Titanio Grado 2
Designación y normas equivalentes
Sección titulada «Designación y normas equivalentes»El Titanio Grado 2 (UNS R50400, ASTM B265) es titanio comercialmente puro con una pureza mínima del 99.2 %. Se rige por normas internacionales como ASTM B265, ASME SB-265, AMS 4902 y DIN 3.7035. Es el grado de titanio comercialmente puro más utilizado gracias a su excelente equilibrio entre resistencia, ductilidad y resistencia a la corrosión.
Composición química
Sección titulada «Composición química»La composición química en % en masa según ASTM B265 es:
| Elemento | Titanio (Ti) | Hierro (Fe) máx. | Oxígeno (O) máx. | Carbono (C) máx. | Nitrógeno (N) máx. | Hidrógeno (H) máx. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| % | Balance | 0.30 | 0.25 | 0.08 | 0.03 | 0.015 |
Propiedades mecánicas en estado recocido
Sección titulada «Propiedades mecánicas en estado recocido»Los valores corresponden a chapa/placa recocida según ASTM B265 a temperatura ambiente. El límite elástico mínimo es de 275 MPa (40 ksi).
| Propiedad | Valor mínimo (SI) | Valor típico (SI) | Unidad (SI) | Valor mínimo (Imp.) | Unidad (Imp.) |
|---|---|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | 345 | 415 | MPa | 50 | ksi |
| Límite elástico (0.2 %) | 275 | 310 | MPa | 40 | ksi |
| Alargamiento (50 mm) | 20 | 25 | % | 20 | % |
| Dureza Brinell | – | 150 | HB | – | HB |
| Módulo elástico | 100 | 105 | GPa | 14.5 | Msi |
Propiedades mecánicas en estado endurecido por deformación
Sección titulada «Propiedades mecánicas en estado endurecido por deformación»Mediante trabajo en frío se puede elevar la resistencia. Tras una reducción del 25–30 % en sección, se obtienen valores típicos como:
| Propiedad | Valor típico (SI) | Unidad (SI) | Valor típico (Imp.) | Unidad (Imp.) |
|---|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | 550 | MPa | 80 | ksi |
| Límite elástico (0.2 %) | 480 | MPa | 70 | ksi |
| Alargamiento (50 mm) | 15 | % | 15 | % |
Propiedades físicas
Sección titulada «Propiedades físicas»La densidad del Titanio Grado 2 es de 4.51 Mg/m³ (281 lb/ft³), aproximadamente un 57 % de la del acero.
| Propiedad | Valor (SI) | Unidad (SI) | Valor (Imp.) | Unidad (Imp.) |
|---|---|---|---|---|
| Densidad | 4.51 | Mg/m³ | 281 | lb/ft³ |
| Volumen atómico | 0.0106 | m³/kmol | 646 | in³/kmol |
| Módulo de elasticidad | 100–105 | GPa | 14.5–15.2 | Msi |
| Módulo de cizalladura | 36–39 | GPa | 5.2–5.7 | Msi |
| Coeficiente de Poisson | 0.35–0.37 | – | 0.35–0.37 | – |
Propiedades térmicas
Sección titulada «Propiedades térmicas»El punto de fusión se sitúa en torno a 1668 °C (3034 °F).
| Propiedad | Valor (SI) | Unidad (SI) | Valor (Imp.) | Unidad (Imp.) |
|---|---|---|---|---|
| Punto de fusión | 1665–1671 | °C | 3030–3040 | °F |
| Conductividad térmica | 16.3–18 | W/m·K | 113–125 | BTU·pulg/(h·ft²·°F) |
| Calor específico | 539–541 | J/kg·K | 0.129–0.129 | BTU/lb·°F |
| Coeficiente de expansión térmica (20–100 °C) | 8.5–9.3 | 10⁻⁶/K | 4.7–5.2 | 10⁻⁶/°F |
Propiedades eléctricas
Sección titulada «Propiedades eléctricas»La resistividad eléctrica del Titanio Grado 2 a 20 °C es de aproximadamente 0.56 μΩ·m.
| Propiedad | Valor (SI) | Unidad (SI) | Valor (Imp.) | Unidad (Imp.) |
|---|---|---|---|---|
| Resistividad eléctrica | 0.55–0.575 | 10⁻⁶ Ω·m | 0.55–0.575 | μΩ·cm |
Resistencia a la corrosión
Sección titulada «Resistencia a la corrosión»El Titanio Grado 2 presenta una resistencia excepcional en entornos agresivos. La capa de óxido superficial es auto-reparadora y lo protege incluso en agua de mar, cloruros y medios oxidantes.
| Medio | Resistencia (1 = pobre, 5 = excelente) | Observaciones |
|---|---|---|
| Agua dulce | 5 | Totalmente inmune |
| Agua de mar | 5 | Excelente, sin corrosión hasta 120 °C |
| Ácidos débiles | 5 | Alta resistencia en concentraciones moderadas |
| Ácidos fuertes (reductores) | 3 | Aceptable con inhibidores; HCl concentrado puede atacarlo |
| Álcalis débiles/fuertes | 4 | Buena, con ligera pérdida en NaOH caliente concentrado |
| Disolventes orgánicos | 5 | Inerte en casi todos los casos |
| Oxidación a 500 °C | 4 | Formación de óxido superficial sin degradación catastrófica |
| Desgaste | 3 | Resistencia al desgaste moderada; mejora con nitruración |
| UV / radiación | 5 | Sin cambios apreciables |
Aplicaciones por industria
Sección titulada «Aplicaciones por industria»Gracias a su combinación de resistencia moderada, ligereza y alta resistencia a la corrosión, el Titanio Grado 2 es el más empleado en:
- Industria química y de procesos: intercambiadores de calor, torres de destilación, reactores, tuberías para medios corrosivos.
