Pevnosť a tvrdosť komerčne čistého titánu a jeho vhodnosť pre ťažké-konštrukčné aplikácie
Komerčne čistý titán (CP{0}}Ti, zvyčajne klasifikovaný do akostnej triedy 1 až 4 na základe obsahu nečistôt a úrovne kyslíka) vykazuje zreteľný profil pevnosti a tvrdosti, ktorý sa mení v závislosti od triedy.
Z hľadiskatvrdosť, ako-liate alebo žíhané CP-Ti má vo všeobecnosti tvrdosť podľa Brinella (HB) v rozsahu od 80 do 150. Stupeň 1 (najťažší a najnižší -stupeň pevnosti) má HB približne 80 – 100, zatiaľ čo stupeň 4 (najvyšší z komerčných čistých tried HB) môže dosiahnuť{9}} 130 – 150, čo je výrazne menej ako v prípade vysokopevnostnej ocele (napr. kalená a temperovaná legovaná oceľ s HB často presahujúcou 300) alebo zliatin titánu (ako je Ti-6Al-4V s HB okolo 300).
Prepevnosť v ťahu, CP 1. stupňa-Ti má medzu klzu približne 170–240 MPa a medzu pevnosti v ťahu 240–300 MPa; Stupeň 4 CP-Ti s vyšším obsahom kyslíka (prvok na spevnenie tuhého-roztoku) dosahuje medzu klzu 480 – 550 MPa a medzu pevnosti v ťahu 550 – 620 MPa. Avšak aj ten najsilnejší komerčný čistý titán nespĺňa mechanické požiadavky na ťažké-konštrukcie. Komponenty pre veľké{16}}zaťaženie (napr. mostné nosníky, rámy ťažkých strojov, nosné-kosmické konštrukcie) zvyčajne vyžadujú medzu klzu nad 600 MPa a vynikajúcu odolnosť proti únave pri cyklickom zaťažení. Relatívne nízka absolútna pevnosť CP-Ti v spojení s jeho nižším modulom pružnosti (asi 110 GPa, zhruba polovičný v porovnaní s oceľou), vedie k nadmernej elastickej deformácii pri veľkom zaťažení, čo znižuje štrukturálnu stabilitu a rozmerovú presnosť. tedakomerčne čistý titán nemôže uspokojiť požiadavky-konštrukčných aplikácií s vysokým zaťažením; namiesto toho sa pre takéto scenáre uprednostňujú zliatiny titánu (napr. Ti-6Al-4V s medzou klzu nad 860 MPa) alebo vysokopevnostné ocele.
Plasticita, húževnatosť komerčne čistého titánu a jeho krehkosť pri nízkych teplotách
Komerčne čistý titán sa môže pochváliť vynikajúcouplasticita a húževnatosťv rozsahu okolitých{0}}teplôt. V žíhanom stave môže CP-Ti stupňa 1 dosiahnuť predĺženie pri pretrhnutí 20 % – 30 % a zmenšenie plochy o 40 % – 60 %, čo umožňuje hlboké ťahanie, kovanie a iné zložité procesy tvárnenia bez praskania. Stupeň 4 CP-Ti si napriek svojej vyššej pevnosti stále zachováva úctyhodné predĺženie 10 % – 15 %, pričom vyvažuje pevnosť a tvárnosť. Pokiaľ ide o húževnatosť, CP-Ti má vysokú lomovú húževnatosť (KIC) 50–80 MPa·m^(1/2) v žíhanom stave, čo je výrazne viac ako u mnohých krehkých zliatin a zaisťuje odolnosť voči náhlemu krehkému lomu pri náraze alebo dynamickom zaťažení.
Čo sa týka výkonu prinízke teplotykomerčne čistý titán nevykazuje krehkosť za studena, čo je zásadná výhoda v porovnaní s uhlíkovými oceľami (ktoré majú tendenciu krehnúť pod ich tvárnou -teplotou krehkého prechodu, zvyčajne okolo -20 až -40 stupňov ). CP-Ti si zachováva dobrú ťažnosť a húževnatosť aj pri extrémne nízkych teplotách (ako sú kryogénne teploty -253 stupňov, blízko bodu varu kvapalného vodíka). Napríklad pri -196 stupňoch (teplota kvapalného dusíka) si stupeň 2 CP-Ti stále zachováva predĺženie nad 15 % a nevykazuje žiadny významný pokles rázovej húževnatosti. Pripisuje sa to hexagonálnej uzavretej kryštálovej štruktúre titánu (HCP), ktorá, hoci má menej sklzových systémov ako kubické kovy sústredené na telo (BCC) pri izbovej teplote, podlieha zvýšenému pohybu dislokácie a deformačnej kapacite pri nízkych teplotách bez mechanizmu krehnutia, ktorý sa vyskytuje u ocelí BCC (napr. segregácia na hranici zŕn alebo štiepny lom). pretokomerčne čistý titán nekrehne v prostredí s nízkou{0}}teplotoua je široko používaný v kryogénnom inžinierstve, ako sú zariadenia na skladovanie a prepravu kvapalného zemného plynu (LNG) a letecké kryogénne komponenty.
