Grados de titanio | Propiedades y usos de la Guía Fácil

El metal titanio es conocido por su excepcional relación resistencia-peso con el símbolo Ti. Los grados de titanio tienen diferentes propiedades y se utilizan en diferentes aplicaciones. Los grados de material de titanio del 1 al 4 son muy buenos resistentes a la corrosión, por lo que se utilizan en aplicaciones de procesos químicos. El titanio utilizado en la industria aeroespacial es de grado 5, que combina bajo peso y resistencia. El titanio de grado médico 2 tiene una excelente biocompatibilidad. Se utilizan diferentes tipos de titanio para diferentes industrias de servicios, aviación y aplicaciones de atención médica. ASTM B265 se utiliza para la calidad y uniformidad de la lista de aleaciones de titanio que tienen formas de láminas y placas. Mientras que ASTM B348 se utiliza para barras y palanquillas de titanio de calidad Esurance.

Composición del material de titanio

El metal titanio tiene una composición de material robusta: tiene 22 protones y electrones. El metal de titanio es liviano con un peso de 47.87 y tiene una estructura cristalina. Hay diferentes listas disponibles de aleaciones de titanio que incluyen elementos como vanadio, níquel y aluminio para diferentes variedades de aplicaciones.

Titanio en forma cruda.

¿Es el titanio flexible?

El titanio tiene la mejor comparación entre resistencia y flexibilidad, lo que lo hace moderadamente flexible. El material de titanio de grado Ti-6Al-4V tiene una alta flexibilidad en comparación con otros, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde se requiere flexibilidad.

¿Es el titanio una aleación?

Sí, hay una lista de aleaciones de titanio disponibles según las propiedades de los diferentes grados de titanio que se utilizan en aplicaciones específicas.

¿Es el titanio maleable?

Sí, el titanio es maleable, pero su maleabilidad depende de la composición de la aleación y de la técnica utilizada para procesarlo.

Cómo se hace el titanio

El metal de titanio se procesa reduciendo el tetracloruro de titanio en una estructura similar a una esponja de titanio a partir de magnesio. Este proceso se denomina proceso Kroll. De manera similar al proceso Kroll, el metal titanio también se puede procesar mediante el proceso Hunter en el que el tetracloruro de titanio se reduce con sodio.

Figura: Metal titanio.

Resistencia al calor

Los grados de metal de titanio y material de titanio son más conocidos por su resistencia al calor. Pueden mantener su integridad estructural a altas temperaturas. El metal titanio tiene un alto punto de fusión de 3034 grados.

Densidad

El metal titanio tiene la mitad de densidad que el acero. El bajo peso del metal de titanio y su alta resistencia lo hacen adecuado para aplicaciones aeroespaciales. El titanio puro tiene una densidad de 4.506 g/cm3.

Resistencia a la tracción

 Titanio ¿Qué tan fuerte?

Los diferentes grados de titanio tienen diferente resistencia a la tracción. En comparación con el grado de titanio puro que tiene 240-550 M pa (grado 1 a 4), el grado de titanio Ti-6Al-4V tiene una resistencia máxima de 900 M pa o incluso más.

Figura: Esfuerzo de tracción de diferentes gráficos de titanio a temperatura elevada

Categorías de titanio

Existen dos tipos de titanio en general.

Grados de titanio explicados

CP Titanium: titanio comercialmente puro

Incluye grados de material de titanio del 1 al 4. Estos grados de titanio, en comparación con otros, tienen menos elementos de aleación. Estos grados de titanio tienen una excelente resistencia a la corrosión y tienen resistencia y ductilidad en varios rangos.

Aleaciones a base de titanio

Estos grados de titanio, en comparación con otros, tienen altas propiedades mecánicas y tenacidad y se utilizan principalmente en aplicaciones médicas y aeroespaciales. Tienen elementos de aleación como aluminio, níquel y vanadio.

La tabla muestra la clasificación principal de la categoría de aleaciones de titanio.

