1. Contingut d'alumini i vanadi
Els principals elements d'aliatge de l'aliatge de titani de grau 5 són l'alumini (Al) com a estabilitzador alfa i el vanadi (V) com a estabilitzador beta. Els seus intervals de composició especificats són:
Alumini (Al): 5,5% – 6,75% en pes
Vanadi (V): 3,5% – 4,5% en pes
L'alumini millora la resistència a la tracció, la resistència a la fluència i el mòdul elàstic, mentre que el vanadi millora la ductilitat, la tenacitat i la forjabilitat. El titani és l'element d'equilibri.
2. Requisits de contingut d'oxigen, nitrogen i hidrogen
Els elements intersticials com l'oxigen, el nitrogen i l'hidrogen afecten fortament les propietats mecàniques, especialment la ductilitat i la tenacitat a la fractura. S'especifiquen límits superiors estrictes:
Oxigen (O): Menor o igual al 0,20% en pes
Nitrogen (N): Menor o igual al 0,05% en pes
Hidrogen (H): Menor o igual al 0,015% en pes
L'oxigen i el nitrogen augmenten la força i la duresa però redueixen la ductilitat. L'hidrogen s'ha de controlar estretament per evitar la fragilitat de l'hidrogen, que pot provocar esquerdes en servei.
3. Contingut màxim de ferro
El ferro és un element d'impuresa beta-estabilitzador comú als aliatges de titani. Per a l'aliatge de titani de grau 5 estàndard:
Ferro (Fe): Inferior o igual al 0,40% en pes
L'excés de ferro pot causar deshomogeneïtat microestructural i afectar la consistència de les propietats mecàniques.
4. Graus de baix contingut d'oxigen/alta puresa
Sí, l'aliatge de titani de grau 5 té graus ben establerts de baix oxigen i d'alta puresa, més comunament coneguts com a ELI de grau 5 (Intersticial extra baix).
El grau 5 ELI està dissenyat per a aplicacions que requereixen una tenacitat, resistència a la fatiga i fiabilitat extremadament elevades, com ara implants biomèdics i components aeroespacials crítics. En comparació amb el grau 5 estàndard, té controls molt més estrictes dels elements intersticials i d'impureses:
Oxigen (O): inferior o igual al 0,13% (significativament inferior al 0,20%) estàndard
Ferro (Fe): inferior o igual al 0,25%
El nitrogen i l'hidrogen també es controlen per reduir els nivells màxims
En resum, el Grau 5 estàndard (Ti-6Al-4V) ha definit intervals per a Al, V, O, N, H i Fe, mentre que el Grau 5 ELI ofereix una opció d'alta puresa i poc oxigen per a aplicacions d'alt rendiment i alta fiabilitat.
