El titanio Grade 2 es titanio comercialmente puro (sin alear), UNS R50400, Werkstoffnummer 3.7035. ASTM B265 y B348 establecen un mínimo de 345 MPa (50 ksi) de resistencia a la tracción con un mínimo de 20 por ciento de alargamiento. Es el más utilizado de los cuatro grados comercialmente puros, ya que mantiene la resistencia de trabajo y la resistencia a la corrosión en agua de mar, al tiempo que sigue siendo conformable y soldable.
Composición química del titanio Grade 2
Estos límites son idénticos en ASTM B265 (fleje, chapa fina, chapa gruesa) y ASTM B348 (barra y tocho). Cada valor es un máximo y el titanio nunca se analiza directamente: las normas lo determinan por diferencia. El oxígeno diferencia las calidades comercialmente puras, por lo que 0,25 por ciento es el valor determinante.
| Elemento | Límite, porcentaje en peso | Función |
|---|---|---|
| Nitrógeno (N) | 0.03 máx. | Reduce la ductilidad |
| Carbono (C) | 0.08 máx. | Limita la conformabilidad |
| Hidrógeno (H) | 0.015 max | Control de fragilización |
| Hierro (Fe) | 0.30 max | Estabilizador beta |
| Oxígeno (O) | 0.25 máx. | Determina la resistencia de la calidad CP |
| Residuales, cada uno | 0.10 máx. | No intencionado |
| Residuales, total | 0.40 máx. | No intencionado |
| Titanio (Ti) | Resto | Por diferencia |
Norma citada: ASTM B348 Table 1 y B265 Table 2, publicadas en ASME SB-348 y SB-265. El hidrógeno se informa sobre el producto acabado, no sobre el lingote, y puede negociarse con la fábrica un límite más estricto que 0,015 por ciento.
Propiedades mecánicas del titanio Grade 2
Grade 2 tiene un intervalo de límite elástico especificado en lugar de un mínimo, y solo en productos planos. ASTM B265 establece un máximo para cada calidad comercialmente pura; ASTM B348 no. ASTM B265 establece un límite elástico con offset del 0,2 por ciento de 275 a 450 MPa (40 a 65 ksi), un límite superior que el certificado de materiales de la fábrica debe cumplir. ASTM B348 para barra y tocho mantiene el mínimo de 275 MPa, no publica ningún máximo y añade una reducción de área mínima del 30 por ciento que B265 no exige. La longitud de calibración también difiere: 2 in. (50 mm) en B265, 4D en B348.
| Propiedad | ASTM B265 (fleje, chapa fina, chapa gruesa) | ASTM B348 (barra, tocho) |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción, mín. | 345 MPa / 50 ksi | 345 MPa / 50 ksi |
| Límite elástico, offset del 0,2% | 275 a 450 MPa / 40 a 65 ksi (intervalo) | 275 MPa / 40 ksi mín. (sin máximo) |
| Alargamiento, mín. | 20% en 2 in. (50 mm) | 20% en 4D |
| Reducción de área, mín. | No especificado | 30% |
| Ensayo de doblado, radio de mandril | 2T por debajo de 1.8 mm; 2.5T para 1.8 a 4.75 mm | No aplicable |
| Límite de la tabla | Condición no recocida o chapa gruesa superior a 25 mm por acuerdo | Secciones longitudinales hasta 76 mm y 64,5 cm²; mayores por acuerdo |
Grade 2H es el mismo material certificado con un mínimo de resistencia a la tracción garantizado más alto de 400 MPa (58 ksi) para equipos a presión. Por encima de los tamaños de sección de la tabla, las propiedades pasan a estar sujetas al acuerdo entre la fábrica y el comprador, por lo que un tocho forjado pesado se cotiza de forma diferente a una barra de 20 mm. El detalle se encuentra en la guía de barras y tochos ASTM B348 y Guía de chapa fina y chapa gruesa ASTM B265.
