El titani de grau 2 (titani comercialment pur, UNS R50400) es defineix per estrictes límits de contingut d'oxigen d'acord amb estàndards internacionals com araASTM B348(per a barres de titani i aliatges de titani) iASTM B265(per a làmines/plaques de titani i aliatges de titani).
El contingut màxim d'oxigen del titani de grau 2 és0,25% en pes.
Aquest límit és un diferenciador clau dels graus de puresa -baix (p. ex., el grau 1 té un contingut màxim d'oxigen del 0,18%) i els graus de resistència- més alts (p. ex., el grau 3 té un contingut màxim d'oxigen del 0,35%). L'oxigen es controla intencionadament com a element d'aliatge intersticial per equilibrar les propietats mecàniques i la processabilitat.
L'oxigen actua com areforç de l'element intersticialen titani comercialment pur, però el seu contingut té un efecte de compensació-en la resistència i la duresa:
Impacte sobre la força
Dins del límit estàndard (menys o igual a 0,25% en pes), un augment del contingut d'oxigen condueix a un augment significatiu de la força del titani de grau 2. Això es deu al fet que els àtoms d'oxigen ocupen llocs intersticials a l'estructura de cristall hexagonal tancat-(HCP) del titani, provocant una distorsió de la xarxa i impedint el moviment de les dislocacions. Com a resultat, tots dosresistència a la traccióiforça de rendimentaugmenta proporcionalment amb el contingut d'oxigen. Per exemple, el grau 2 amb contingut d'oxigen al límit superior (0,25%) normalment té un límit de fluència de ~ 275 MPa, mentre que una mostra de grau 2 amb un contingut d'oxigen inferior (per exemple, 0,15%) pot tenir un límit de rendiment de ~ 240 MPa.
Impacte sobre la tenacitat
L'augment del contingut d'oxigen va acompanyat d'una reducció de la duresa i la ductilitat del titani de grau 2. L'excés d'oxigen (apropant-se o superant el límit del 0,25%) augmenta la fragilitat del material, ja que l'estructura de gelosia distorsionada fa que sigui més difícil que el material es deformi plàsticament abans de la fractura. Això es manifesta com una disminució deallargament al trencamentireducció de superfície. Per exemple, el grau 2 amb un 0,25% d'oxigen té un allargament del ~20-25%, mentre que una variant d'-oxigen inferior pot tenir un allargament del ~28-30%. Més enllà del límit estàndard, l'oxigen fins i tot pot causar fragilitat, comprometent greument la resistència del material a l'impacte i a la fatiga.
Les propietats mecàniques del titani de grau 2 depenen de la temperatura-, i el seu rendiment varia significativament entre els intervals de temperatura criogènic, ambiental i elevat. A continuació es mostren les dades de propietats mecàniques típiques (d'acord amb les normes ASTM) per al titani de grau 2 a temperatures habituals:
Notes clau sobre el rendiment-de temperatura:
Temperatures criogèniques (-270 graus a -196 graus): el titani de grau 2 presenta un excel·lent rendiment criogènic-la seva resistència augmenta significativament en comparació amb les temperatures ambientals, mentre que la ductilitat es manté a un nivell raonable. Això el fa adequat per a aplicacions de baixa-temperatura, com ara dipòsits d'emmagatzematge de gas líquid.
Temperatura ambient (25 graus): El material aconsegueix una combinació equilibrada de resistència i ductilitat, que és la base del seu ampli ús en processament químic, enginyeria marina i dispositius mèdics.
Temperatures elevades (de 100 a 400 graus): La força disminueix gradualment amb l'augment de la temperatura, però la ductilitat augmenta lleugerament. El titani de grau 2 es pot utilitzar contínuament a temperatures de fins a 315 graus; per sobre de 400 graus, la seva resistència a l'oxidació i l'estabilitat mecànica disminueixen bruscament, limitant el seu servei a llarg termini-en entorns d'alta-temperatura.