Titanio CP

Titanio de grado 1

El titanio de grado 1 es el tipo más puro, con un 99.5 % de pureza. Posee buena conformabilidad, resistencia a la corrosión y soldabilidad. Este grado de titanio se utiliza en aplicaciones como contenedores químicos, componentes marinos e implantes médicos. Las normas ASTM B265 y ASTM B348 garantizan la uniformidad y la calidad de la fabricación. Este grado de titanio está disponible en diferentes formas, como barras, tubos y placas, según la aplicación. Más información sobre el titanio de grado 1.

Vídeo de YouTube del proceso de Kroll

Titanio de grado 2

El titanio de segunda calidad tiene un 99 % de pureza. Este grado de titanio es ligeramente más resistente que el grado 1. Posee alta resistencia a la corrosión, buena conformabilidad y soldabilidad. Este titanio también se conoce como titanio de grado médico y se utiliza en aplicaciones marinas. Las normas ASTM B265 y ASTM B348 garantizan la uniformidad y la calidad de la fabricación. Este grado de titanio está disponible en diferentes formas, como barras, tubos y placas, según la aplicación.

Titanio de grado 3

El metal de titanio de grado 3 tiene 98 por ciento de titanio y tiene más resistencia a la corrosión en comparación con el grado 1 y el grado 2. Este grado también se utiliza en aplicaciones aeroespaciales y marinas. Para la calidad Esurance se utilizan ASTM B265 y ASTM B348. Este grado de titanio está disponible en diferentes formas, como barras, placas de tubos, según la aplicación.

Titanio de grado 4

El titanio de cuarta ^calidad también contiene 0.5% de paladio, lo que le confiere una alta resistencia a la corrosión. Este grado de titanio es muy recomendable para su uso en plantas químicas, destilación y componentes marinos debido a la necesidad de una alta resistencia a la corrosión. Para garantizar la uniformidad y la calidad, se utilizan las normas ASTM B265 y ASTM B348.

Titanio de grado 7

El titanio metálico de grado 7 contiene entre 0.12 y 0.25 por ciento de paladio, 0.3 por ciento de hierro, 0.25 por ciento de oxígeno y algunos otros elementos. El grado 7 de titanio muestra una excelente resistencia a la corrosión, soldabilidad y propiedades de conformación. Estos grados de titanio, en comparación con otros, tienen una protección contra la corrosión muy alta, por lo que se utilizan en reactores químicos y aplicaciones de destino. Para la calidad Esurance se utilizan ASTM B265 y ASTM B348. Este grado de metal de titanio está disponible en diferentes formas, como tubos, placas, láminas, barras y otros.

Titanio de grado 11

El material de titanio de grado 11, también conocido como CP Ti-0.15Pd, tiene entre 0.2 y 0.4 por ciento de paladio. Tiene buena ductilidad, tenacidad al impacto y muy alta resistencia a la corrosión por grietas debido al alto contenido de paladio. ASTM B265 y ASTM B348 garantizan la uniformidad y calidad de fabricación. Este tipo se utiliza en intercambiadores de calor, proxenetas, conductos y procesadores de productos químicos de almacenamiento. Este grado de metal de titanio está disponible en diferentes formas, como tubos, placas, láminas, barras y otros.

Aleaciones comunes a base de titanio

Ti-6Al-4V Grado 5

Este tipo de titanio es titanio de alta resistencia y pertenece al grado de material de titanio alfa-beta. Se compone de un 4 por ciento de aluminio y un 4 por ciento de vanadio. Tiene baja densidad, resistencia y alta propiedad de corrosión. Este tipo de titanio se utiliza en componentes de aeronaves y estructuras de naves espaciales debido a que su propiedad de peso reducido contribuye a la eficiencia del combustible en aplicaciones aeroespaciales. También se utiliza en implantes médicos debido a su baja reactividad con el cuerpo humano, aplicaciones marinas y fabricación de equipos deportivos. El estándar común para barras y palanquillas de este tipo de grado de titanio es ASTM B348, mientras que para la forma forjada de este grado para aplicaciones de implantes quirúrgicos se utiliza el estándar ASTM F136.