Los mínimos especificados no son lo que expide una fábrica. Los valores informados a temperatura ambiente para Grade 2 recocido se sitúan cerca de 483 MPa (70 ksi) de resistencia a la tracción, 352 MPa (51 ksi) de límite elástico y 28 por ciento de alargamiento. La resistencia disminuye abruptamente con el calor: Rolled Alloys publica 283 MPa de resistencia a la tracción a 200 grados C y 186 MPa a 400 grados C.
Propiedades físicas del titanio Grade 2
| Propiedad | Métrico | Imperial |
|---|---|---|
| Densidad | 4,51 g/cm³ | 0.163 lb/in³ |
| Punto de fusión | aproximadamente 1660 C (las fuentes indican 1649 a 1671 C) | aproximadamente 3020 F (3000 a 3040 F) |
| Módulo de elasticidad | 105 GPa | 15.2 x 10&sup6; psi |
| Relación de Poisson | 0.32 | 0.32 |
| Conductividad térmica a 20 C | 20 a 22 W/m·K | 11.6 a 12.7 BTU/hr·ft·F |
| Capacidad calorífica específica | 520 J/kg·K | 0.124 BTU/lb·F |
| Coeficiente de expansión térmica | 8.6 x 10⁻&sup6; /K (0 a 100 C) | 4.8 µin/in·F (68 a 212 F) |
| Resistividad eléctrica | 0.48 a 0.53 µΩ·m | 19 a 21 µΩ·in |
| Dureza | No es un requisito de B265 ni B348. Los valores típicos publicados se sitúan cerca de 150 HB o 160 a 200 HV. | |
Dos entradas requieren una advertencia, no una cifra simplificada. La conductividad térmica publicada varía aproximadamente de 16 a 22 W/m·K según la fuente y la base de temperatura, y la resistividad eléctrica presenta la misma variación, por lo que el dimensionamiento debería utilizar la cifra admitida por su código de diseño. La dureza es la trampa habitual: ni B265 ni B348 tienen una columna de dureza, por lo que un valor de dureza no puede rechazarse conforme a esas normas y requiere un ensayo suplementario en el pedido. Los valores de cada calidad están en dureza del titanio por calidad.
Más sobre este tema: ¿Es magnético el titanio? expone los valores de permeabilidad por calidad y por qué ASTM B265 y B348 no los verifican.
Resistencia a la corrosión del titanio Grade 2
Grade 2 debe su comportamiento a una película de dióxido de titanio que se vuelve a formar casi instantáneamente dondequiera que haya un rastro de humedad u oxígeno, proporcionando una inmunidad casi total en cloruros y medios oxidantes, y solo un rendimiento moderado en ácidos reductores. Las cifras siguientes proceden del manual de corrosión de TIMET, que enumera el titanio no aleado como TIMETAL 50A.
| Medio y condición | Comportamiento de Grade 2 | Comentario |
|---|---|---|
| Agua de mar ambiente, poco profunda | 3.15 x 10⁻⁵ mpy (0.8 x 10⁻⁶ mm/y) | Por debajo de cualquier margen de corrosión |
| Agua de mar profunda, de 720 a 2070 m | menos de 0.010 mpy (0.00025 mm/y) | Sin ataque medible |
| Límite de temperatura del agua de mar | Resiste hasta 260 C (500 F) | Base de corrosión general |
| Velocidad del agua de mar | Nula a 7.6 m/s; 0.3 mpy a 36.6 m/s | Servicio de condensador y agua de servicio |
| Ácido nítrico al 90% en ebullición, superficie metálica a 116 C | 1.1 a 6.6 mpy (0.03 a 0.17 mm/y) | Type 304L en la misma prueba: 150 a 518 mpy |
| Cloro húmedo, de 10 a 88 C | Nula a 0.02 mpy (0.001 mm/y) | El contenido de agua protege la película |
| Cloro seco, 30 C | Ataque rápido e ignición | Exclusión estricta |
| Salmuera saturada de NaCl, de 21 C a ebullición | Nula | Solo corrosión general |
| Ácido clorhídrico, temperatura ambiente | Útil hasta aproximadamente 7% HCl | Grade 12 aproximadamente 9%, Grade 7 aproximadamente 27% |
| Ácido sulfúrico, temperatura ambiente | Útil hasta aproximadamente 5% (aproximadamente 20% a 0 C) | Grade 7 aproximadamente 45% |
| Ácido sulfúrico en ebullición | Velocidades elevadas desde tan solo 0,5% | Grade 12 aproximadamente 1%, Grade 7 aproximadamente 7% |
| Ácido fluorhídrico | Ataca la película de óxido | No es una opción |
Esos límites de ácido se sitúan en las curvas de isocorrosión de 5 mpy (0,127 mm/y). Los iones férricos, cúpricos, de níquel y de molibdeno disueltos pasivan el titanio frente al ácido clorhídrico, por lo que las corrientes reales de proceso suelen ser menos agresivas de lo que sugieren los datos de ácido puro.
