050 MPa

屈服强度 Rp0.2

830～950 MPa

伸长率 A

10%～18%

断面收缩率 Z

25%～45%

冲击功 KU2

30～50 J

布氏硬度

HB 255～321

弹性模量

约 110 GPa

4.3 固溶时效态

TC3 属于可热处理强化的 α+β 钛合金。通过固溶+时效，强度可以提高，但塑性会下降，且大截面淬透性有限。

状态

Rm/MPa

Rp0.2/MPa

A/%

固溶时效

约 1100～1250

约 1000～1150

约 6～12

棒材通常以退火态供货，固溶时效态多用于特定零件，需供需双方协商。

4.4 高温性能

TC3 可在 400℃ 以下长期使用。400℃ 时典型强度大约为：

Rm：600～750 MPa

Rp0.2：500～650 MPa

A：12%～20%

温度继续升高，强度下降明显，抗氧化和蠕变性能也会变差。

5. 物理性能

项目

典型值

密度

约 4.44 g/cm³

弹性模量

约 110～115 GPa

泊松比

约 0.34

相变点

约 980～1000℃

热导率

约 6.5～7.5 W/(m·K)

线膨胀系数

约 8.5～9.5×10⁻⁶/K

比热容

约 560 J/(kg·K)

电阻率

约 1.6 μΩ·m

磁性

无磁

硬度

退火态 HB 255～321

6. 热处理与加工

退火

常用退火温度：750～800℃

保温 1～2 h，空冷或炉冷

目的：消除应力、稳定组织、获得良好综合性能

去应力退火

温度：550～650℃

保温 1～4 h，空冷

用于机加工、焊接后消除内应力

固溶时效

固溶：850～900℃，水淬

时效：480～560℃，4～8 h，空冷

可提高强度，但塑性下降，截面较大时效果受限

加工注意

导热差，切削易粘刀，建议低速、大进给、充分冷却；

焊接需氩弧焊、电子束焊或激光焊，并做好保护，防止氧化和吸氢；

热加工温度一般控制在 900～1000℃，避免超过 β 相变点导致晶粒粗大。

7. 主要应用

TC3 钛合金棒材常用于：

航空：机身框、梁、接头、紧固件、发动机压气机部件；

化工：反应器、换热器、泵阀、管道；

海洋：海水淡化、船舶、海洋平台；

医疗：部分植入件、器械，但医用更常用 TC4 ELI；

体育与消费品：高端运动器材、眼镜架等。

8. 订货与使用注意

不要与 TC4 混用：TC3 是 Ti-5Al-4V，TC4 是 Ti-6Al-4V，强度和标准不同。

明确状态：退火态 M、热加工态 R、固溶时效态 ST。

明确规格、直径、长度、表面状态：车光、磨光、酸洗、黑皮。

明确探伤要求：超声探伤级别、高低倍组织、氧含量、氢含量。

以最新标准质保书为准，尤其是 GB/T 2965 已更新到 2023 版，部分指标可能有调整。

一句话总结：TC3 钛合金棒是名义成分为 Ti-5Al-4V 的 α+β 型钛合金棒材，执行 GB/T 3620.1、GB/T 2965 等标准，退火态典型抗拉强度约 900～1050 MPa，屈服约 830～950 MPa，强度略低于 TC4，但塑韧性、焊接性和耐蚀性良好，适合 400℃ 以下的中高强耐蚀结构件。