A norma ASTM International sobre tubos sem costura em titânio e liga de titânio refere as seguintes ligas, requerendo o seguinte tratamento:
“As ligas podem ser fornecidas nas seguintes condições: Graus 5, 23, 24, 25, 29, 35, ou 36 recozido ou envelhecido; Graus 9, 18, 28, ou 38 trabalhado a frio e recozido ou recozido; Graus 9, 18, 23, 28, ou 29 transformado; e Graus 19, 20, ou 21 tratado com solução ou recozido e envelhecido.”Nota: O material de grau 1-H é idêntico ao grau numérico correspondente (ou seja, Grau 2H = Grau 2), exceto para o UTS mínimo garantido mais alto, e pode sempre ser certificado como satisfazendo os requisitos do seu grau numérico correspondente. Os Graus 2H, 7H, 16H e 26H são destinados principalmente para uso em vasos de pressão”
“Os Graus H foram adicionados em resposta a um pedido de associação de usuários com base em seu estudo de mais de 5200 relatórios de teste comerciais dos Graus 2, 7, 16 e 26, onde mais de 99% preencheram o mínimo de 58 ksi UTS”
O Grau 1 é a liga de titânio mais dúctil e mais macia. É uma boa solução para a conformação a frio e ambientes corrosivos. ASTM/ASME SB-265 fornece os padrões para chapas e placas de titânio comercialmente puro. Grau 2 Titânio não-ligado, oxigênio padrão. Grau 2H Titânio não-ligado (Grau 2 com UTS mínimo de 58 ksi). Grau 3 Titânio não-ligado, oxigénio médio. Os graus 1-4 são não-ligados e considerados comercialmente puros ou “CP”. Geralmente a resistência à tração e o limite de elasticidade sobem com o número de graus para estes graus “puros”. A diferença nas suas propriedades físicas deve-se principalmente à quantidade de elementos intersticiais. Eles são utilizados para aplicações de resistência à corrosão onde o custo, a facilidade de fabricação e a soldagem são importantes. O grau 5 também conhecido como Ti6Al4V, Ti-6Al-4V ou Ti 6-4 para não ser confundido com Ti-6Al-4V-ELI (Grau 23), é a liga mais comumente usada. Tem uma composição química de 6% de alumínio, 4% de vanádio, 0,25% (máximo) de ferro, 0,2% (máximo) de oxigênio, e o restante de titânio. É significativamente mais forte do que o titânio comercialmente puro (graus 1-4), tendo a mesma rigidez e propriedades térmicas (excluindo a condutividade térmica, que é cerca de 60% menor no grau 5 Ti do que no grau CP Ti). Entre as suas muitas vantagens, é tratável por calor. Este grau é uma excelente combinação de resistência, resistência à corrosão, soldabilidade e fabricabilidade.
“Esta liga alfa-beta é a liga de trabalho da indústria do titânio. A liga é totalmente tratável termicamente em secções de até 15 mm e é utilizada até aproximadamente 400 °C (750 °F). Como é a liga mais comumente usada – mais de 70% de todos os graus de liga derretida são um subgrau de Ti6Al4V, seus usos abrangem muitos usos de fuselagem aeroespacial e componentes de motores e também as principais aplicações não aeroespaciais nas indústrias marítimas, offshore e de geração de energia em particular”
“Aplicações: Lâminas, discos, anéis, estruturas de ar, fixadores, componentes. Navios, caixas, cubos, peças forjadas. Implantes biomédicos.”