Cuándo pasar de Grade 2 a Grade 7 o Grade 12
El punto de cambio es la corrosión por resquicio, no la corrosión general. En salmuera casi neutra, el ataque por resquicio en titanio sin alear es posible a unos 93 grados C (200 F) y es improbable por debajo de 70 grados C (158 F); en agua de mar el umbral está por encima de 82 grados C (180 F). Un pH más bajo y concentraciones elevadas de calcio o magnesio reducen el inicio.
- Grade 12 (UNS R53400, 0,3% Mo, 0,8% Ni): sin ataque en salmueras saturadas neutras por encima de 316 grados C (600 F) en ensayos de laboratorio, resistencia al resquicio hasta aproximadamente pH 3. La elección para salmuera caliente y servicio geotérmico.
- Grade 7 (UNS R52400, Grade 2 más 0.12 a 0.25% Pd): mejor que Grade 12 por debajo de pH 3, y la solución para ácidos reductores a aproximadamente 27% HCl y 45% ácido sulfúrico a temperatura ambiente.
- Manténgase en Grade 2 para agua de mar y servicio de intercambiador de calor por debajo de los umbrales de resquicio, para ácidos oxidantes como el nítrico y el crómico, y para cloro húmedo y cloruros neutros.
Grade 1 y Grade 2 son esencialmente inmunes al agrietamiento por corrosión bajo tensión en agua de mar, aunque las calidades sin alear con más de 0,2 por ciento de oxígeno pueden ser susceptibles. No se ha informado de ningún caso de ataque influido microbiológicamente en titanio, lo que elimina un modo de fallo presente en muchas opciones de tuberías de acero inoxidable.
Normas y formas de producto
Grade 2 se especifica por forma de producto, no por material. Indicar el número ASTM incorrecto es una causa habitual de rechazo de un certificado de materiales: los ensayos de aceptación difieren entre las normas de chapa gruesa y barra incluso cuando la composición química es idéntica.
| Forma del producto | ASTM | ASME | Otro |
|---|---|---|---|
| Fleje, chapa fina, chapa gruesa | B265 | SB-265 | AMS 4902 |
| Barra y tocho | B348 | SB-348 | – |
| Tubo, sin soldadura y soldado | B338 | SB-338 | AMS 4941 soldado, AMS 4942 sin soldadura |
| Tubo sin soldadura | B861 | SB-861 | – |
| Tubo soldado | B862 | SB-862 | – |
| Piezas forjadas | B381 | SB-381 | – |
| Alambre | B863 | – | AMS 4951, alambre de soldadura AWS A5.16 ERTi-2 |
| Accesorios | B363 | SB-363 | – |
| Piezas fundidas | B367 | SB-367 | – |
| Material para implantes quirúrgicos | F67 | – | ISO 5832-2 |
| Designación europea | Número de material 3.7035, escrito Ti2 o Titan Grade 2 | ||
Designación francesa: Un plano francés puede marcar esta calidad como T40, el código francés de la calidad escrita UNS R50400 en ASTM y Werkstoffnummer 3.7035 en EN y DIN.
Los números ASME SB son importantes una vez que la pieza queda bajo un código de presión: SB-265, SB-338, SB-348, SB-363, SB-367, SB-381, SB-861 y SB-862 son las versiones de la Sección II Parte B de las especificaciones ASTM correspondientes, mientras que el alambre B863 no tiene equivalente SB, y un recipiente con marcado de código requiere el número SB.