Ti-5Al-2.5Sn - Grado 6

Este grado de titanio 5 por ciento de aluminio y 2.5 por ciento de estaño. Este tipo de titanio tiene buena resistencia, soldabilidad y resistencia a la corrosión debido a la presencia de estaño. Estas diversas aplicaciones lo hacen adecuado para diferentes aplicaciones como procesamiento químico, ingeniería marina y aplicaciones aeroespaciales. Para el seguro de calidad se utiliza ASTM B265 y ASTM B348. Está presente en forma de barras, láminas, placas, palanquillas y tubos.

Ti-3Al-2.5V - Grado 9

El tipo de aleación de titanio de grado 9 consta de un 2.5 por ciento de vanadio y un 3 por ciento de aluminio, lo que pertenece a la categoría de aleación alfa-beta. Este grado de material de titanio tiene propiedades combinadas que tienen un buen equilibrio entre soldabilidad, resistencia y resistencia a la corrosión. Este tipo de metal titanio se utiliza en procesos químicos, aplicaciones aeroespaciales, equipos deportivos y dispositivos biomédicos. La norma ASTM B265 se utiliza para formas de placas, láminas y tiras. Mientras que ASTM B348 se utiliza para palanquillas y barras.

Ti-0.3-Mo-0.8Ni - Grado 12

A diferencia de otras listas de aleaciones de titanio, este tipo tiene un 0.8 por ciento de níquel y un 0.3 por ciento de molibdeno. Contiene características combinadas de molibdeno y níquel. El molibdeno proporciona resistencia a la corrosión y mayor resistencia, mientras que el níquel mejora la tenacidad pero también mejora la resistencia a la corrosión. Se utilizan en diferentes aplicaciones dependiendo de las propiedades deseadas. La garantía de calidad y la consistencia de las propiedades pueden estandarizarse mediante ASTM B265 y B348. Está presente en forma de tubos, láminas, barras y placas.

Titanio en implantes biomédicos

Ti-10V-2Fe-3Al

Este grado de titanio, en comparación con otros, tiene un 10 por ciento de vanadio, un 2 % de hierro y un 3 % de aluminio. Este tipo de titanio pertenece a la categoría beta y tiene alta resistencia a la corrosión, resistencia al calor y resistencia. Este titanio en la industria aeroespacial se utiliza en el tren de aterrizaje de aviones. Este grado también se conoce como titanio de grado médico y se utiliza en instrumentos quirúrgicos e implantes ortopédicos. También debido a su propiedad de resistencia a la corrosión, se utilizan en equipos de procesamiento químico. Para calidad estándar se garantiza que se utilice ASTM B265 y ASTM B348. Están disponibles en forma de barras y palanquillas para la fabricación de sujetadores y conectores. También disponible en forma de placas, tubos y láminas para la industria aeroespacial y química.

Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr

Este grado de titanio, en comparación con otros, tiene muy alta resistencia, resistencia al calor y resistencia a la corrosión. Se compone de 5 por ciento de aluminio, 5 por ciento de vanadio, 5 por ciento de molibdeno y 3 por ciento de cromo. También cae en la categoría de aleaciones alfa beta. Este tipo de titanio en la industria aeroespacial se utiliza para fabricar componentes de motores y elementos estructurales. También se utiliza en aplicaciones militares porque puede sobrevivir en entornos hostiles. Debido a su alta resistencia a la corrosión, se puede utilizar en equipos de procesos químicos y en la industria marítima.

Figura que muestra tornillos de titanio y otros componentes.

Aleaciones Alfa de Titanio

Definición

Este grado de material de titanio se conoce como aleación alfa porque está compuesto de titanio en fase alfa. Esta aleación tiene principalmente estaño y aluminio como elementos de aleación principales. Las aleaciones alfa tienen soldabilidad, conformabilidad y alta resistencia a la corrosión en ambientes oxidantes. Tiene una microestructura de fase alfa de empaquetamiento cerrado hexagonal.