Geralmente, o Ti-6Al-4V é usado em aplicações até 400 graus Celsius. Tem uma densidade de cerca de 4420 kg/m3, módulo de Young de 120 GPa, e resistência à tração de 1000 MPa. Em comparação, o aço inoxidável recozido tipo 316 tem uma densidade de 8000 kg/m3, módulo de 193 GPa, e resistência à tração de 570 MPa. A liga de alumínio 6061 temperado tem uma densidade de 2700 kg/m3, módulo de 69 GPa, e resistência à tração de 310 MPa, respectivamente. As especificações da norma Ti-6Al-4V incluem:
- AMS: 4911, 4928, 4965, 4967, 6930, 6931, T-9046, T9047
- ASTM: B265, B348, F1472
- MIL: T9046 T9047
- DMS: 1592, 1570
Grau 6 contém 5% de alumínio e 2,5% de estanho. É também conhecido como Ti-5Al-2,5Sn. Esta liga é utilizada em estruturas de ar e motores a jacto devido à sua boa soldabilidade, estabilidade e resistência a temperaturas elevadas. O grau 7 contém 0,12 a 0,25% de paládio. Este grau é similar ao Grau 2. A pequena quantidade de paládio adicionada lhe dá maior resistência à corrosão em fendas a baixas temperaturas e alto pH. O Grau 7H é idêntico ao Grau 7 com maior resistência à corrosão. O Grau 9 contém 3,0% de alumínio e 2,5% de vanádio. Este Grau é um compromisso entre a facilidade de soldagem e fabricação dos graus “puro” e a alta resistência do Grau 5. É comumente usado em tubulações de aeronaves para hidráulica e em equipamentos esportivos. O Grau 11 contém de 0,12 a 0,25% de paládio. Este Grau tem maior resistência à corrosão. O Grau 12 contém 0,3% de molibdênio e 0,8% de níquel. Os Graus 13, 14 e 15 contêm 0,5% de níquel e 0,05% de rutênio. O Grau 16 contém 0,04 a 0,08% de paládio. Este grau tem maior resistência à corrosão. O Grau 16H contém 0,04 a 0,08% de paládio. O Grau 17 contém 0,04 a 0,08% de paládio. Esta classe tem maior resistência à corrosão. Grau 18 contém 3% de alumínio, 2,5% de vanádio e 0,04 a 0,08% de paládio. Este grau é idêntico ao Grau 9 em termos de características mecânicas. O paládio adicionado lhe dá maior resistência à corrosão. O Grau 19 contém 3% de alumínio, 8% de vanádio, 6% de cromo, 4% de zircônio e 4% de molibdênio. O Grau 20 contém 3% de alumínio, 8% de vanádio, 6% de cromo, 4% de zircônio, 4% de molibdênio e 0,04% a 0,08% de paládio. O Grau 21 contém 15% de molibdênio, 3% de alumínio, 2,7% de nióbio e 0,25% de silício. Grau 23 também conhecido como Ti-6Al-4V-ELI ou TAV-ELI contém 6% de alumínio, 4% de vanádio, 0,13% (máximo) de oxigênio. ELI significa Extra Low Interstitial (Intersticial Extra Baixo). A redução dos elementos intersticiais oxigénio e ferro melhoram a ductilidade e a resistência à fractura com alguma redução da resistência. TAV-ELI é a liga de titânio de grau de implante médico mais comumente utilizada. As especificações da norma Ti-6Al-4V-ELI incluem:
- AMS: 4907, 4930, 6932, T9046, T9047
- ASTM: B265, B348, F136
- MIL: T9046 T9047
Grau 24 contém 6% alumínio, 4% vanádio e 0,04% a 0,08% paládio. Grau 25 contém 6% de alumínio, 4% de vanádio e 0,3% a 0,8% de níquel e 0,04% a 0,08% de paládio. Os Graus 26, 26H e 27 contêm 0,08 a 0,14% de ruténio. O Grau 28 contém 3% de alumínio, 2,5% de vanádio e 0,08 a 0,14% de rutênio. O Grau 29 contém 6% de alumínio, 4% de vanádio e 0,08 a 0,14% de ruténio. Os Graus 30 e 31 contêm 0,3% de cobalto e 0,05% de paládio. O Grau 32 contém 5% alumínio, 1% estanho, 1% zircônio, 1% vanádio e 0,8% molibdênio. Os Graus 33 e 34 contêm 0,4% de níquel, 0,015% de paládio, 0,025% de rutênio e 0,15% de cromo. O Grau 35 contém 4,5% de alumínio, 2% de molibdênio, 1,6% de vanádio, 0,5% de ferro e 0,3% de silício. O Grau 36 contém 45% de nióbio. O Grau 37 contém 1,5% de alumínio. Grau 38 contém 4% de alumínio, 2,5% de vanádio e 1,5% de ferro. Este grau foi desenvolvido nos anos 90 para uso como blindagem. O ferro reduz a quantidade de Vanadium necessária como um estabilizador beta. Suas propriedades mecânicas são muito semelhantes ao Grau 5, mas tem boa trabalhabilidade a frio, semelhante ao Grau 9.