Grade 2 frente a Grade 5 y Grade 1
| Propiedad (base ASTM B265) | Grade 1 (R50250) | Grade 2 (R50400) | Grade 5 (R56400) |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción, mín. | 240 MPa / 35 ksi | 345 MPa / 50 ksi | 895 MPa / 130 ksi |
| Límite elástico con desplazamiento de 0,2% | 138 a 310 MPa | 275 a 450 MPa | 828 MPa mín |
| Alargamiento, mín. | 24% | 20% | 10% |
| Oxígeno, máx. | 0.18% | 0.25% | 0.20% |
| Hierro, máx. | 0.20% | 0.30% | 0.40% |
| Elementos de aleación | Ninguno | Ninguno | 5.5 a 6.75% Al, 3.5 a 4.5% V |
| Densidad | 4,51 g/cm³ | 4,51 g/cm³ | 4,43 g/cm³ |
Grade 1 ofrece ductilidad con menor oxígeno, 24 por ciento de alargamiento frente a 20, a costa de 105 MPa de mínimo de resistencia a la tracción. Es adecuado para embutición profunda y revestimiento por explosión, no para secciones estructurales. Grade 5 es una clase de material diferente: Ti-6Al-4V proporciona aproximadamente 2.6 veces el mínimo de resistencia a la tracción, pero baja a 10 por ciento de alargamiento, es más difícil de soldar y no amplía la resistencia a la corrosión en ácidos reductores, donde TIMET lo clasifica por debajo del titanio sin alear. Véase Titanio Grade 2 frente a Grade 5 y la guía comparativa de calidades de titanio. Regla práctica: las piezas sometidas a carga pasan a Grade 5, las piezas en contacto con el fluido permanecen en Grade 2 y cambian lateralmente a Grade 7 o 12.
Aplicaciones
Grade 2 es la opción predeterminada cuando el servicio es de corrosión y no de carga: intercambiadores de calor de carcasa y tubos, revestimientos de recipientes de reactor, columnas, tuberías y cuerpos de válvulas en plantas químicas; tuberías de condensador, tuberías de agua de servicio y componentes internos de desalinización para líneas de evaporación súbita multietapa y ósmosis inversa; placas tubulares de centrales eléctricas, a menudo como chapa gruesa revestida sobre acero al carbono. Otros usos incluyen el blanqueo con dióxido de cloro en pulpa y papel, cestas de ánodos y bastidores de galvanoplastia, componentes de hidrocarburos marinos y superficies de proceso farmacéutico. Grade 2 también se utiliza para instrumentos quirúrgicos y piezas de implantes no portantes conforme a ASTM F67 e ISO 5832-2.
Para tanques, tuberías, válvulas y boquillas en contacto con el producto, el guía de piezas de titanio en contacto con el producto muestra cómo el líquido, el ciclo de limpieza, la geometría del resquicio y las uniones de metales disímiles reducen el alcance del material.
Cómo especificar titanio Grade 2 en un pedido
Una consulta que incluya estos ocho elementos puede cotizarse y certificarse de una vez. Una línea que solo indique “barra de titanio Grade 2” no puede: la fábrica no sabe qué norma debe cumplir el certificado de materiales.
- Calidad y número UNS. Grade 2, UNS R50400. Añada 3.7035 en un plano europeo, y designe Grade 2H si una pieza a presión requiere el mínimo garantizado de 400 MPa.
- Norma. El número ASTM o ASME correspondiente a la forma, por ejemplo ASTM B348 para barra o ASME SB-265 para chapa gruesa conforme a código. Esto determina si se aplican el límite máximo de 450 MPa y la reducción de área de 30 por ciento.
- Forma del producto. Barra redonda, bloque forjado, chapa gruesa, chapa fina, tubo sin soldadura, tubo soldado, alambre o anillo.
- Dimensiones. Diámetro o espesor, anchura, longitud de corte. Para tubo, indique OD y espesor de pared, no tamaño nominal de tubo.
- Tolerancia. Tolerancia estándar de fábrica según la tabla ASTM, o una cifra más ajustada como h9 o más-cero.
