1. Cosa significa resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione è la sollecitazione massima che un materiale può sopportare sotto tensione prima di fratturarsi. Per le piastre di titanio è riportato con il carico di snervamento e l'allungamento sul certificato di fabbrica ed è la proprietà meccanica primaria utilizzata per selezionare il grado per applicazioni strutturali. La resistenza alla trazione del titanio dipende principalmente dal grado e dalla storia della lavorazione.
2. Gradi puri commerciali
I gradi commerciali di titanio puro sono classificati in base al contenuto interstiziale, principalmente ossigeno e ferro, che ne controlla la resistenza. Il grado 1 ha una resistenza alla trazione minima di circa 240 MPa, il grado 2 di circa 345 MPa, il grado 3 di circa 440 MPa e il grado 4 di circa 550 MPa. I gradi più alti sono più resistenti ma meno formabili, quindi la scelta bilancia la resistenza con la fabbricabilità e la resistenza alla corrosione.
3. Gradi di leghe di titanio
Le leghe di titanio raggiungono una resistenza alla trazione molto più elevata. La lega Ti-6Al-4V ha una resistenza alla trazione minima di circa 895 MPa allo stato ricotto e le leghe trattate termicamente- possono superare 1.000 MPa. Le leghe alfa-beta e beta vengono selezionate laddove è richiesto un elevato rapporto resistenza/peso, come le strutture aerospaziali, mentre le aggiunte di lega influiscono anche sulla tenacità e sulla resistenza alla temperatura.
4. Fattori che influenzano la forza
Composizione:l'ossigeno interstiziale e il ferro aumentano la resistenza dei gradi puri; gli elementi di lega lo aumentano ulteriormente.
Elaborazione:la direzione di laminazione, la riduzione e la ricottura determinano la microstruttura.
Trattamento termico:il trattamento della soluzione e l'invecchiamento aumentano la resistenza delle leghe.
Temperatura:la resistenza diminuisce a temperature elevate, quindi è necessario considerare la temperatura di servizio.
5. Selezione del grado
Il grado viene selezionato in base ai requisiti di resistenza, alla temperatura operativa, all'ambiente di corrosione e al metodo di fabbricazione. Per i servizi chimici e marini, di solito è sufficiente un grado puro commerciale; per i lavori aerospaziali e strutturali-con carichi elevati, è richiesto un grado di lega. Il certificato dello stabilimento deve indicare la resistenza alla trazione, lo snervamento e l'allungamento del lotto consegnato.
6. Domande frequenti
Q1: Qual è la resistenza alla trazione della piastra in titanio?Si va da circa 240 MPa per il titanio puro di grado 1 a oltre 895 MPa per la lega Ti-6Al-4V.
Q2: Quale grado è il più forte?I gradi di lega come Ti-6Al-4V sono molto più resistenti dei gradi puri commerciali.
Q3: Come viene verificata la resistenza alla trazione?Tramite il certificato dello stabilimento e, quando richiesto, testando un campione del lotto.
Q4: Il trattamento termico aumenta la resistenza?Sì, il trattamento della soluzione e l'invecchiamento aumentano significativamente la resistenza delle leghe di titanio.
Q5: Quale grado dovrei scegliere?Adattare il grado ai requisiti di resistenza, temperatura, corrosione e fabbricazione dell'applicazione.
Q6: Cosa è riportato sul certificato?Resistenza alla trazione, carico di snervamento e allungamento, insieme alla composizione e al grado.
