O conteúdo de impurezas define a linha de base
As propriedades das ligas de titânio dependem da quantidade de carbono, nitrogênio, hidrogênio e oxigênio que o metal contém. Iodeto-titânio refinado com impurezas totais abaixo de 0,1% é a forma mais dúctil, mas sua resistência é baixa; as classes comerciais aceitam níveis intersticiais controlados para ganhar resistência e manter ductilidade suficiente para conformação e soldagem. Cada especificação, portanto, fixa uma janela química em vez de uma única composição.
Alta resistência específica, quente e fria
A densidade das ligas de titânio é de cerca de 4,51 g/cm3, aproximadamente 60% da do aço, enquanto a resistência de algumas ligas de titânio de alta-resistência excede a de muitas ligas de aços estruturais. A resistência específica, a relação entre resistência e densidade, é, portanto, muito maior do que para outros metais estruturais, o que permite peças rígidas e leves em componentes de motores, fuselagens, revestimentos, fixadores e trens de pouso.
A mesma vantagem se aplica à temperatura. As ligas de alumínio perdem resistência rapidamente acima de cerca de 150 graus Celsius, enquanto as ligas de titânio mantêm resistência específica útil em aproximadamente 150 a 500 graus Celsius e podem funcionar continuamente entre 450 e 500 graus Celsius. No outro extremo da escala, graus intersticiais baixos, como o TA7, retêm plasticidade mensurável até 253 graus Celsius negativos, o que torna as ligas de titânio uma escolha padrão para estruturas criogênicas.
Resistência à corrosão em meios agressivos
No ar úmido e na água do mar, o titânio resiste muito melhor ao ataque do que o aço inoxidável. A resistência à corrosão por corrosão, ataque ácido e fissuração por corrosão sob tensão é particularmente forte, e o metal resiste bem a álcalis, cloretos, cloro, meios orgânicos, ácido nítrico e ácido sulfúrico. A exceção são os meios fortemente redutores e as soluções de sal de cromo, onde não se forma uma película protetora de óxido; adicionar paládio, como em Gr7, Gr12 ou TA9 e TA10, restaura a resistência nessas condições.
Reatividade química e captação de gás-
O titânio é quimicamente ativo. Reage prontamente com oxigênio, nitrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor de água e amônia em temperaturas elevadas. O carbono acima de cerca de 0,2 por cento forma partículas duras de TiC; o nitrogênio forma uma camada superficial dura de TiN; acima de aproximadamente 600 graus Celsius, o oxigênio se difunde para dentro para criar uma camada de alta-dureza; e o aumento do teor de hidrogênio produz uma camada fragilizada. A zona endurecida pode atingir 0,1 a 0,15 mm de profundidade e aumentar a dureza superficial em 20 a 30 por cento, razão pela qual as operações de usinagem, conformação e soldagem são realizadas em atmosferas controladas e por que a decapagem é utilizada para remover superfícies contaminadas.
Baixa condutividade térmica e baixo módulo
O titânio conduz mal o calor: a condutividade térmica é de cerca de 15,24 W/(mK), cerca de um quarto da do níquel, um quinto da do ferro e um décimo quarto da do alumínio, e as adições de liga geralmente a reduzem ainda mais para cerca de metade do valor do titânio não ligado. O calor gerado no corte permanece, portanto, na aresta da ferramenta. O módulo de elasticidade é cerca de metade do do aço, portanto a rigidez é menor, as paredes finas-e as peças delgadas desviam facilmente, e a superfície usinada salta para trás durante o corte em aproximadamente duas a três vezes a quantidade vista no aço inoxidável. O resultado é fricção severa, adesão e desgaste de flanco, e isso explica a ênfase em ferramentas afiadas, configurações rígidas-e resfriamento adequado na usinagem de titânio.
Perguntas frequentes
P: Quais elementos afetam mais as propriedades da liga de titânio?
Oxigênio, nitrogênio, carbono e hidrogênio. Todos os quatro aumentam a resistência e reduzem a ductilidade, de modo que cada classe tem uma faixa intersticial especificada.
P: Por que a força específica é importante?
A relação resistência-por{1}}densidade das ligas de titânio é muito maior do que a do aço ou do alumínio, o que reduz o peso do componente com carga igual.
P: Onde o titânio perde sua vantagem em termos de corrosão?
Em ácidos fortemente redutores e soluções de sal de cromo, onde o filme de óxido passivo não pode se formar; Em vez disso, são usadas classes de rolamentos-de paládio.
P: O que acontece com o titânio acima de 600 graus Celsius?
O oxigênio se difunde na superfície para formar um invólucro duro e quebradiço com aproximadamente 0,1 a 0,15 mm de profundidade, portanto, o trabalho a quente precisa de uma atmosfera controlada.
P: Por que o titânio é difícil de usinar?
A baixa condutividade térmica mantém o calor cortante na borda e o módulo baixo causa retorno-de elasticidade, produzindo fricção, adesão e rápido desgaste no flanco.
P: O titânio pode ser usado para serviços criogênicos?
Sim. Graus-intersticiais baixos, como TA7, retêm a plasticidade em temperaturas muito baixas, perto de 253 graus Celsius negativos.
