Styrke og hardhetsytelse av kommersielt rent titan og dets egnethet for tunge-belastningsstrukturelle applikasjoner
Kommersielt rent titan (CP-Ti, vanligvis klassifisert i grader som grad 1 til grad 4 basert på urenheter og oksygennivå) viser en distinkt styrke- og hardhetsprofil som varierer med karakteren.
Når det gjelderhardhet, som-støpt eller glødet CP-Ti har generelt en Brinell-hardhet (HB) som varierer fra 80 til 150. Grade 1 (den mest duktile og laveste-styrkegraden) har en HB på rundt 80–100, mens Grade 4 (den høyeste-kvalitetsstyrken kan nå en kommersiell HB 130–150, som er spesielt lavere enn for høy-stål (f.eks. bråkjølt og herdet legert stål med HB ofte over 300) eller titanlegeringer (som Ti-6Al-4V med HB rundt 300).
Tilstrekkstyrke, Grade 1 CP-Ti har en flytegrense på omtrent 170–240 MPa og en maksimal strekkstyrke på 240–300 MPa; Grad 4 CP-Ti, med høyere oksygeninnhold (et solid-oppløsningsforsterkende element), oppnår en flytegrense på 480–550 MPa og en ultimat strekkstyrke på 550–620 MPa. Selv den sterkeste kommersielle rent titankvaliteten oppfyller imidlertid ikke de mekaniske kravene til tunge{14}}lastkonstruksjoner. Tunge-lastkomponenter (f.eks. brobjelker, rammer for tunge maskiner, hovedlastbærende strukturer for romfart-) krever vanligvis flytestyrker over 600 MPa og utmerket tretthetsmotstand under sykliske belastninger. CP-Tis relativt lave absolutte styrke, kombinert med dens lavere elastisitetsmodul (omtrent 110 GPa, omtrent halvparten av stålets), fører til overdreven elastisk deformasjon under store belastninger, noe som kompromitterer strukturell stabilitet og dimensjonsnøyaktighet. Slik,kommersielt rent titan kan ikke tilfredsstille kravene til konstruksjonsapplikasjoner med tunge-belastninger; i stedet foretrekkes titanlegeringer (f.eks. Ti-6Al-4V med flytegrense over 860 MPa) eller høyfast stål for slike scenarier.
Plastisitet, seighet av kommersielt rent titan og dets sprøhet ved lave temperaturer
Kommersielt rent titan kan skryte av utmerketplastisitet og seigheti tjenesteområdet for omgivelses-temperatur. I glødet tilstand kan Grad 1 CP-Ti oppnå en bruddforlengelse på 20 %–30 % og en reduksjon av arealet på 40 %–60 %, noe som muliggjør dyptrekking, smiing og andre komplekse formingsprosesser uten sprekkdannelse. Klasse 4 CP-Ti, til tross for sin høyere styrke, opprettholder fortsatt en respektabel forlengelse på 10–15 %, og balanserer styrke og formbarhet. Når det gjelder seighet, har CP-Ti en høy bruddseighet (KIC) på 50–80 MPa·m^(1/2) i glødet tilstand, som er betydelig høyere enn for mange sprø legeringer og sikrer motstand mot plutselige sprøbrudd under støt eller dynamiske belastninger.
Angående opptreden kllave temperaturer, kommersielt rent titan viser ikke kald sprøhet, en kritisk fordel i forhold til karbonstål (som har en tendens til å bli sprø under sin duktile-sprø overgangstemperatur, vanligvis rundt -20 grader til -40 grader). CP-Ti beholder god duktilitet og seighet selv ved ekstremt lave temperaturer (som kryogene temperaturer på -253 grader, nær flytende hydrogens kokepunkt). For eksempel, ved -196 grader (temperatur for flytende nitrogen), opprettholder Grad 2 CP-Ti fortsatt en forlengelse på over 15 % og viser ingen signifikant nedgang i slagfasthet. Dette tilskrives titans heksagonale tettpakkede (HCP) krystallstruktur, som, selv om den har færre slipsystemer enn kroppssentrerte kubiske (BCC) metaller ved romtemperatur, gjennomgår forbedret dislokasjonsbevegelse og deformasjonskapasitet ved lave temperaturer uten sprøhetsmekanismen som sees i BCC-stål (f. Derfor,kommersielt rent titan vil ikke bli sprøtt i miljøer med lav- temperaturog er mye brukt i kryogen engineering, for eksempel flytende naturgass (LNG) lagrings- og transportutstyr og romfartskryogene komponenter.
