1. Contenuto di alluminio e vanadio
I principali elementi di lega della lega di titanio di grado 5 sono l'alluminio (Al) come stabilizzatore alfa e il vanadio (V) come stabilizzatore beta. I loro intervalli di composizione specificati sono:
Alluminio (Al): 5,5% – 6,75% in peso
Vanadio (V): 3,5% – 4,5% in peso
L'alluminio migliora la resistenza alla trazione, la resistenza allo scorrimento viscoso e il modulo elastico, mentre il vanadio migliora la duttilità, la tenacità e la forgiabilità. Il titanio è l'elemento di equilibrio.
2. Requisiti relativi al contenuto di ossigeno, azoto e idrogeno
Elementi interstiziali come ossigeno, azoto e idrogeno influenzano fortemente le proprietà meccaniche, in particolare la duttilità e la resistenza alla frattura. Sono specificati limiti superiori rigorosi:
Ossigeno (O): inferiore o uguale allo 0,20% in peso
Azoto (N): inferiore o uguale allo 0,05% in peso
Idrogeno (H): inferiore o uguale allo 0,015% in peso
L'ossigeno e l'azoto aumentano la resistenza e la durezza ma riducono la duttilità. L'idrogeno deve essere strettamente controllato per prevenire l'infragilimento da idrogeno, che può portare a fessurazioni durante il servizio.
3. Contenuto massimo di ferro
Il ferro è un comune elemento impuro beta-stabilizzante nelle leghe di titanio. Per la lega di titanio standard di grado 5:
Ferro (Fe): inferiore o uguale allo 0,40% in peso
Un eccesso di ferro può causare disomogeneità microstrutturale e influenzare la consistenza delle proprietà meccaniche.
4. Gradi a basso contenuto di ossigeno/purezza elevata
Sì, la lega di titanio di grado 5 ha gradi consolidati a basso contenuto di ossigeno e di elevata purezza, più comunemente indicati come grado 5 ELI (Extra Low Interstitial).
L'ELI di grado 5 è progettato per applicazioni che richiedono tenacità, resistenza alla fatica e affidabilità estremamente elevate, come impianti biomedici e componenti aerospaziali critici. Rispetto al grado 5 standard, presenta controlli molto più severi sugli elementi interstiziali e sulle impurità:
Ossigeno (O): inferiore o uguale allo 0,13% (significativamente inferiore allo 0,20% standard)
Ferro (Fe): inferiore o uguale allo 0,25%
Anche l’azoto e l’idrogeno sono controllati per abbassare i livelli massimi
In sintesi, il grado 5 standard (Ti‑6Al‑4V) prevede intervalli definiti per Al, V, O, N, H e Fe, mentre il grado 5 ELI fornisce un'opzione a basso contenuto di ossigeno e ad elevata purezza per applicazioni ad alte prestazioni e alta affidabilità.
