La barra di titanio ricotta è la scelta predefinita per la lavorazione meccanica e per la maggior parte delle specifiche mediche e chimiche, perché le proprietà sono ripetibili da una colata all'altra. La barra solubilizzata e invecchiata aumenta la resistenza, tipicamente fino a circa 1100 MPa nel Grade 5 rispetto a circa 895 MPa allo stato ricotto, a scapito della duttilità e della lavorabilità meccanica.
Grado e norma indicano al fornitore che cosa è il titanio. Non indicano all'officina come si comporterà al tornio o quanto sarà resistente il pezzo finito: questo è determinato dalla stato. Due barre di Ti-6Al-4V identiche conformi alla stessa voce ASTM B348 possono differire di 250 MPa nel carico di snervamento solo in funzione del trattamento termico ricevuto. Omettere lo “stato” da un ordine d'acquisto è uno dei modi più comuni per ricevere un ordine di titanio tecnicamente corretto ma inadatto al lavoro.
Stato di trattamento termico: ricotto o solubilizzato e invecchiato
Per Ti-6Al-4V (Grade 5) i due stati più frequentemente specificati sono ricotto e solubilizzato e invecchiato (STA).
| Proprietà (tipica del Ti-6Al-4V) | Ricotto | Solubilizzato & invecchiato (STA) |
|---|---|---|
| Carico di snervamento | ~828 a 895 MPa (120 a 130 ksi) | ~1100 a 1170 MPa (160 a 170 ksi) |
| Duttilità / tenacità | Superiore | Inferiore |
| Lavorabilità meccanica | Più prevedibile, più pastoso in lavorazione | Più duro, più abrasivo sugli utensili |
| Saldabilità | Preferibile | Possibile, ma la risposta all'invecchiamento nella saldatura cambia |
| Limite della dimensione della sezione | Qualsiasi dimensione | Limitata; le sezioni spesse non si induriscono completamente a cuore |
| Impiego tipico | Impieghi strutturali generali, pezzi lavorati meccanicamente, gruppi saldati | Raccordi ad alta resistenza, elementi di fissaggio, sezioni piccole/medie |
Lo stato ricotto è la scelta abituale: più duttile, più tollerante alla saldatura e adatto alla maggior parte dei pezzi lavorati meccanicamente e fabbricati (per il motivo, vedere lavorazione meccanica del Ti-6Al-4V). STA offre circa 30% di resistenza in più, ma a scapito di duttilità, lavorabilità meccanica e con un limite effettivo allo spessore della sezione, la temprabilità della lega significa che una barra di grande diametro non invecchierà uniformemente fino al centro. I gradi commercialmente puri (1 a 4) sono monofase e non vengono rinforzati in questo modo; sono forniti ricotti.
Condizione superficiale e dimensionale, l'altra metà della specifica
Lo “stato” comprende anche il modo in cui sono state finite la superficie e le dimensioni della barra. Questo determina se è possibile serrarla nel mandrino e lavorarla oppure se occorre prima pulirla e regolarizzarla.
| Stato di fornitura | Cosa afferma la guida |
|---|---|
| Grezzo di forgiatura / grezzo di laminazione | calamina, uno strato arricchito di ossigeno alpha case, tolleranza ampia e sovrametallo di lavorazione. Semilavorato meno costoso, maggiore preparazione. |
| Decapato | scaglia e strato alfa rimossi chimicamente; superficie pulita, pronta per la lavorazione meccanica. |
| Tornito / pelato | diametro regolarizzato, calamina eliminata, migliore rotondità. |
| Rettificato senza centri / finito a freddo | tolleranza stretta sul diametro e superficie liscia, per pezzi lavorati meccanicamente a dimensioni prossime a quelle della barra o utilizzati tal quali. Più costoso, minore preparazione. |
Cosa inserire effettivamente nell'ordine d'acquisto
| Campo da indicare | Cosa afferma la guida |
|---|---|
| Grado + norma | ad es. Ti-6Al-4V, ASTM B348 (oppure AMS 4928 per la specifica delle barre aerospaziali). |
| Stato di trattamento termico | ricotto oppure STA. Non lasciare il campo vuoto; “ricotto” in caso di dubbio. |
| Stato superficiale | decapato, tornito o rettificato e se occorre rimuovere l'alpha case. |
| Tolleranza sul diametro + rettilineità | una tolleranza più stretta costa di più; adeguarla al percorso di lavorazione meccanica: lavorazione su tutte le superfici oppure forma prossima a quella finale. |
| Prove | certificato del materiale con tracciabilità tramite il numero di colata e controllo a ultrasuoni se richiesto dalla specifica. |
Forniamo barra Ti-6Al-4V (Grade 5) e barra AMS 4928 in stato ricotto o STA, decapato, tornito o rettificato alla tolleranza richiesta, con il certificato del materiale. Per la scelta del grado nell'intera gamma, consultare la guida comparativa dei gradi e la guida alle barre ASTM B348; quindi inviare stato, superficie e tolleranza con la propria Inviare una richiesta.
