El grau 2 i el grau 3 es classifiquen com a titani comercialment pur (sense aliar) segons ASTM B265 i altres estàndards internacionals. Comparteixen la mateixa naturalesa bàsica del titani d'alta-puresa, però els seus límits de composició química, especialment els elements intersticials, es controlen estrictament a diferents nivells. Aquestes diferències aparentment petites determinen directament les seves propietats mecàniques, formabilitat i camps d'aplicació. A continuació es mostra una comparació detallada de les seves característiques de composició.
Tots dos graus es basen en Ti com a component principal, amb una puresa de titani superior al 99%. Les principals diferències es troben en els elements intersticials com l'oxigen, nitrogen, hidrogen, carboni i l'element residual ferro. Entre aquests, el contingut d'oxigen és la variable més crítica i representativa.
Oxigen (O)és l'element més influent en titani comercialment pur. Per al grau 2, el contingut màxim d'oxigen està limitat al 0,18%, mentre que per al grau 3 s'incrementa al 0,25%. L'oxigen actua com a reforçador de solucions sòlides-en titani: un contingut més elevat d'oxigen millora significativament la resistència a la tracció, la resistència a la fluència i la duresa, però redueix la ductilitat i la conformabilitat. Aquesta és la raó fonamental per la qual el grau 3 té una resistència més alta però un rendiment més baix de flexió i estampació que el grau 2.
Nitrogen (N)té un efecte d'enfortiment similar al de l'oxigen. Tant el grau 2 com el grau 3 tenen el mateix límit de nitrogen, amb un contingut màxim del 0,03%. El nitrogen també és un fort element de reforç, però el seu contingut és generalment baix en la producció industrial i no forma una diferència real entre els dos graus.
Carboni (C)és un element residual comú. El contingut màxim de carboni tant per al grau 2 com pel grau 3 és del 0,10%. Dins d'aquest rang, el carboni té poc efecte sobre les propietats bàsiques del titani pur i no contribueix a la diferència de rendiment entre els dos graus.
Hidrogen (H)s'ha de controlar estrictament per evitar la fragilització de l'hidrogen. Tots dos graus tenen el mateix límit d'hidrogen, amb un màxim de 0,015%. El baix contingut d'hidrogen garanteix una bona tenacitat i evita esquerdes durant el processament o el servei.
Ferro (Fe)és el principal element residual dels aliatges de titani. El contingut màxim de ferro tant per al grau 2 com pel grau 3 és del 0,30%. El ferro també reforça lleugerament el titani, però com que els límits són idèntics, el ferro no provoca diferències entre els dos graus.
En resum, el grau 2 i el grau 3 tenen sistemes de composició química gairebé idèntics - l'única diferència real i significativa és el contingut d'oxigen. El grau 2 utilitza menys oxigen per mantenir un rendiment excel·lent de ductilitat, conformabilitat, flexió i estampació; El grau 3 augmenta l'oxigen adequadament per obtenir una major resistència i rigidesa, tot mantenint una bona processabilitat.
Aquesta diferència controlada en la composició fa que el grau 2 sigui adequat per a peces que requereixen embutició profunda, flexió i conformació complexa, mentre que el grau 3 s'utilitza en peces estructurals que requereixen una major resistència i certa rigidesa. Comprendre les seves diferències de composició ajuda els usuaris a seleccionar el grau de titani correcte per a les aplicacions de disseny de materials, processament de producció i enginyeria.