- Ingeniería marina: ejes de propulsores, bombas, válvulas y fittings para agua de mar.
- Generación de energía: condensadores de centrales eléctricas y plantas desaladoras.
- Medicina y odontología: implantes quirúrgicos, tornillos óseos y estructuras protésicas gracias a su biocompatibilidad y oseointegración.
- Aeroespacial: componentes de sistemas de aire comprimido, conductos de sangrado y carenados que no requieren altísima resistencia.
- Equipamiento deportivo: cuadros de bicicleta, raquetas y componentes sometidos a fatiga media.
- Arquitectura y bienes de consumo: revestimientos exteriores, marcos de gafas y relojes de alta gama.
Comparativa con materiales similares
Sección titulada «Comparativa con materiales similares»La tabla siguiente compara el Titanio Grado 2 con otros grados de titanio puro y la aleación Ti-6Al-4V de referencia.
| Material | Límite elástico (MPa) | Resistencia a tracción (MPa) | Alargamiento (%) | Densidad (g/cm³) | Ventaja principal |
|---|---|---|---|---|---|
| Titanio Grado 1 | 170–310 | 240–370 | 24 | 4.51 | Máxima ductilidad y conformabilidad |
| Titanio Grado 2 | 275–345 | 345–480 | 20 | 4.51 | Mejor equilibrio resistencia/ductilidad |
| Titanio Grado 3 | 380–450 | 480–550 | 18 | 4.51 | Mayor resistencia que Grado 2 |
| Titanio Grado 4 | 483–550 | 550–680 | 15 | 4.51 | Máxima resistencia entre CP Ti |
| Ti-6Al-4V (Grado 5) | 828–1100 | 895–1170 | 10 | 4.43 | Altísima resistencia y tratable térmicamente |
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es la resistencia a la tracción mínima del Titanio Grado 2 en estado recocido?
Sección titulada «¿Cuál es la resistencia a la tracción mínima del Titanio Grado 2 en estado recocido?»La resistencia a la tracción mínima del Titanio Grado 2 recocido es de 345 MPa (50 ksi), con un valor típico de 415 MPa. Este valor se obtiene en chapas según ASTM B265 con un alargamiento mínimo del 20 %.
¿Cuál es el límite elástico del Titanio Grado 2 y cómo varía con el trabajo en frío?
Sección titulada «¿Cuál es el límite elástico del Titanio Grado 2 y cómo varía con el trabajo en frío?»El límite elástico mínimo en estado recocido es de 275 MPa (40 ksi), pero tras una reducción del 25–30 % en frío puede superar los 480 MPa (70 ksi). La ganancia de resistencia va acompañada de una reducción del alargamiento hasta aproximadamente un 15 %.
¿A qué temperatura funde el Titanio Grado 2?
Sección titulada «¿A qué temperatura funde el Titanio Grado 2?»El punto de fusión del Titanio Grado 2 es de 1668 °C (3034 °F). Esta temperatura lo habilita para aplicaciones que requieren estabilidad dimensional a altas temperaturas, aunque por encima de 400 °C su resistencia mecánica cae significativamente.
¿Qué densidad tiene el Titanio Grado 2 y cómo se compara con el acero?
Sección titulada «¿Qué densidad tiene el Titanio Grado 2 y cómo se compara con el acero?»La densidad del Titanio Grado 2 es de 4.51 g/cm³ (281 lb/ft³), aproximadamente un 43 % inferior a la del acero al carbono (7.85 g/cm³). Esta baja densidad, junto con una resistencia similar a algunos aceros inoxidables, proporciona una excelente relación resistencia/peso.
¿Cuál es la conductividad térmica del Titanio Grado 2?
Sección titulada «¿Cuál es la conductividad térmica del Titanio Grado 2?»La conductividad térmica del Titanio Grado 2 es de 16.3–18 W/m·K (113–125 BTU·pulg/(h·ft²·°F)). Este valor es bajo en comparación con el aluminio o el cobre, lo que limita su uso en intercambiadores de calor de alta eficiencia, pero es adecuado para aplicaciones químicas donde se requiere estabilidad frente a medios corrosivos.
¿Qué tipo de soldabilidad presenta el Titanio Grado 2?
Sección titulada «¿Qué tipo de soldabilidad presenta el Titanio Grado 2?»El Titanio Grado 2 es fácilmente soldable mediante TIG, MIG y resistencia, siempre que se proteja con gas inerte (argón de alta pureza) la zona fundida y la cara posterior para evitar la absorción de oxígeno y nitrógeno. Con un procedimiento adecuado, las uniones alcanzan el 100 % de la resistencia del metal base.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- azom.com: https://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=712
- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/material-properties-t_24.html
- steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/search_form_eu.php