La norma internacional ASTM sobre tubos sin soldadura de titanio y aleaciones de titanio hace referencia a las siguientes aleaciones, que requieren el siguiente tratamiento:
«Las aleaciones pueden suministrarse en las siguientes condiciones: Grados 5, 23, 24, 25, 29, 35 o 36 recocidos o envejecidos; Grados 9, 18, 28 o 38 trabajados en frío y liberados de tensiones o recocidos; Grados 9, 18, 23, 28 o 29 transformados-beta; y Grados 19, 20 o 21 tratados en solución o tratados en solución y envejecidos.»Nota El material de grado 1-H es idéntico al grado numérico correspondiente (es decir, grado 2H = grado 2), excepto por el mayor UTS mínimo garantizado, y siempre puede certificarse que cumple los requisitos de su grado numérico correspondiente. Los grados 2H, 7H, 16H y 26H están destinados principalmente a su uso en recipientes a presión»
«Los grados H se añadieron en respuesta a una solicitud de la asociación de usuarios basada en su estudio de más de 5.200 informes de ensayos comerciales de los grados 2, 7, 16 y 26, en los que más del 99% cumplían el UTS mínimo de 58 ksi»
El grado 1 es la aleación de titanio más dúctil y blanda. Es una buena solución para la conformación en frío y los entornos corrosivos. La norma ASTM/ASME SB-265 establece las normas para la chapa y placa de titanio comercialmente puro. Grado 2 Titanio no aleado, oxígeno estándar. Grado 2H Titanio no aleado (Grado 2 con 58 ksi de UTS mínimo). Grado 3 Titanio no aleado, oxígeno medio. Los grados 1-4 no están aleados y se consideran comercialmente puros o «CP». Por lo general, la resistencia a la tracción y el límite elástico aumentan con el número de grado para estos grados «puros». La diferencia en sus propiedades físicas se debe principalmente a la cantidad de elementos intersticiales. Se utilizan para aplicaciones de resistencia a la corrosión en las que el coste, la facilidad de fabricación y la soldadura son importantes. El grado 5, también conocido como Ti6Al4V, Ti-6Al-4V o Ti 6-4, que no debe confundirse con el Ti-6Al-4V-ELI (grado 23), es la aleación más utilizada. Tiene una composición química de 6% de aluminio, 4% de vanadio, 0,25% (máximo) de hierro, 0,2% (máximo) de oxígeno y el resto de titanio. Es mucho más resistente que el titanio comercialmente puro (grados 1 a 4) y tiene la misma rigidez y propiedades térmicas (excluyendo la conductividad térmica, que es aproximadamente un 60% menor en el grado 5 de Ti que en el CP Ti). Entre sus muchas ventajas, es tratable térmicamente. Este grado es una excelente combinación de fuerza, resistencia a la corrosión, soldadura y fabricabilidad.
«Esta aleación alfa-beta es el caballo de batalla de la industria del titanio. La aleación es totalmente tratable térmicamente en tamaños de sección de hasta 15 mm y se utiliza hasta aproximadamente 400 °C (750 °F). Dado que es la aleación más utilizada -más del 70% de todos los grados de aleación fundidos son un subgrado de Ti6Al4V-, sus usos abarcan muchas aplicaciones de componentes de motores y fuselajes aeroespaciales y también importantes aplicaciones no aeroespaciales en las industrias naval, de alta mar y de generación de energía en particular.»
«Aplicaciones: Palas, discos, anillos, fuselajes, fijaciones, componentes. Recipientes, cajas, cubos, piezas forjadas. Implantes biomédicos.»
