Barra redonda y lingotes de titanio Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al, UNS R56410): aleación de forja de tipo casi beta que cumple los requisitos químicos de la norma AMS 4984, diseñada para trenes de aterrizaje aeroespaciales, piezas forjadas críticas del fuselaje y aplicaciones estructurales de alta resistencia que requieren templabilidad en secciones profundas.
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La barra redonda y el lingote de titanio Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al, UNS R56410) es una aleación de titanio de tipo casi beta que se suministra como material para forja y como barra mecanizada, de conformidad con los requisitos de aleación y fundición de las normas AMS 4983 y AMS 4984, con resistencias a la tracción que oscilan entre los 970 MPa en estado recocido y los 1.193–1.260 MPa (173–183 ksi) en estado tratado por solución y envejecido. Esta aleación es el material principal homologado para el tren de aterrizaje principal del Boeing 777 y se especifica ampliamente para piezas forjadas críticas del fuselaje y componentes estructurales sometidos a fatiga de alto ciclo, en los que se requiere una endurecibilidad en profundidad superior y una forjabilidad cercana a la forma final.
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Calidad del material | Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) |
| Número UNS | R56410 |
| Especificaciones de forja | AMS 4983 / AMS 4984 / AMS 4986 / AMS 4987 |
| Formularios disponibles | Barra redonda / lingote (material para forja); piezas en bruto mecanizadas |
| Diámetro | 12,7–203 mm (0,5–8,0 pulgadas) |
| Longitud | Hasta 6.000 mm (236 pulgadas); se ofrecen cortes a medida |
| Tolerancia | h9–h11 (acabado rectificado); disponible en estado de laminación |
| Estado de la superficie | Torneado, rectificado o tal cual (laminado o pelado) |
| MOQ | 50 kg (tamaño a medida) / artículos en stock disponibles |
| Plazos de entrega | De 4 a 12 semanas (dependiendo de la disponibilidad de material) |
| Certificado de ensayo de fábrica | Norma EN 10204 3.1 incluida en todos los pedidos |
El Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) es una aleación de titanio de fase beta cercana y beta metaestable que contiene, nominalmente, un 10 % en peso de vanadio, un 2 % en peso de hierro y un 3 % en peso de aluminio, con una densidad de 4,65 g/cm³ y una temperatura de transus beta de aproximadamente 800 °C (1 472 °F).
Desarrollada originalmente por TIMET (Titanium Metals Corporation) y comercializada como TIMETAL 10-2-3, la aleación fue homologada para uso aeroespacial a principios de la década de 1970 y se convirtió en la principal aleación estructural del tren de aterrizaje principal del Boeing 777, una aplicación que requiere un endurecimiento en toda la sección transversal de grandes secciones transversales que las aleaciones alfa-beta convencionales, como el Ti-6Al-4V, no pueden lograr. La sustitución del acero 4340M por piezas forjadas de Ti-1023 en el tren de aterrizaje principal del 777 redujo el peso del sistema en aproximadamente 270 kg.
Características distintivas principales:
El Ti-1023 también se denomina TB6 según la norma nacional china (GB/T 2965) y tiene el número UNS R56410. No existe ningún “número de grado” ASTM (análogo a los grados CP 1-4) para esta aleación; las especificaciones del producto se rigen íntegramente por el sistema AMS.
Composición química del Ti-1023 según la norma AMS 4984 (porcentaje en peso):
| Elemento | Mínimo (wt%) | Máximo (wt%) |
|---|---|---|
| Aluminio (Al) | 2.6 | 3.4 |
| Vanadio (V) | 9.0 | 11.0 |
| Hierro (Fe) | 1.6 | 2.2 |
| Oxígeno (O) | — | 0.13 |
| Carbono © | — | 0.05 |
| Nitrógeno (N) | — | 0.05 |
| Hidrógeno (H) | — | 0.015 |
| Otros elementos (cada uno) | — | 0.10 |
| Otros elementos (total) | — | 0.30 |
| Titanio (Ti) | Saldo | — |
El contenido de aluminio estabiliza la fase alfa y proporciona un endurecimiento por solución sólida; el vanadio es el principal estabilizador de la fase beta y controla la templabilidad; el hierro actúa como estabilizador complementario de la fase beta y ejerce una influencia especialmente marcada sobre la temperatura de inicio de la martensita, lo que convierte al contenido de hierro en la variable más estrictamente controlada en las especificaciones de la aleación.