FAQ
Se non si specifica uno stato, cosa si riceve?
Di solito ricotto in stabilimento, con superficie e tolleranza poco restrittive; adatto alla lavorazione meccanica generale, ma poco indicato se occorrevano la resistenza STA o una barra rettificata. Indicare sempre la condizione.
Qualsiasi barra Ti-6Al-4V può essere solubilizzata e invecchiata?
Può essere invecchiata, ma le sezioni grandi non si induriscono uniformemente a cuore a causa della temprabilità limitata, quindi l'aumento di resistenza non è affidabile nelle barre spesse. Lo stato STA è più efficace nei diametri piccoli e medi.
Il titanio ricotto ha una bassa resistenza?
No. Ti-6Al-4V ricotto presenta comunque un carico di snervamento di circa 830 a 895 MPa, paragonabile a molti acciai ad alta resistenza con un peso molto inferiore. STA è semplicemente un'opzione a maggiore resistenza e minore duttilità quando necessaria.
I gradi commercialmente puri sono disponibili in stato STA?
No. Il titanio CP (gradi 1 a 4) è alfa monofase e non è induribile per invecchiamento; viene fornito ricotto. La resistenza è determinata dal grado (contenuto di ossigeno), non dal trattamento termico.
Dettagli delle specifiche con fonti
La barra Grade 5 ricotta secondo ASTM B348 deve soddisfare una resistenza a trazione minima di 895 MPa e un carico di snervamento minimo allo 0,2% di 828 MPa (ASTM B348, requisiti meccanici). Questi sono valori minimi per lo stato ricotto; il trattamento STA serve a portare le proprietà significativamente al di sopra di essi.
| Requisito per la barra Grade 5 ricotta | Minimo secondo ASTM B348 |
|---|---|
| Resistenza ultima a trazione | 895 MPa |
| Carico di snervamento allo 0,2 per cento | 828 MPa |
Il trattamento STA è un'opzione limitata dalle dimensioni della sezione: ASM Handbook, Volume 4 (Trattamento termico del titanio e delle leghe di titanio) colloca il limite pratico di indurimento a cuore del Ti-6Al-4V a circa 25 mm (1 in.) di spessore della sezione, quindi le barre di grande diametro non possono sviluppare tutte le proprietà STA al cuore indipendentemente dalla gestione del forno.
Inviare una richiesta di offerta tecnica
Per le richieste di offerta di barre in titanio, includere grado, norma ASTM o AMS, diametro, stato, finitura superficiale, tolleranza, quantità e certificato del materiale richiesto.
Fonti di riferimento
- ASTM B348 / B348M, specifica normalizzata per barre e billette in titanio e leghe di titanio
- AMS 4928, Barre, filo, pezzi forgiati e anelli in lega di titanio, 6Al-4V, ricotti
- AMS 4967, Barre, filo, pezzi forgiati e anelli in lega di titanio, 6Al-4V, solubilizzati e invecchiati
- ASM Handbook, Volume 4E, Trattamento termico delle leghe non ferrose
- ASTM E8 / E8M, metodi di prova normalizzati per prove di trazione dei materiali metallici