Utilizado en la fabricación de componentes aeroespaciales, procesamiento químico e implantes biomédicos.

Estándares

ASTM B265: Garantía de calidad de láminas y placas.

ASTM B348: se utiliza para garantizar la calidad de barras y palanquillas.

Formularios disponibles

Este tipo de titanio está disponible en forma de barras, palanquillas, placas, láminas y tubos.

Aleaciones de titanio beta

Las aleaciones de titanio beta son una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo en fase beta. Estas aleaciones tienen buena resistencia a la corrosión, alta relación resistencia-peso y buena formabilidad. Estos tipos de titanio también se utilizan en la industria aeroespacial, la industria automotriz y en implantes biomédicos. Se utilizan diferentes estándares para las aleaciones de beta titanio, algunos de ellos son ASTM B265, ASTM B348, ASTM B861, ASTM B862 y ASTM 136. Están disponibles en diferentes formas, como fundidos, forjados, alambres, barras, palanquillas, láminas, placas, tubos y tubería.

Tabla que muestra las propiedades de diferentes aleaciones de titanio.

Tratamiento térmico

El tratamiento térmico del titanio se realiza para cambiar la microestructura y mejorar las propiedades mecánicas del titanio y de los diferentes tipos de aleaciones de titanio. La resistencia, la dureza y la ductilidad pueden modificarse mediante un tratamiento térmico específico. Existen diferentes tratamientos térmicos, algunos de ellos se enumeran a continuación.

1. Recocido
2. Envejecimiento
3. Recocido Beta
4. Recocido de alivio de tensión
5. Recocido dúplex

Cómo elegir el grado correcto

Dependiendo del grado de aleaciones, cada grado tiene diferentes propiedades que lo hacen especial para una aplicación particular. Por lo tanto, se puede elegir el grado correcto comparando las propiedades de todos los grados disponibles. Se seleccionará el que tenga mejores propiedades para esa aplicación específica.

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Preguntas Frecuentes

Titanio Grado 2 vs Grado 5

El titanio de grado 2 es titanio comercialmente puro con excelente resistencia a la corrosión y soldabilidad, lo que lo hace adecuado para procesos químicos. El titanio de grado 5 (Ti-6Al-4V) es una aleación de aluminio y vanadio que tiene mayor resistencia y se usa ampliamente en aplicaciones aeroespaciales, médicas y de alto rendimiento. Esta aleación tiene mayor resistencia pero menor dureza en comparación con las aleaciones de Clase 2.

La aleación de titanio más resistente

El titanio de grado 5, también conocido como Ti-6Al-4V, es aclamado como una de las aleaciones de titanio más resistentes y más utilizadas. Compuesta por un 6 % de aluminio (Al) y un 4 % de vanadio (V), esta combinación de aleaciones ofrece robustez, baja presión y excelente resistencia a la corrosión. Encuentra una amplia aplicación en los sectores aeroespacial, médico e industrial, donde es crucial un delicado equilibrio entre fuerza y ​​peso.

ASTM F136 Titanio versus G23

El titanio ASTM F136 y el titanio G23 son aleaciones empleadas en diversas industrias. F136 es un implante quirúrgico que cumple con los rigurosos estándares ASTM de biocompatibilidad. Mientras tanto, el G23, utilizado en joyería corporal, posee una composición similar pero carece de regulaciones oficiales. El cumplimiento de pautas de aplicación específicas es imperativo para garantizar la seguridad y la calidad de su uso.

Distintos grados de tubos de titanio

Los tubos de titanio están disponibles en una variedad de grados, cada uno de ellos diseñado para una aplicación específica. Los grados más frecuentes para los tubos de titanio abarcan el grado 2 (puramente industrial), el grado 5 (Ti-6Al-4V, para fines médicos y aeroespaciales), el grado 7 (Ti-0.15Pd, resistente a la corrosión) y el grado 9 (Ti- 3Al-2.5V, de alta potencia). La elección del grado depende del rendimiento deseado para el uso previsto.