La mayoría de los compradores de titanio no pasan de la primera página de un certificado de materiales. Comprueban que diga “Grade 5”, buscan un sello y lo archivan. Ese hábito permite que material fuera de especificación o con trazabilidad deficiente llegue a una fabricación. Un certificado de lingote de titanio aporta más información que una sola línea de calidad, si se sabe qué cifras leer y qué mide realmente un buen laboratorio.
A continuación se muestra un ejemplo práctico que utiliza un lote real de lingotes que fundimos recientemente y sometimos a ensayo: lote (número de lote omitido), designación TC4 (Ti-6Al-4V, equivalente a Grade 5), Φ600 mm, ensayado en un laboratorio independiente acreditado. Lo leeremos como conviene que lo haga un inspector de recepción.
La tabla de composición química presenta los resultados de la parte superior e inferior: ese es el objetivo
Lo primero que conviene observar no es un valor, sino la disposición de las columnas. Un informe serio de lingote proporciona dos análisis: uno de la parte superior del lingote y otro de la parte inferior. Estos son los valores reales de ese lote:
| Elemento (wt %) | Parte superior (上) | Parte inferior (下) | Límite ASTM B348 Gr 5 | Veredicto |
|---|---|---|---|---|
| Aluminio (Al) | 6.53 | 6.35 | 5.5 a 6.75 | Dentro del intervalo |
| Vanadio (V) | 3.87 | 3.77 | 3.5 a 4.5 | Dentro del intervalo |
| Hierro (Fe) | 0.18 | 0.19 | ≤ 0.40 | Muy por debajo |
| Oxígeno (O) | 0.186 | 0.181 | ≤ 0.20 | Por debajo, controlado |
| Carbono (C) | <0.004 | 0.004 | ≤ 0.08 | Muy por debajo |
| Nitrógeno (N) | 0.007 | 0.007 | ≤ 0.05 | Muy por debajo |
| Hidrógeno (H) | <0.0006 | <0.0006 | ≤ 0.015 | Muy por debajo |
¿Por qué ambos extremos? Las aleaciones de titanio suelen someterse a doble o triple refusión por arco al vacío (VAR). Al solidificarse el lingote, los elementos de aleación no se solidifican de forma perfectamente uniforme; los componentes más pesados y más ligeros pueden concentrarse a distintas alturas, un fenómeno denominado segregación. El aluminio tiende a variar más que el vanadio porque es volátil en vacío. Si la parte superior y la inferior difieren mucho, la parte central de ese lingote es una apuesta.
En este lote, la variación de Al es de 6.53 → 6.35 (Δ0.18) y la de V es de 3.87 → 3.77 (Δ0.10). Son diferencias pequeñas y ajustadas, ambas holgadamente dentro del intervalo de Grade 5. Así se refleja la homogeneidad de composición sobre el papel. Por eso también las especificaciones aeroespaciales y las propias directrices de la FAA exigen que la barra pueda trazarse hasta un lingote concreto y, como mínimo, hasta la mitad superior o inferior de la que se cortó, para que la composición química del certificado corresponda realmente al metal recibido.
Los elementos intersticiales importan más que Al y V
El aluminio y el vanadio definen la aleación. Los cuatro elementos ligeros, oxígeno, nitrógeno, carbono e hidrógeno, los “intersticiales”, determinan cómo se comportará. Ocupan los espacios de la red cristalina del titanio y cada décima de porcentaje modifica considerablemente las propiedades mecánicas.
| Influencia del elemento |
|---|
| El oxígeno (0,186 / 0,181%) es el elemento más influyente. El oxígeno aumenta la resistencia mecánica, pero reduce la ductilidad y la tenacidad a la fractura. Con 0,18%, este lote es un Grade 5 normal y adecuado, pero observe que no cumpliría con Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI), que limita el oxígeno a 0,13%. Misma aleación, distinto límite de intersticiales. Nuestra guía de selección de calidad explica cuándo esta distinción cambia la calidad que debería pedir. |
| El hidrógeno (<0,0006%, es decir, <6 ppm) es el que exige atención. El hidrógeno provoca agrietamiento diferido (fragilización por hidrógeno) en el titanio. El límite máximo de Grade 5 es 150 ppm; este lingote está por debajo de 6 ppm, lo que se consigue con buenas prácticas de vacío y esponja limpia. |
| El nitrógeno (0,007%) y el carbono (<0,004%) están ambos un orden de magnitud por debajo de sus límites. Un contenido alto de nitrógeno, en particular, forma inclusiones duras y frágiles, por lo que un contenido bajo resulta favorable. |
Lo que un inspector de recepción debería comprobar realmente
| Comprobación del certificado |
|---|
| ¿Coincide el número de lote del certificado con el marcado del metal? Conviene que el número de lote esté físicamente en el lingote o la barra, no solo en el papel. Sin coincidencia, no hay aceptación. |
| ¿Cumplen tanto el extremo superior como el inferior la especificación que solicitó: no solo un extremo, ni solo “Grade 5” de forma genérica? |
| ¿Es el laboratorio de ensayos independiente y acreditado? Este informe cuenta con acreditación CNAS y los métodos de ensayo se indican por elemento (YS/T 1262-2018 para los metálicos; serie GB/T 4698 para O, N, H, C). Un certificado sin referencias a los métodos es un certificado que no puede auditar. |
| ¿Son los intersticiales adecuados para su aplicación, no solo para la aleación? Si necesita tenacidad ELI, un contenido de oxígeno de 0,18% es motivo de rechazo aunque cumpla Grade 5. |
Del lingote a su pedido
Todo lo posterior hereda esta composición química. El mismo número de colada se convierte en Barra Ti-6Al-4V, chapa gruesa Grade 5 y material para piezas forjadas, y el certificado de materiales que acompaña a su pedido debería permitir la trazabilidad hasta el análisis del lingote mostrado aquí. Cuando se requiere la tenacidad de un contenido extrabajo de intersticiales, se parte de un lingote distinto. Consulte barra Ti-6Al-4V ELI (Grade 23).