Las propiedades del Ti-1023 dependen en gran medida de las condiciones del tratamiento térmico. Las cuatro especificaciones de forja de AMS (4983, 4984, 4986 y 4987) definen diferentes combinaciones de resistencia y tenacidad que se consiguen variando las temperaturas de envejecimiento de los componentes forjados.
Propiedades medidas en la barra o el lingote antes del envejecimiento final —representativas del material suministrado para su posterior forjado y tratamiento térmico—:
| Propiedad | Valor | Norma de ensayo |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción (UTS) | ~970 MPa (141 ksi) | ASTM E8 |
| 0,21 TP3T Límite elástico | ~900 MPa (131 ksi) | ASTM E8 |
| Alargamiento | ~9% | ASTM E8 |
| Módulo elástico | ~110 GPa (16,0 Msi) | ASTM E111 |
Piezas forjadas tratadas en solución y envejecidas: envejecimiento a 482–510 °C (900–950 °F), sección máxima de 76 mm (3 pulgadas):
| Propiedad | Mínimo | Norma de ensayo |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción (UTS) | 1.193 MPa (173 ksi) | ASTM E8 |
| 0,21 TP3T Límite elástico | 1.103 MPa (160 ksi) | ASTM E8 |
| Límite elástico a la compresión | 1.145 MPa (166 ksi) | ASTM E9 |
| Alargamiento | 4% | ASTM E8 |
| Resistencia a la fractura (KIc) | 44 MPa·m½ (40 ksi·√in) | ASTM E399 |
| Resistencia a la fatiga (~10⁷ ciclos) | ~945 MPa (137 ksi) | ASTM E466 |
| Módulo elástico | 107–114 GPa (15,5–16,5 Msi) | ASTM E111 |
Para secciones más gruesas y diseños resistentes a los daños (envejecimiento a 510–593 °C, sección máxima de 102 mm / 4 pulgadas):
| AMS | Mín. UTS | Min YS | Alargamiento mínimo | Min KIc | Sección Max |
|---|---|---|---|---|---|
| AMS 4986 | 1.103 MPa (160 ksi) | 1.000 MPa (145 ksi) | 6% | 60 MPa·m½ | 102 mm (4 pulgadas) |
| AMS 4987 | 965 MPa (140 ksi) | 896 MPa (130 ksi) | 8% | 88 MPa·m½ | 102 mm (4 pulgadas) |
Parámetros estándar del tratamiento térmico:
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Densidad | 4,65 g/cm³ (0,168 lb/in³) |
| Temperatura de Beta Transus | ~800 °C (1 472 °F) |
| Módulo de elasticidad (a la tracción) | ~110 GPa (16,0 Msi) |
| Módulo de cizallamiento | 42,1 GPa (6,1 Msi) |
| Coeficiente de Poisson | ~0.32 |
| Conductividad térmica | 7,80 W/m·K |
| Coeficiente de dilatación térmica | 9,70 µm/m·°C (5,39 µin/in·°F) |
| Capacidad calorífica específica | ~520 J/kg·K |
| Intervalo de fusión | ~1.704–1.760 °C (3.100–3.200 °F) |
Las barras redondas y los lingotes de Ti-1023 están disponibles en las siguientes configuraciones estándar. Se pueden suministrar diámetros y longitudes de corte a medida, siempre que se alcance una cantidad mínima de pedido.
| Formulario | Diámetro | Estado de la superficie |
|---|---|---|
| Torneado / rectificado | 12,7–76,2 mm (0,50–3,00 pulgadas) | h9–h11 según la norma ISO 286-2 |
| Laminado en bruto / pelado | 25,4–152,4 mm (1,00–6,00 pulgadas) | ±0,5 mm |
| Pieza de forja sobredimensionada (material de forja) | 76,2–203,2 mm (3,00–8,00 pulgadas) | Tal y como se ha mecanizado |
Tanto el Ti-1023 como el Ti-6Al-4V (Grado 5) son aleaciones de titanio de alto rendimiento para la industria aeroespacial, pero responden a requisitos estructurales diferentes. La comparación que figura a continuación abarca los criterios clave de selección para el diseño estructural aeroespacial.
