titanio (ti), elemento químico de número

• Titanio (Ti), elemento químico de número atómico 22 situado en el grupo 4 de la tabla periódica.

• Cuarto material metálico más abundante en la corteza terrestre.

• Encontrada en forma de óxido (escoria, cenizas).

• Obtención costosa (uso limitado).

• Ti, elevada facilidad para formar soluciones sólidas por inserción con otros elementos.

• Metal de color gris oscuro, gran dureza, resistente a la corrosión y propiedades físicas parecidas a las del acero.

• Estructura hexagonal compacta, duro, refractario, buen conductor de la electricidad y el calor.

• Metal ligero que presenta polimorfismo.

Elementos α-

estabilizadores Elementos neutros

Elementos β- estabilizadores

Β-isomorfos Β-eutectoides

Al, Ga, O, C Zr, Sn, Si Mo, W, V, Ta, Nb Cu, Mn, Cr, Fe, Co, Ni, H

Tipo de aleación

Α α + β

Β Casi α Casi β

Mejor: Densidad

Respuesta al tratamiento térmico

Resistencia a la tracción

Conformabilidad

Mejor: Comportamiento a la fluencia

Resistencia a la corrosión

Soldabilidad

Ti con un metal α – estabilizante

Ti con un metal neutro

Ti con un metal β – estabilizante Ti con un metal β – estabilizante eutéctico

PROPIEDADES FÍSICAS

Densidad 4510fg/m3

Punto de fusión 1668ºC

Módulo elástico 100-120GPa

Coeficiente de Poisson 0.33

Resistencia mecánica 234MPa

Límite elástico 138Mpa

Elongación 54%

Coeficiente de expansión térmica 8-10 x 10-6K-1

• Dependen de su pureza.

• Ti puro, muy dúctil y resistencia a la tracción es relativamente baja.

• Definidos varios grados de titanio comercialmente puro en función del contenido de oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y carbono.

• Elementos de aleación del Ti producen: En solución sólida, aumento de su resistencia. Mejoran la posibilidad de realizar tratamientos térmicos. Empeoran la resistencia a la corrosión. • Pueden formar solución sólida con grandes

cantidades de soluto (aleantes tipo A. • Pueden formar compuestos de solubilidad muy

limitada (aleantes tipo B).

• Transformaciones de fase de las aleaciones de Titanio

La existencia de la transformación α→β en el enfriamiento hace posible la obtención de distintas estructuras.

Mediante temple pueden obtenerse estructuras martensíticas, aunque el endurecimiento conseguido es inferior a las del acero.

• Aleaciones de Tipo α.

Típica: Ti-5Al-2,5Sn

Endurecimiento por solución sólida.

Buen comportamiento frente a la fluencia y a la oxidación 300-600ºC.

Soldabilidad aceptable.

Pueden ser templadas pero su dureza no mejora apenas.

• Aleaciones de Tipo β.

Típica: Ti-13V-11Cr-3Al

Endurecimiento mayor por permitir mayor cantidad de aleantes.

Excesiva cantidad de aleantes puede producir segregación.

Muy buena Forjabilidad.

• Aleaciones de Ti α + β.

Típica: Ti-6Al-4V → en estado de forja, presenta muy buena ductilidad, tenacidad a la fractura y resistencia a la fatiga.

Mejor resistencia en frío y fragilidad.

Comportamiento superplástico a bajas velocidades de deformación a temperaturas ≈800ºC.

• Titanio puro Aleación Descripción de la aleación Formas disponibles Aplicaciones típicas

Titanio de grado 1 Grado de titanio no aleado, el más suave y de menor

resistencia, con la más alta ductibilidad, formabilidad en frío

y dureza ante impactos, con excelente resistencia a la

reducción ligera ante medios de alta oxidación con o sin

cloruros y alta soldabilidad.

Lingote/Tocho, Barra*,

Palanquilla, Placa, Banda,

Tubos soldados, Tubería

soldada, Cable*

AC, CG, CP, DS, HE, HR, FP,

MI, PB, NS

Titanio de grado 2 Titanio no aleado de resistencia moderada con excelente

soldabilidad, formabilidad en frío y fabricabilidad; grado de

titanio de "distribución" y "de uso común" para servicio

industrial con excelente resistencia a la reducción ligera ante

medios de alta oxidación con o sin cloruros. Aprobado para

ser utilizado en servicios ácidos conforme a la norma MR-01-

75 de NACE.




soldada, Tubos sin costura*,

Cable*, Hoja*

AC, AD, AP, AR, CG, CP, DS,

FP, HE HR, MI, NS, PB, PP, OP,

SR

Titanio de grado 3 Versión ligeramente más resistente de titanio de grado 2 con

una resistencia similar a la corrosión y una correcta

soldabilidad y razonable ductibilidad/formabilidad en frío.




soldada

CP, NS, PP

Titanio de grado 4 Versión mucho más resistente y altamente intersticial de

titanio de grados 2 y 3 con una razonable soldabilidad y una

formabilidad en frío y ductibilidad reducidas.