Para el paquete de certificados propiamente dicho, incluida la diferencia entre los documentos EN 10204 2.1, 2.2, 3.1 y 3.2, véase cómo verificar la calidad del titanio con un certificado de materiales.
Preguntas frecuentes
¿Es TC4 lo mismo que Grade 5?
TC4 es la designación china (GB) para Ti-6Al-4V; ASTM Grade 5 y AMS 4928 cubren la misma composición química nominal de 6% Al, 4% V. Los límites de composición coinciden, por lo que un lingote TC4 puede certificarse conforme a ASTM B348 Grade 5.
¿Por qué el oxígeno se informa con tres decimales cuando el Al solo tiene dos?
Porque con 0,18% de oxígeno, una variación de 0,02% cambia de forma medible el límite elástico y la tenacidad, mientras que un cambio de 0,02% en 6,4% de aluminio no lo hace. La precisión de informe sigue la sensibilidad.
¿Qué indica una diferencia entre la parte superior y la inferior?
Cuantifica la segregación del lingote. Diferencias pequeñas (como las de 0.10 a 0.18% aquí) indican una colada homogénea. Diferencias grandes significan que la composición química recibida depende de dónde se haya cortado la barra, lo que supone un riesgo para la trazabilidad y la uniformidad.
Lo que debe mostrar después el certificado de la barra acabada, línea por línea con el método de ensayo que respalda cada número, se explica en quién suministra barra de titanio ASTM B348 con certificados EN 10204 3.1.
¿Puedo obtener el certificado del lingote para mi colada?
Sí. El material puede suministrarse con el certificado de materiales y documentación EN 10204 3.1, con trazabilidad por número de colada desde el certificado hasta el material marcado. Envíe una consulta técnica con sus requisitos de calidad, norma y documentación.
Cómo es un informe real de un lingote de principio a fin
La posición importa porque un lingote no solidifica de manera uniforme, y la columna de muestreo de un informe sirve para mostrarlo. En el análisis realizado por un laboratorio independiente de un lingote de Ti-6Al-4V de Beiyu, evaluado según GB/T 3620.1-2016 y realizado conforme a ASTM E2371-21a para los metales de aleación y a la serie GB/T 4698 para los intersticiales, el mismo lingote dio lecturas diferentes en cada una de las tres posiciones de muestreo.
| Elemento, % en peso | Parte superior | Parte central | Parte inferior | Dispersión |
|---|---|---|---|---|
| Aluminio | 6.34 | 6.29 | 6.15 | 0.19 |
| Vanadio | 4.22 | 4.31 | 4.23 | 0.09 |
| Hierro | 0.100 | 0.110 | 0.117 | 0.017 |
| Oxígeno | 0.092 | 0.095 | 0.117 | 0.025 |
Todos los valores están dentro de los límites de ASTM B348 Grade 5 de 5.50 a 6.75 por ciento de aluminio, 3.50 a 4.50 por ciento de vanadio, 0.40 por ciento de hierro máximo y 0.20 por ciento de oxígeno máximo, por lo que este lingote cumple en las tres posiciones. La conclusión que cabe extraer es que el aluminio varió 0.19 por ciento y el oxígeno 0.025 por ciento dentro de un mismo lingote, por lo que un informe que indica una única cifra sin su posición de muestreo aporta menos información de lo que parece. Beiyu suministra este análisis con el número de colada en el certificado para que el comprador pueda vincular la posición con el material realmente enviado.
Detalles de especificación con fuentes
Los métodos de ensayo son los que permiten auditar un certificado de lingote de titanio, y cada familia de elementos del informe tiene su propio número ASTM. ASTM E539 cubre el análisis de aleaciones de titanio mediante espectrometría de fluorescencia de rayos X, el método habitual para elementos metálicos como el aluminio, el vanadio y el hierro; ASTM E1409 cubre el oxígeno y el nitrógeno mediante fusión en gas inerte; y ASTM E1941 cubre el carbono en metales reactivos mediante análisis por combustión. Un informe que indica sus métodos, ya sean estos procedimientos ASTM o sus equivalentes GB/T, puede reproducirse en un segundo laboratorio, que es la definición práctica de un certificado auditable.
Beiyu Titanium aplica la misma cadena desde la fusión hasta el producto marcado a sus propios pedidos de lingotes: la composición química se verifica mediante un laboratorio externo o interno de la fábrica conforme al proceso de calidad de la fábrica, y el número de colada asignado al lingote acompaña al material hasta convertirse en barra forjada en caliente de 50 a 500 mm de diámetro y longitudes de hasta 3000 mm según ASTM B381 y ASME SB381. En relación con el informe anterior, ese es el uso práctico de un análisis de los extremos superior e inferior: Beiyu puede rastrear la barra de un pedido hasta su colada mediante ese número, porque el número acompaña al metal desde el lingote hasta la expedición.
Envíe una solicitud de oferta técnica
Para las solicitudes de oferta de trazabilidad de lingotes o tochos de titanio, incluya la calidad, la forma de producto, el requisito de número de colada, las dimensiones, la cantidad y el formato requerido del informe de ensayo.