Показатели за якост и твърдост на търговски чист титан и неговата пригодност за структурни приложения с-тежко натоварване
Търговски чистият титан (CP-Ti, обикновено класифициран в класове като клас 1 до клас 4 въз основа на съдържанието на примеси и нивото на кислород) показва отчетлив профил на якост и твърдост, който варира в зависимост от неговия клас.
По отношение натвърдост, като-отлят или закален CP-Ti обикновено има твърдост по Бринел (HB) в диапазона от 80 до 150. Клас 1 (най-пластичният и най-ниският клас на -якост) има HB от около 80–100, докато клас 4 (най-високата-якост сред търговските чисти класове) може да достигне HB от 130–150, което е значително по-ниско от това на стомана с висока -якост (напр. закалена и темперирана легирана стомана с HB често надвишаващо 300) или титанови сплави (като Ti-6Al-4V с HB около 300).
Заякост на опън, клас 1 CP-Ti има граница на провлачване от приблизително 170–240 MPa и крайна якост на опън от 240–300 MPa; Степен 4 CP-Ti, с по-високо съдържание на кислород (елемент за укрепване на твърд-разтвор), постига граница на провлачване от 480–550 MPa и крайна якост на опън от 550–620 MPa. Въпреки това, дори най-здравият комерсиален клас чист титан не отговаря на механичните изисквания на конструкциите с тежко-натоварване. Компонентите с-тежко натоварване (напр. мостови греди, рамки за тежки машини, аерокосмически основни -носещи конструкции) обикновено изискват граници на провлачване над 600 MPa и отлична устойчивост на умора при циклични натоварвания. Относително ниската абсолютна якост на CP-Ti, съчетана с неговия по-нисък модул на еластичност (около 110 GPa, приблизително половината от този на стоманата), води до прекомерна еластична деформация при големи натоварвания, което компрометира структурната стабилност и точността на размерите. по този начинтърговски чистият титан не може да задоволи изискванията на структурни приложения с-тежко натоварване; вместо това за такива сценарии се предпочитат титанови сплави (напр. Ti-6Al-4V с граница на провлачване над 860 MPa) или стомани с висока якост.
Пластичност, здравина на търговски чист титан и поведението му на крехкост при ниски температури
Търговски чистият титан може да се похвали с отличенпластичност и здравинав работния-обхват на околната температура. В закалено състояние CP-Ti от клас 1 може да постигне удължение при скъсване от 20%–30% и намаляване на площта от 40%–60%, позволявайки дълбоко изтегляне, коване и други сложни процеси на формоване без напукване. Клас 4 CP{10}}Ti, въпреки по-високата си якост, все още поддържа уважавано удължение от 10%–15%, балансирайки здравината и формоспособността. По отношение на якостта, CP-Ti има висока якост на счупване (KIC) от 50–80 MPa·m^(1/2) в загрято състояние, което е значително по-високо от това на много крехки сплави и осигурява устойчивост на внезапно чупливо счупване при удар или динамични натоварвания.
По отношение на представянето приниски температури, търговски чистият титан не проявява студена чупливост, критично предимство пред въглеродните стомани (които са склонни да стават крехки под температурата на прехода си към пластична-крехкост, обикновено около -20 градуса до -40 градуса ). CP-Ti запазва добра пластичност и издръжливост дори при изключително ниски температури (като криогенни температури от -253 градуса, близо до точката на кипене на течния водород). Например, при -196 градуса (температура на течен азот), клас 2 CP-Ti все още поддържа удължение от над 15% и не показва значителен спад в якостта на удар. Това се дължи на хексагоналната плътно опакована (HCP) кристална структура на титана, която, въпреки че има по-малко системи за приплъзване от центрираните кубични (BCC) метали при стайна температура, претърпява повишено движение на дислокация и капацитет на деформация при ниски температури без механизма на крехкост, наблюдаван в BCC стоманите (напр. сегрегация на границата на зърното или фрактура на разцепване). следователнотърговски чистият титан няма да стане крехък в среда с ниска{0}}температураи се използва широко в криогенното инженерство, като оборудване за съхранение и транспортиране на течен природен газ (LNG) и аерокосмически криогенни компоненти.