| Propiedad | Ti-1023 (condición AMS 4984) | Ti-6Al-4V (AMS 4928, STA) |
|---|---|---|
| Mín. UTS | 1.193 MPa (173 ksi) | ~895 MPa (130 ksi) como mínimo |
| Límite mínimo de elasticidad | 1.103 MPa (160 ksi) | ~828 MPa (120 ksi) como mínimo |
| Resistencia a la fractura (KIc) | ~44 MPa·m½ | ~60–80 MPa·m½ |
| Densidad | 4,65 g/cm³ | 4,43 g/cm³ |
| Módulo elástico | ~110 GPa | ~114 GPa |
| Beta Transus | ~800 °C | ~995 °C |
| Capacidad de templado profundo | Sección de hasta unos 100 mm (4 pulgadas) | Limitada (sección de unos 25 mm) |
| Forjabilidad (forma casi definitiva) | Excelente (temperaturas de forja más bajas) | Bien |
| Maquinabilidad | Inferior (estado de envejecimiento) | Moderado |
| Soldabilidad | Limitado (no se recomienda la soldadura por fusión para el acero inoxidable STA) | Bien |
| Clasificación | Beta cercana (beta metaestable) | Alfa-beta |
| Especificaciones de forja primaria | AMS 4984 | AMS 4928 |
Cuándo se debe especificar el Ti-1023:
Cuándo se debe especificar el Ti-6Al-4V:
Las barras redondas y los lingotes de titanio Ti-1023 están indicados para aplicaciones estructurales críticas en las que la alta resistencia, el bajo peso y la templabilidad de la sección transversal son los criterios de diseño determinantes:
Las cuatro especificaciones de la AMS para esta aleación se aplican a las piezas forjadas. Las barras y los lingotes se suministran como material para forja, cumpliendo con los requisitos químicos y de fundición de estas especificaciones.
| Estándar | Forma del producto | Condición | Mín. UTS | Sección Max |
|---|---|---|---|---|
| AMS 4983 | Piezas forjadas | STA — 180 ksi | 1 241 MPa (180 ksi) | — |
| AMS 4984 | Piezas forjadas, fundidas con electrodo consumible | STA — 173 ksi | 1.193 MPa (173 ksi) | 76 mm (3 pulgadas) |
| AMS 4986 | Piezas forjadas, fundidas con electrodo consumible | STA — 160 ksi | 1.103 MPa (160 ksi) | 102 mm (4 pulgadas) |
| AMS 4987 | Piezas forjadas, fundidas con electrodo consumible | Sobrecarga — 140 ksi | 965 MPa (140 ksi) | 102 mm (4 pulgadas) |
| Estándar / Identificador | Descripción |
|---|---|
| UNS R56410 | Designación del Sistema Unificado de Numeración |
| GB/T 2965 TB6 | Designación equivalente de la norma nacional china |
| EN 10204 3.1 | Certificado de ensayo de fábrica conforme a la norma; incluido en todos los envíos |
El material se fabrica y suministra conforme a un sistema de gestión de la calidad certificado según:
Todos los envíos incluyen un certificado de ensayo de fábrica (MTC) conforme a la norma EN 10204 3.1, que abarca:
La documentación relativa a la inspección del primer artículo (FAI) está disponible previa solicitud.
El Ti-1023 es una aleación de titanio de tipo «casi beta» (beta metaestable) con una composición nominal de Ti-10V-2Fe-3Al (10 % en peso de vanadio, 2 % en peso de hierro y 3 % en peso de aluminio), UNS R56410. Desarrollada originalmente por TIMET bajo el nombre comercial TIMETAL 10-2-3, fue diseñada para piezas forjadas aeroespaciales de sección gruesa que requieren un endurecimiento completo, una capacidad que las aleaciones alfa-beta, como la Ti-6Al-4V, no pueden ofrecer en secciones transversales grandes. También se designa como TB6 según la norma nacional china.
Las cuatro especificaciones AMS para el Ti-1023 (AMS 4983, 4984, 4986 y 4987) se aplican todas a las piezas forjadas. La norma AMS 4984 (límite superior de resistencia a la tracción mínimo de 173 ksi, sección máxima de 76 mm) es la que se especifica con mayor frecuencia para aplicaciones de alta resistencia, como los trenes de aterrizaje. La AMS 4986 (160 ksi, sección máxima de 102 mm) y la AMS 4987 (140 ksi, sección máxima de 102 mm) ofrecen una mayor tenacidad a la fractura con una resistencia menor, lo que las hace adecuadas para diseños tolerantes al daño. Las barras y los lingotes se suministran como material de forja que cumple los requisitos químicos de la aleación y de fundición de estas especificaciones.