En general, el Ti-6Al-4V se utiliza en aplicaciones de hasta 400 grados Celsius. Tiene una densidad de aproximadamente 4420 kg/m3, un módulo de Young de 120 GPa y una resistencia a la tracción de 1000 MPa. En comparación, el acero inoxidable tipo 316 recocido tiene una densidad de 8000 kg/m3, un módulo de 193 GPa y una resistencia a la tracción de 570 MPa. La aleación de aluminio 6061 templada tiene una densidad de 2700 kg/m3, un módulo de 69 GPa y una resistencia a la tracción de 310 MPa, respectivamente. Las especificaciones estándar del Ti-6Al-4V incluyen:
- AMS: 4911, 4928, 4965, 4967, 6930, 6931, T-9046, T9047
- ASTM: B265, B348, F1472
- MIL: T9046 T9047
- DMS: 1592, 1570
El grado 6 contiene un 5% de aluminio y un 2,5% de estaño. También se conoce como Ti-5Al-2,5Sn. Esta aleación se utiliza en fuselajes y motores a reacción debido a su buena soldabilidad, estabilidad y resistencia a temperaturas elevadas. El grado 7 contiene entre un 0,12 y un 0,25% de paladio. Este grado es similar al grado 2. La pequeña cantidad de paladio añadida le confiere una mayor resistencia a la corrosión por hendiduras a bajas temperaturas y alto pH. El grado 7H es idéntico al grado 7 con una mayor resistencia a la corrosión. El grado 9 contiene un 3,0% de aluminio y un 2,5% de vanadio. Este grado es un compromiso entre la facilidad de soldadura y fabricación de los grados «puros» y la alta resistencia del grado 5. Se utiliza habitualmente en los tubos de los aviones para la hidráulica y en los equipos de atletismo. El grado 11 contiene entre un 0,12 y un 0,25% de paladio. Este grado tiene una mayor resistencia a la corrosión. El grado 12 contiene un 0,3% de molibdeno y un 0,8% de níquel. Los grados 13, 14 y 15 contienen un 0,5% de níquel y un 0,05% de rutenio. El grado 16 contiene entre 0,04 y 0,08% de paladio. Este grado tiene una mayor resistencia a la corrosión. El grado 16H contiene entre un 0,04 y un 0,08% de paladio. El grado 17 contiene entre un 0,04 y un 0,08% de paladio. Este grado tiene una mayor resistencia a la corrosión. El grado 18 contiene un 3% de aluminio, un 2,5% de vanadio y entre un 0,04 y un 0,08% de paladio. Este grado es idéntico al grado 9 en términos de características mecánicas. El paladio añadido le confiere una mayor resistencia a la corrosión. El grado 19 contiene un 3% de aluminio, un 8% de vanadio, un 6% de cromo, un 4% de circonio y un 4% de molibdeno. El grado 20 contiene un 3% de aluminio, un 8% de vanadio, un 6% de cromo, un 4% de circonio, un 4% de molibdeno y entre un 0,04% y un 0,08% de paladio. El grado 21 contiene un 15% de molibdeno, un 3% de aluminio, un 2,7% de niobio y un 0,25% de silicio. El grado 23, también conocido como Ti-6Al-4V-ELI o TAV-ELI, contiene un 6% de aluminio, un 4% de vanadio y un 0,13% (máximo) de oxígeno. ELI significa Extra Low Interstitial. La reducción de los elementos intersticiales, el oxígeno y el hierro, mejora la ductilidad y la tenacidad a la fractura con una cierta reducción de la resistencia. TAV-ELI es la aleación de titanio de grado médico más utilizada para implantes. Las especificaciones estándar del Ti-6Al-4V-ELI incluyen:
- AMS: 4907, 4930, 6932, T9046, T9047
- ASTM: B265, B348, F136
- MIL: T9046 T9047
El grado 24 contiene un 6% de aluminio, un 4% de vanadio y entre un 0,04% y un 0,08% de paladio. El grado 25 contiene un 6% de aluminio, un 4% de vanadio y entre un 0,3% y un 0,8% de níquel y entre un 0,04% y un 0,08% de paladio. Las calidades 26, 26H y 27 contienen entre un 0,08 y un 0,14% de rutenio. La calidad 28 contiene un 3% de aluminio, un 2,5% de vanadio y entre un 0,08 y un 0,14% de rutenio. La calidad 29 contiene un 6% de aluminio, un 4% de vanadio y entre un 0,08 y un 0,14% de rutenio. Las calidades 30 y 31 contienen un 0,3% de cobalto y un 0,05% de paladio. La calidad 32 contiene un 5% de aluminio, un 1% de estaño, un 1% de circonio, un 1% de vanadio y un 0,8% de molibdeno. Las calidades 33 y 34 contienen un 0,4% de níquel, un 0,015% de paladio, un 0,025% de rutenio y un 0,15% de cromo. La calidad 35 contiene un 4,5% de aluminio, un 2% de molibdeno, un 1,6% de vanadio, un 0,5% de hierro y un 0,3% de silicio. El grado 36 contiene un 45% de niobio. La calidad 37 contiene un 1,5% de aluminio. El grado 38 contiene un 4% de aluminio, un 2,5% de vanadio y un 1,5% de hierro. Este grado se desarrolló en la década de 1990 para su uso como revestimiento de blindaje. El hierro reduce la cantidad de vanadio necesaria como estabilizador beta. Sus propiedades mecánicas son muy similares a las del grado 5, pero tiene una buena trabajabilidad en frío similar a la del grado 9.