Palanquilla, Placa, Banda

AC, AD, CP

• Aleaciones de Ti α

Aleación Descripción de la aleación Formas disponibles Aplicaciones típicas Ti-0.3Mo-0.8Ni

[Ti-12]

(Grado 12)

Aleación de titanio altamente soldable y fabricable que ofrece una mejora en la resistencia, tolerancias en el diseño del código de presión y corrosión por cavitación con salmuera caliente y que reduce la resistencia a los ácidos en comparación con el titanio de grados 1, 2 y 3. Aprobado para ser utilizado en servicios ácidos conforme a la norma MR-01-75 de NACE.

Lingote/Tocho, Palanquilla, Tubería soldada, Placa, Banda, Tubos soldados, Tubería sin costura, Cable*

CP, DS, GB, HE, HR, OP

Ti-3Al-2.5V

[Ti-3-2.5]

(Grado 9)

Aleación de titanio de mediana resistencia que no puede estabilizarse y que

ofrece la mayor resistencia y tolerancias en el diseño conforme al código de

recipientes bajo presión, con una correcta soldabilidad y fabricabilidad en

frío respecto de la ligera reducción ante medios de oxidación leve.

Lingote/Tocho, Palanquilla,

Tubería soldada, Placa,

Banda,Tubos soldados,

Hoja*,tubos sin costura*,

Cable*

AD, CG, NS, SR

Ti-3Al-2.5V-Pd

[Ti-3-2.5-Pd]

(Grado 18)

Versión mejorada con Pd de Ti-3Al-2.5V con propiedades mecánicas y físicas y fabricabilidad equivalentes, que ofrece una resistencia elevada para diluir la reducción de ácidos y la corrosión por cavitación en medios (salmuera) de halogenuro caliente.

Lingote/Tocho, Palanquilla, Tubería soldada, Placa, Banda, Tubos soldados, Tubería sin costura

CP, GB, HE, OP, PD

Ti-3Al-2.5V-Ru

[Ti-3-2.5-Ru]

(Grado 28)

Versión mejorada con Ru de Ti-3Al-2.5V con propiedades mecánicas y físicas y fabricabilidad equivalentes, que ofrece una resistencia elevada para diluir la reducción de ácidos y la corrosión por cavitación en medios (salmuera) de halogenuro caliente. Aprobado para ser utilizado en servicios ácidos conforme a la norma MR-01-75 de NACE.

Lingote/Tocho, Palanquilla,

Tubería soldada, Placa, Banda,

Tubos soldados, Tubería sin

costura, Cable*

CP, GB, HE, OP, PD

Aleación Descripción de la aleación Formas disponibles Aplicaciones típicas Ti-5Al-2.5Sn

[Ti-5-2.5]

(Grado 6)

Aleación soldable de alta resistencia que no puede estabilizarse y que ofrece una correcta resistencia ante deformaciones, oxidación, fuerza y estabilidad a altas temperaturas.

Lingote/Tocho, Barra*, Palanquilla, Lámina

GT

Ti-5Al-2.5Sn ELI

[Ti-5-2.5 ELI]

Versión intersticial extra baja de Ti-5Al-2.5Sn que muestra una

excelente combinación de dureza y resistencia a temperaturas

criogénicas; adaptada para el uso de recipientes criogénicos a

temperaturas tan bajas como -255 °C.


Palanquilla

SS

Ti-8Al-1Mo-1V [Ti-8-1-1]

Aleación de titanio altamente resistente a las deformaciones, soldable, de alta resistencia que no puede estabilizarse y que puede utilizarse con una temperatura de hasta 455 °C; lo que muestra la densidad más baja y el módulo más alto de todas las aleaciones comerciales de titanio.

Lingote/Tocho, Barra*, Palanquilla, Lámina

GT

Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-

0.1Si

[Ti-6-2-4-2-S]

Aleación de titanio soldable de alta resistencia que ofrece una

excelente fuerza, estabilidad y resistencia a las deformaciones a

temperaturas tan altas como 550 °C.


Palanquilla, Lámina

AF, AU, GT

• Aleaciones de Ti α

• Aleaciones de Ti β

Aleación Descripción de la aleación Tipos disponibles Aplicaciones típicas

Ti-10V-2Fe-

3Al

[Ti-10-2-3]

Aleación de titanio tratable con calor, de profunda templabilidad y

muy alta resistencia que presenta combinaciones de

resistencia/dureza y fatiga superiores, con una excepcional capacidad

de forjadura de troqueles en caliente, pero con soldabilidad limitada.