- Condición. Recocido es la condición normal de suministro. Indíquelo y añada alivio de tensiones para piezas mecanizadas de sección gruesa.
- Superficie. Laminado en caliente y desincrustado, decapado, rectificado, torneado, rectificado sin centros o pulido.
- Certificado. EN 10204 3.1 con trazabilidad por número de colada, además de cualquier requisito suplementario que omita la norma base: dureza, ensayo ultrasónico, hidrógeno restringido.
Beiyu Titanium suministra Grade 2 conforme a las especificaciones ASTM y AMS. Cuando se requieran documentación EN 10204 3.1 y trazabilidad por número de colada o lote, indique los resultados solicitados y los campos de trazabilidad en la RFQ; Beiyu confirma el alcance disponible en la oferta y el pedido. Los tamaños y el formato de consulta se encuentran en la Barra de titanio Grade 2 página.
¿Se oxida el titanio Grade 2?
No. El óxido es óxido de hierro, y Grade 2 no contiene más de 0,30 por ciento de hierro. En su lugar se forma una película de dióxido de titanio que se restablece casi instantáneamente allí donde haya un rastro de humedad u oxígeno, por lo que un arañazo no se convierte en un punto de corrosión. La película tiene límites: el ácido fluorhídrico la ataca directamente, el cloro seco provoca ataque rápido e ignición a 30 grados C, y los resquicios en agua de mar por encima de aproximadamente 82 grados C la degradan localmente.
¿Es magnético el titanio Grade 2?
El titanio Grade 2 es paramagnético, con una permeabilidad magnética relativa apenas superior a 1.0, por lo que la práctica de ingeniería lo considera no magnético. No retiene un imán ni altera los campos cercanos de forma relevante para instrumentación, entornos de MRI o carcasas de sensores. La permeabilidad no se verifica mediante B265 ni B348, por lo que un límite especificado necesita un ensayo suplementario en el pedido.
¿Es el titanio Grade 2 titanio puro?
Es comercialmente puro, no químicamente puro. Las normas nunca analizan el titanio directamente: limitan los intersticiales y el hierro, y luego calculan el titanio por diferencia, lo que lo sitúa por encima de 98,9 por ciento conforme a los límites ASTM B265. El oxígeno realiza la mayor parte de la función en la escala de calidades: Grade 1 está limitado a 0,18 por ciento, Grade 2 a 0,25 por ciento y Grade 3 a 0,35 por ciento, por lo que los mínimos de resistencia a la tracción aumentan de 240 a 345 a 450 MPa.
¿Cómo se compara el titanio Grade 2 con el acero inoxidable 316L?
Grade 2 es aproximadamente 44 por ciento más ligero, con 4,51 g/cm³ frente a aproximadamente 7,98 g/cm³, y comienza con un límite elástico especificado superior, mínimo de 275 MPa frente a 170 MPa para chapa gruesa 316L conforme a ASTM A240. La diferencia decisiva es el comportamiento frente a cloruros: Grade 2 no muestra esencialmente corrosión medible en agua de mar a temperatura ambiente, mientras que el acero inoxidable austenítico presenta corrosión por picaduras por cloruros y fisuración por corrosión bajo tensión. En ácidos reductores el orden se invierte, ya que Grade 2 se limita a aproximadamente 7 por ciento de ácido clorhídrico y la solución de titanio en ese caso es Grade 7.
Detalles de especificación con fuentes
En estado recocido, Grade 2 (UNS R50400) debe cumplir una resistencia a la tracción mínima de 345 MPa (50 ksi), un límite elástico entre 275 y 450 MPa y un alargamiento mínimo del 20%, según ASTM B265, tabla 2; ASTM B348 aplica el mismo mínimo de resistencia a la tracción de 345 MPa a la barra y al tocho.
Los límites de intersticiales definen la calidad: el oxígeno se limita a 0,25% y el hierro a 0,30% según ASTM B265, tabla 1. La densidad es 4,51 g/cm³ (ASM Handbook, vol. 2), y la designación europea Werkstoff 3.7035 de DIN 17850 cubre la composición sin alear equivalente.