El Ti-1023 se utiliza principalmente en trenes de aterrizaje aeroespaciales y estructuras críticas del fuselaje. La aplicación más citada es el tren de aterrizaje principal del Boeing 777, donde el Ti-1023 sustituyó al acero 4340M y redujo el peso del tren de aterrizaje principal en aproximadamente 270 kg. El avión de transporte militar C-17 Globemaster III y el helicóptero Super Lynx (piezas forjadas del cabezal del rotor principal) también utilizan el Ti-1023 en sus estructuras principales. Esta aleación se especifica siempre que se requieran simultáneamente una resistencia a la tracción superior a 1.100 MPa, una alta templabilidad en secciones gruesas y una forjabilidad cercana a la forma final.
La densidad del Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) es de 4,65 g/cm³ (0,168 lb/in³). Este valor es ligeramente superior al del Ti-6Al-4V (4,43 g/cm³) debido a su elevado contenido en vanadio, pero la resistencia a la tracción significativamente mayor de la aleación en estado envejecido (1 193+ MPa frente a ~895 MPa como mínimo para el Ti-6Al-4V según la norma AMS 4928) da como resultado una resistencia específica superior para aplicaciones estructurales de gran espesor sometidas a cargas.
Las tres son especificaciones de forja del Ti-1023. Se diferencian en la temperatura de envejecimiento y en el equilibrio resultante entre resistencia y tenacidad. La norma AMS 4984 utiliza la temperatura de envejecimiento más baja (482–510 °C) y alcanza la resistencia más alta (173 ksi de resistencia a la tracción máxima, 40 ksi·√in de tenacidad a la fractura) en secciones de hasta 76 mm. La norma AMS 4986 utiliza una temperatura de envejecimiento intermedia (510–538 °C) para lograr un equilibrio entre resistencia (160 ksi) y tenacidad (55 ksi·√in) en secciones de hasta 102 mm. La norma AMS 4987 utiliza la temperatura de envejecimiento más alta (566–593 °C) para obtener la mejor tenacidad (80 ksi·√in) con la resistencia más baja (140 ksi) en secciones de hasta 102 mm.
La temperatura del transus beta del Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) es de aproximadamente 800 °C (1.472 °F). Para el tratamiento térmico en solución según la norma AMS 4984, las piezas forjadas se mantienen a una temperatura de entre 28 y 56 °C (entre 50 y 100 °F) por debajo del transus beta —normalmente entre 744 y 772 °C— durante un mínimo de 30 minutos, tras lo cual se someten a un enfriamiento rápido en agua, con el fin de conservar la fase alfa primaria antes del envejecimiento. Superar el transus beta durante el tratamiento de solubilización da lugar a una microestructura totalmente lamelar con un comportamiento frente a la fatiga reducido.
El Ti-1023 en estado recocido puede soldarse mediante GTAW (TIG) bajo protección de gas inerte; la soldadura por haz de electrones (EB) es el método preferido para uniones estructurales. Por lo general, no se recomienda el Ti-1023 en estado de tratamiento de solución y envejecimiento (AMS 4984) para la soldadura por fusión en aplicaciones estructurales, ya que la zona afectada por el calor de la soldadura no puede volver a envejecerse in situ para recuperar las propiedades mecánicas originales. La unión por difusión y la soldadura por inercia/fricción se utilizan en programas especializados de unión para la industria aeroespacial.
Los diámetros estándar comprendidos entre 25,4 y 76,2 mm (1,0–3,0 pulgadas) suelen mantenerse en estado recocido para su envío inmediato como material de forja. Las barras de mayor diámetro y las sometidas al proceso STA se suministran normalmente bajo pedido, con plazos de entrega de entre 4 y 12 semanas, dependiendo del diámetro y la cantidad. Póngase en contacto con el equipo de ventas indicando el diámetro, la longitud, el estado y la cantidad para conocer la disponibilidad actual y recibir una respuesta formal a su solicitud de presupuesto.
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