Palanquilla

AF, LG

Ti-3Al-8V-

6Cr-4Zr-4Mo

[Ti Beta-C]

(Grado 19)

Aleación de titanio tratable con calor, de profunda templabilidad en

tramos y muy alta resistencia que presenta correctas propiedades de

dureza/resistencia, módulo elástico bajo y una elevada resistencia a

la tensión y a la corrosión localizada en salmueras ácidas y dulces de

alta temperatura. Aprobado para ser utilizado en servicios ácidos

conforme a la norma MR-01-75 de NACE.


Palanquilla, Tubería sin costura,

Cable*

GB, LG, NS, PD, SS

Ti-3Al-8V-

6Cr-4Zr-

4Mo-0.05Pd

[Ti Beta-

C/Pd]

(Grado 20)

Versión con contenido de Pd de la aleación de Ti-38644 (Beta-C/Pd)

que presenta propiedades físicas y mecánicas equivalentes, pero con

una significativa mejora en la resistencia a la tensión y a la corrosión

localizada en salmueras a alta temperatura.


Palanquilla, Tubería sin costura

GB, NS, PD

• Aleaciones de Ti α+β

Aleación Descripción de la aleación Tipos disponibles Aplicaciones típicas Ti-6Al-4V

[Ti-6-4]

(Grado 5)

Aleación de titanio más disponible en términos comerciales,

altamente resistente y tratable con calor (aleación de

"distribución" para aplicaciones aeroespaciales) para utilizar con

temperaturas de hasta 400 °C que ofrece una excelente

combinación de alta resistencia, dureza y ductibilidad junto con

una correcta soldabilidad y fabricabilidad.

Lingote/Tocho, Barra*, Palanquilla,

Placa, Lámina, Tubería sin costura,

Cable*, Tubos sin costura*, Hoja*

AD, AF, AU, BA, CG, GT,

HE, LG, NS, PD, SR, SS

Ti-6Al-4V ELI

[Ti-6-4 ELI]

Grado 23

Versión intersticial extra baja de Ti-6Al-4V que ofrece una

mejora en la ductibilidad y dureza ante fracturas en entornos de

aire y agua salada, junto con una excelente dureza, resistencia y

ductibilidad en servicios criogénicos a temperaturas tan bajas

como -255 °C. Por lo general, se la utiliza en condiciones sin

estabilizar para lograr la máxima dureza.


Placa, Lámina, Cable*, Tubería sin

costura, Hoja*

AF, MI, BA, NS, OP, SS

Ti-6Al-4V-0.1Ru

[Ti-6-4-Ru]

Grado 29

Versión intersticial extra baja con contenido Ru de Ti-6Al-4V que

ofrece una mejora en la dureza ante fracturas en aire, agua de

mar y salmueras, junto a la resistencia ante la corrosión

localizada en salmueras dulces, ácidas y agrias con temperaturas

tan altas como 330 °C. Aprobado para ser utilizado en servicios

ácidos conforme a la norma MR-01-75 de NACE.


Placa,Lámina, Tubería sin costura,

Cable*

CP, DS, GB, OP, PD

Ti-6Al-7Nb

Aleación de titanio de alta resistencia con una correcta dureza y

ductilidad que se utiliza fundamentalmente para implantes

médicos que derivan de su excelente biocompatibilidad.


Cable*

MI

• Aleaciones de Ti α+β

Aleación 0 Descripción de la aleación Tipos disponibles Aplicaciones

típicas Ti-6Al-6V-2Sn [Ti-6-6-2]

Aleación de titanio de alta resistencia y tratable con calor con una mayor

resistencia y templabilidad en tramos que Ti-6Al-4V, pero con una ductilidad y

dureza menor y una soldabilidad limitada. Puede utilizarse en forma recocida de

fábrica o en condiciones de estabilidad (muy alta resistencia).

Lingote/Tocho, Barra*, Palanquilla, Placa,

Lámina

AF

Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo [Ti-6-2-4-6]

Aleación de titanio tratable con calor, con profunda templabilidad y de muy alta

resistencia con una mejora en la resistencia a temperaturas tan altas como 450

°C, con limitada soldabilidad. Aprobadopara ser utilizado en servicios ácidos

conforme a la norma MR-01-75 de NACE.

Lingote/Tocho, Barra*, Palanquilla GT

Ti-4Al-4Mo-2Sn-0.5Si [Ti-550]

Aleación de forjadura tratable con calor y de alta resistencia con una correcta

fuerza y resistencia a las deformaciones a temperaturas tan altas como 400 °C.


Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-

2Cr-0.15Si

[Ti-6-22-22]

Aleación de titanio tratable con calor de alta resistencia con propiedades de

dureza a resistencia ante fracturas y resistencia que son superiores a aquellas de

Ti-6Al-4V, con excelente formabilidad superplástica y estabilidad térmica.


Lámina, Cable*

AF, SS

Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe [SP-700]

Aleación de titanio tratable con calor y de alta resistencia con una fuerza

superior y una excepcional formabilidad superplástica y caliente en comparación

con Ti-6Al-4V, combinada con una correcta ductilidad y resistencia a la fatiga.


Lámina

AF, CG, GT, SR, SS

Ti-5Al-4Cr-4Mo-2Sn-

2Zr

[Ti-17]

Aleación de titanio tratable con calor, de profunda templabilidad en tramos y

muy alta resistencia con una fuerza y resistencia a las deformaciones superior a

las de Ti-6Al-4V a temperaturas tan altas como 400 °C y limitada soldabilidad.


• Fundición

La fundición de piezas de titanio se realiza cuando se trata de piezas de diseño complejo que hace difícil el forjado o mecanizado de las mismas.

• Mecanizado

El mecanizado de piezas de titanio en máquinas herramientas normales se realiza en condiciones parecidas a las que se utiliza para mecanizar acero o aleaciones de aluminio.

• Moldeo

Debido a la afinidad del titanio líquido por el oxígeno, nitrógeno e hidrógeno, así como la reactividad con los crisoles y moldes, se requiere fusión en vacío y crisoles de grafito.

• Pulvimetalúrgia

La pulvimetalurgia del titanio se utiliza para la fabricación de piezas complejas de espesores muy pequeños, por ejemplo menores de 1 mm, donde se exijan acabados superficiales muy finos.

• Forja

Para la conformación de piezas de titanio por forjado se pueden utilizar las técnicas y herramientas convencionales que se utilizan para el forjado de piezas de acero.

• Soldadura

Fricción.

Soldadura con rayo de electrones, por rayo láser, plasma, puntos, arco con electrodo consumible o no.

Procesos por fusión, control con atmósfera inerte o en vacío. No fundentes.

• Reducir las tensiones residuales producidas en el proceso de fabricación.

• Conseguir una adecuada combinación de ductilidad, maquinabilidad, estabilidad dimensional y estructural.

• Incrementar resistencia por medio de procesos de revenido y recocido.

• Optimizar propiedades particulares como la resistencia a la fractura, la resistencia a la fatiga o la resistencia a la fluencia a alta temperatura.

• Recocido contra Acritud

Tratamientos térmicos

• Recocido Mill-annealing Doble recocido Derecristalización β • Revenido Se calienta la estructura obtenida por enfriamiento rápido a una alta temperatura (550ºC en aleaciones α/β), a las que las martensitas de la estructura sufren diversas transformaciones (revenido) al igual que la fase βretenida, obteniéndose con ello una alta resistencia.

• Aplicaciones biomédicas: titanio quirúrgico

El titanio es un metal compatible con los tejidos del organismo humano que toleran su presencia sin reacciones alérgicas del sistema inmunitario.

• Industria energética

El titanio es muy utilizado en la construcción de sistemas de intercambio térmico en las centrales térmicas eléctricas, debido principalmente a sus características de resistencia mecánica y químicas.

• Industria automovilística

Un sector nuevo se ha incorporado a la fabricación de componentes de titanio, donde las empresas automovilísticas están incorporando componentes de titanio en los vehículos que fabrican.

• Industria militar

El titanio se emplea como material de blindaje, en la carrocería de vehículos ligeros, en la construcción de submarinos nucleares y en la fabricación de misiles.

• Industria aeronáutica y espacial

Debido a su fuerza, baja densidad y el que puede soportar temperaturas relativamente altas, las aleaciones de titanio se emplean en aviones y cohetes espaciales.

• Construcción naval

La propiedad que tiene el titanio de ser resistente a la corrosión permite que algunas de sus aleaciones sean muy utilizadas en construcción naval porque el contacto con el agua salada no le afecta.

• Industria relojera

Los relojes deportivos que requieren un material resistente a menudo usan el titanio, un metal fuerte, blanco.

• Joyería

Metal seminoble en el ámbito de la joyería y de la bisutería. Para mejorar el aspecto superficial del titanio se le somete a diferentes tipos de procesos.

• Instrumentos deportivos

Se producen actualmente distintos productos de consumo deportivo como palos de golf, bicicletas, cañas de pescar, etc.

• Decoración

También se han empleado láminas delgadas de titanio para recubrir algunos edificios.

titanio (ti), elemento químico de número

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