Sono disponibili diversi sistemi di norme relative al titanio per la definizione delle leghe di titanio, delle loro denominazioni, delle composizioni chimiche e delle proprietà meccaniche. La comprensione di tali norme è fondamentale per selezionare, confrontare e qualificare il materiale più adatto a una determinata applicazione.
Come per altri metalli, le norme più importanti relative al titanio comprendono le norme statunitensi ASTM e SAE (in particolare le specifiche aerospaziali AMS), la norma europea Euronorm, la norma tedesca DIN, la norma giapponese JIS, la norma internazionale ISO, nonché i sistemi cinese GB e russo GOST.
Il titanio è in grado di subire notevoli cambiamenti nella microstruttura grazie alle variazioni nel trattamento termomeccanico. Di conseguenza, è possibile soddisfare un'ampia gamma di proprietà e applicazioni con un numero relativamente ridotto di gradi di titanio. In pratica, esistono circa 50 gradi principali di titanio che sono stati definiti e sono attualmente in uso, sebbene solo un paio di dozzine siano facilmente reperibili in commercio.
Le norme ASTM statunitensi relative al titanio riconoscono circa 40 tipi principali di titanio, di cui i tipi da 1 a 4 sono commercialmente puri (non legati). I gradi contemplati dall’ASTM, insieme ad altre leghe, vengono prodotti anche per soddisfare le specifiche aerospaziali e militari (SAE-AMS e MIL-T), nonché le norme ISO sul titanio, le Euronorm, le GOST e le norme giapponesi JIS sul titanio. Sebbene queste norme si sovrappongano in molti ambiti, non sono intercambiabili. Nel tentativo di adottare un approccio più globale alle norme sul titanio, la Società giapponese del titanio ha proposto sistemi unificati di specifiche.
La sfida principale relativa agli standard per il titanio non risiede nella mancanza di norme definite dagli organismi di normazione (SDO). Si tratta piuttosto del volume di specifiche dettagliate e individuali elaborate dalle aziende aerospaziali, che tendono a limitare i cicli di produzione. Ogni azienda aerospaziale mantiene le proprie specifiche, compresi i percorsi di lavorazione definiti, per cui un percorso di lavorazione consentito da un’azienda potrebbe non esserlo da un’altra.
Questa situazione porta a una produzione in piccoli lotti. Il materiale prodotto in eccesso può essere immagazzinato, ma può essere utilizzato solo da un’azienda che accetti le specifiche. Inoltre, tale materiale è spesso sovraqualificato per l’uso industriale generale, poiché ha già superato i requisiti di garanzia della qualità altamente dettagliati dell’industria aerospaziale. Per lo stesso motivo, l’elevata percentuale di materiale che finisce tra gli scarti deve essere accuratamente separata per mantenere la tracciabilità dettagliata richiesta dalle aziende aerospaziali.
Questo articolo tratta gli standard globali che regolano la designazione delle leghe di titanio e la classificazione dei gradi. Le altre guide della serie dedicata al titanio approfondiscono ciò che tali standard definiscono. La guida “Specifiche del titanio” illustra in dettaglio i singoli sistemi di specifiche: si tratta di un argomento strettamente correlato, che vale la pena leggere insieme a questo. "Gradi di titanio" classifica il titanio commercialmente puro e le sue leghe in famiglie, mentre "Proprietà del titanio" illustra la resistenza, la bassa densità e la resistenza alla corrosione che distinguono un grado dall'altro. Insieme, questi articoli collegano il quadro normativo alle specifiche, ai gradi e alle proprietà su cui esso si fonda.
Sebbene a livello mondiale siano stati definiti e siano in uso circa 50 tipi principali di titanio, solo una ventina circa sono facilmente reperibili sul mercato. La sola ASTM ne riconosce circa 40.
Poiché ogni azienda del settore aerospaziale opera secondo le proprie specifiche e i propri processi di lavorazione approvati, il materiale viene spesso prodotto in piccoli lotti dedicati. Un processo accettato da un’azienda potrebbe essere rifiutato da un’altra, il che limita l’ampiezza di impiego di un determinato lotto.
Il materiale prodotto in eccesso può essere immagazzinato, ma può essere utilizzato solo da un'azienda che accetti le specifiche per cui è stato realizzato. Poiché ha già superato i rigorosi controlli di qualità del settore aerospaziale, spesso risulta sovradimensionato rispetto alle esigenze e, di conseguenza, più costoso del necessario per un impiego industriale generico.
Nella produzione aerospaziale, una percentuale elevata di titanio finisce tra i rottami. Questi rottami devono essere accuratamente separati e tracciati, in modo da preservare la tracciabilità dettagliata dei materiali richiesta dalle aziende aerospaziali.
In base alle norme ASTM relative al titanio, i gradi da 1 a 4 sono commercialmente puri (non legati). Si differenziano per resistenza meccanica e purezza e vengono scelti principalmente per la loro resistenza alla corrosione.