Rendimiento de resistencia y dureza del titanio comercialmente puro y su idoneidad para aplicaciones estructurales de carga pesada-
El titanio comercialmente puro (CP-Ti, normalmente clasificado en grados como Grado 1 a Grado 4 según el contenido de impurezas y el nivel de oxígeno) exhibe un perfil distintivo de resistencia y dureza que varía según su grado.
En términos dedureza, ya que el CP-fundido o recocido-Ti generalmente tiene una dureza Brinell (HB) que oscila entre 80 y 150. El grado 1 (el grado más dúctil y de menor-resistencia) tiene una HB de alrededor de 80 a 100, mientras que el grado 4 (la mayor-resistencia entre los grados puros comerciales) puede alcanzar una HB de 130 a 150, que es notablemente más baja que el del acero de alta-resistencia (por ejemplo, acero de aleación templado y revenido con HB que a menudo supera los 300) o aleaciones de titanio (como Ti-6Al-4V con HB alrededor de 300).
Pararesistencia a la tracción, CP-Ti de grado 1 tiene un límite elástico de aproximadamente 170 a 240 MPa y una resistencia máxima a la tracción de 240 a 300 MPa; CP-Ti de grado 4, con mayor contenido de oxígeno (un elemento fortalecedor de solución-sólida), alcanza un límite elástico de 480 a 550 MPa y una resistencia máxima a la tracción de 550 a 620 MPa. Sin embargo, incluso el grado de titanio puro comercial más fuerte no cumple con los requisitos mecánicos de las estructuras de carga pesada-. Los componentes de carga-pesada (p. ej., vigas de puentes, marcos de maquinaria pesada, estructuras de soporte de carga principal-aeroespacial) normalmente exigen límites elásticos superiores a 600 MPa y una excelente resistencia a la fatiga bajo cargas cíclicas. La resistencia absoluta relativamente baja del CP-Ti, junto con su módulo elástico más bajo (aproximadamente 110 GPa, aproximadamente la mitad que el acero), conduce a una deformación elástica excesiva bajo cargas pesadas, lo que compromete la estabilidad estructural y la precisión dimensional. De este modo,El titanio comercialmente puro no puede satisfacer las demandas de aplicaciones estructurales de cargas pesadas-; en cambio, para tales escenarios se prefieren las aleaciones de titanio (p. ej., Ti-6Al-4V con un límite elástico superior a 860 MPa) o aceros de alta resistencia.
Plasticidad, tenacidad del titanio comercialmente puro y su comportamiento de fragilidad a bajas temperaturas
El titanio comercialmente puro cuenta con una excelenteplasticidad y durezaen su rango de servicio de temperatura-ambiente. En estado recocido, el CP-Ti Grado 1 puede alcanzar un alargamiento de rotura del 20% al 30% y una reducción del área del 40% al 60%, lo que permite embutición profunda, forjado y otros procesos de conformado complejos sin agrietarse. CP-Ti de grado 4, a pesar de su mayor resistencia, todavía mantiene un alargamiento respetable del 10% al 15%, equilibrando resistencia y formabilidad. En términos de tenacidad, el CP-Ti tiene una alta tenacidad a la fractura (KIC) de 50–80 MPa·m^(1/2) en estado recocido, que es significativamente mayor que la de muchas aleaciones frágiles y garantiza resistencia a la fractura frágil repentina bajo impacto o cargas dinámicas.
En cuanto al desempeño enbajas temperaturas, el titanio comercialmente puro no presenta fragilidad en frío, una ventaja fundamental sobre los aceros al carbono (que tienden a volverse quebradizos por debajo de su temperatura de transición dúctil{0}}frágil, normalmente entre -20 grados y -40 grados). CP-Ti conserva buena ductilidad y tenacidad incluso a temperaturas extremadamente bajas (como temperaturas criogénicas de -253 grados, cerca del punto de ebullición del hidrógeno líquido). Por ejemplo, a -196 grados (temperatura del nitrógeno líquido), el CP-Ti de grado 2 aún mantiene un alargamiento superior al 15 % y no muestra una disminución significativa en la tenacidad al impacto. Esto se atribuye a la estructura cristalina hexagonal compacta (HCP) del titanio, que, si bien tiene menos sistemas de deslizamiento que los metales cúbicos centrados en el cuerpo (BCC) a temperatura ambiente, experimenta un mayor movimiento de dislocación y capacidad de deformación a bajas temperaturas sin el mecanismo de fragilización observado en los aceros BCC (por ejemplo, segregación de los límites de grano o fractura por escisión). Por lo tanto,El titanio comercialmente puro no se vuelve quebradizo en entornos de baja-temperatura.y se utiliza ampliamente en ingeniería criogénica, como equipos de almacenamiento y transporte de gas natural licuado (GNL) y componentes criogénicos aeroespaciales.
