Il titanio, contrariamente a quello
che molti pensano, non è un metallo raro
in natura ed occupa il 4° posto in ordine
di quantità fra i componenti della crosta
terrestre. Si trova in natura sotto forma di
ossido in composti come Ilmenite, Sabbie nere
eruttive e Rutilo. Il titanio metallico si ottiene
prevalentemente in tre fasi:
• riduzione del minerale
in forma metallica spugnosa (spugna di
titanio); • fusione sottovuoto;
• rifusione in getti o forgiatura
in forme specifiche per le successive
lavorazioni a caldo (laminazione, trafilatura,
riforgiatura) e a freddo (rilaminazione)
Il titanio estratto dai minerali,
una volta reso puro, è un metallo argenteo,
duttile con densità inferiore a quella
del ferro, durezza superiore a quella dell’alluminio
e doti di resistenza alla corrosione quasi
pari a quella del platino.
Il titanio presenta una combinazione di caratteristiche
tecnologiche estremamente favorevoli per un
suo largo impiego industriale:
• elevata resistenza
meccanica, rapportata ad una relativamente
bassa densità ( 4,51 Kg / dm3 );
• elevatissima resistenza alla corrosione
in ambienti aggressivi; • elevata
biocompatibilità; • elevata
temperatura di fusione (1668°);
• amagneticità quasi assoluta;
• basso modulo elastico e bassi
coefficienti di conducibilità e
dilatazione termica
Il titanio può esistere in 2 forme
cristalline:
La prima, denominata Alfa
corrisponde ad una struttura cristallina esagonale
compatta, stabile a basse temperature, mentre
la seconda, Beta ha una struttura
cubica a corpo centrato, stabile alle alte
temperature. Nel titanio puro, la fase alfa
è stabile a tutte le temperature fino
a 882 °C, dove si trasforma in fase Beta.
Questa temperatura è conosciuta come
temperatura di “Beta Transus”.
Anche la fase Beta risulta essere a sua volta
stabile fino al punto di fusione.
Il titanio e le sue leghe sono classificati
in tre grandi categorie in base alle fasi
predominanti presenti nella microstuttura
a temperatura ambiente. Leghe Alfa,
Leghe Beta e Leghe
Alfa-Beta.
Queste ultime sono più che altro un
compromesso fra le leghe a singola fase Alfa
e quelle a singola fase Beta.
In generale, le leghe Alfa sono saldabili,
non trattabili termicamente,
stabili fino a circa 540 °C, resistenti
all’intaglio, più resistenti
ad ossidazione rispetto alle leghe Beta e
Alfa-Beta. Le leghe Beta sono generalmente
trattabili termicamente, saldabili,stabili
fino a circa 300 °C; Le Alfa-Beta sono
trattabili termicamente stabili fino a circa
430 °C, hanno una buona resistenza e sono
più formabili delle leghe Alfa ma più
difficili a saldare.
Tipi
di titanio
Principali
applicazioni
Ti
Grado 1
In una grande varietà di impianti
chimici per la sua resistenza alla corrosione;
più idoneo alle deformazioni a
freddo ed al profondo stampaggio.
Ti
Grado 2
E’ il tipo di Ti più utilizzato
in tutti i settori merceologici poiché
associa a caratteristiche di resistenza
sufficientemente elevate una buona formabilità
a freddo.
Ti
Grado 3
In ambienti ossidanti e per impieghi
a basse temperature
Ti
Grado 4
E’ il titanio commercialmente
puro che presenta le caratteristiche di
resistenza più elevate: Impiegato
normalmente per la costruzione di attrezzature
per l’ossidazione anodica, unisce
un’ottima resistenza alla corrosione,
buone caratteristiche meccaniche e di
elasticità
Ti
Grado 5
( 6Al-4V )
E’ la lega di Ti più usata
in applicazioni per alta resistenza meccanica
strutturale, fino a medie temperature
( 400 °C ). Oltre ad un buon comportamento
alla forgiatura, presenta eccellente duttilità
e tenacità allo stato ricotto.
Ti
Grado 7
( Ti Gr.2 e 0,2 Pd)
Come il Grado 2 e in ambienti moderatamente
riducenti con condizioni che oscillano
tra ossidanti e riducenti, per la sua
migliore resistenza alla corrosione interstiziale
a pH bassi e fino alla temperatura di
425 °C, in servizio continuo e di
540 °C, in servizio intermittente.
Alpha
Alpha-Beta
Beta
Le
leghe Alfa non sono trattabili termicamente
e sono generalmente facilmente saldabili.
Caratterizzate da basse/medie caratteristiche
meccaniche, buona duttilità ed
eccellenti proprietà a temperature
criogeniche.
Le leghe Alfa-Beta
sono termicamente trattabili e la maggior
parte saldabili. Sono dotate di caratteristiche
meccaniche medio-alte; buona formabilità
a caldo ma resistenza ad alte temperature
criogeniche non paragonabile alla maggioranza
delle leghe Alfa.
Le leghe Beta e quasi-Beta sono trattabili
termicamente, generalmente saldabili e
dotate di buona resistenza a temperature
intermedie. Le leghe Beta, trattate termicamente,
presentano un eccellente formabilità.
Le leghe di tipo Beta infine presentano
una buona combinazione di proprietà
in semilavorati quali lamiere, profili,
viteria e molle.
