La combinazione di un elevato rapporto resistenza/peso, eccellenti proprietà meccaniche e straordinaria resistenza alla corrosione rende i tipi di titanio la scelta ideale per numerose applicazioni critiche.
Poiché il comportamento allotropico del titanio consente di ottenere diverse variazioni della microstruttura attraverso variazioni nel trattamento termomeccanico, è possibile ottenere un'ampia gamma di proprietà e applicazioni con un numero minimo di tipi di titanio. Ciò vale in particolare per le leghe di titanio con struttura cristallina bifasica alfa più beta (a+ß).
Il tipo di titanio più diffuso è la lega alfa-beta Ti-6Al-4V. Questa lega di titanio è ben conosciuta e presenta un'elevata tolleranza alle variazioni nelle operazioni di lavorazione, anche se le sue caratteristiche di modellatura e formatura a temperatura ambiente sono relativamente scarse rispetto a quelle dell’acciaio e dell’alluminio. Poiché il Ti-6Al-4V presenta una tempra limitata in base alle dimensioni della sezione, viene comunemente utilizzato allo stato ricotto.
I titani commercialmente puri dei gradi 1, 2, 3 e 4 sono disponibili in barre e billette. Anche diverse leghe di titanio sono comunemente disponibili sotto forma di barre e billette, tra cui Ti-6Al-4V (gradi 5 e 24), Ti-5Al-2,5Sn (grado 6), Ti-0,2Pd (gradi 7 e 11), Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo (nota anche come BETA-C), Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-10V-2Fe-3Al (TIMETAL 10.2.3), Ti-4Al-4Mo-2Sn (IMI 550), Ti-4Al-4Mo-4Sn-0,5Si-0,1C (IMI 551), Ti-15Mo (IMI 205) e TIMETAL 100.
Le leghe di titanio disponibili in forma di fusione comprendono il titanio commercialmente puro dei gradi 2, 3 e 4, insieme al Ti-6Al-4V (gradi 5 e 24), al Ti-0,2Pd (grado 7), al Ti-5Al-2,5Sn (grado 6), Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (TIMETAL 15.3), TIMETAL 1100 e Ti-5,8Al-4Sn-3,5Zr-0,7Nb (IMI 834).
In base all'applicazione, le leghe di titanio possono essere suddivise in tre gruppi principali: leghe resistenti alla corrosione, leghe ad alta resistenza e leghe per alte temperature. Dal punto di vista della struttura, esistono tre tipi di leghe di titanio: leghe alfa, leghe alfa-beta e leghe beta o quasi-beta.
Tabella 1. Classificazione delle leghe di titanio
Classificazione
Gradi tipici / Leghe
Caratteristiche principali
Applicazioni tipiche
Titanio commercialmente puro
Gradi 1–4
Eccellente resistenza alla corrosione, buona formabilità
Lavorazioni chimiche, settore marittimo, settore medico
Leghe alfa
Ti-5Al-2,5Sn
Buona saldabilità, buone prestazioni alle alte temperature
Settore aerospaziale, applicazioni criogeniche
Leghe alfa-beta
Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo
Eccellente equilibrio tra resistenza, tenacità e resistenza alla corrosione
Settore aerospaziale, biomedico, navale
Leghe Beta / Near-Beta
Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15Mo, BETA-C
Resistenza molto elevata, buona temprabilità, eccellente formabilità
Carrelli di atterraggio per il settore aerospaziale, componenti ad alta resistenza
Questo articolo classifica il titanio in base ai suoi gradi di purezza commerciale e alle strutture delle leghe. Le guide correlate della serie “Titanio” trattano gli argomenti che ti serviranno come complemento a questo articolo. La guida “Proprietà del titanio” descrive in dettaglio la resistenza meccanica, la bassa densità e la resistenza alla corrosione che distinguono un grado dall’altro. "Specifiche del titanio" illustra i sistemi di designazione utilizzati per definire con precisione ciascun grado, mentre "Standard del titanio" definisce i quadri normativi che regolano tali designazioni nelle diverse regioni. Insieme, questi documenti collegano la classificazione dei gradi alle proprietà, alle designazioni e agli standard che ne stanno alla base.
I tipi di titanio si dividono in titanio commercialmente puro e leghe di titanio. In base all'applicazione, vengono raggruppati in tipi resistenti alla corrosione, ad alta resistenza e per alte temperature, mentre in base alla struttura vengono classificati come leghe alfa, alfa-beta e beta o quasi-beta.
Il Ti-6Al-4V, una lega alfa-beta, è il tipo di titanio più diffuso. È ben conosciuto, tollera le variazioni di lavorazione ed è più comunemente utilizzato allo stato ricotto.
Il titanio commercialmente puro è disponibile nei gradi 1, 2, 3 e 4, che si differenziano per i livelli di resistenza e purezza. Questi gradi vengono comunemente forniti sotto forma di barre e billette e sono apprezzati per la loro resistenza alla corrosione.
Le leghe di titanio per fusione comprendono i gradi commercialmente puri 2, 3 e 4, oltre al Ti-6Al-4V (gradi 5 e 24), al Ti-0,2Pd (grado 7), Ti-5Al-2,5Sn (grado 6), TIMETAL 15.3, TIMETAL 1100 e IMI 834.
Il Ti-6Al-4V presenta una tempra limitata in base alle dimensioni della sezione; pertanto, viene solitamente fornito e utilizzato allo stato ricotto per ottenere un equilibrio affidabile delle proprietà.