Titanio de grado 2 es el famoso “caballo de batalla” de la industria del titanio. Tanto si usted es un ingeniero que diseña un intercambiador de calor como si es un gestor de compras que se abastece de materiales para un proyecto naval, comprender los matices de este material es fundamental.
Esta completa guía lo abarca todo, desde las especificaciones técnicas (normas ASTM) hasta consejos reales de fabricación, para ayudarle a decidir si el Grado 2 es la opción adecuada para su aplicación.
¿Qué es el titanio de grado 2?
Titanio de grado 2 (UNS R50400) es el más utilizado Comercialmente puro (CP) grado de titanio. Se trata de un titanio no aleado de fase alfa que ofrece un excelente equilibrio entre una resistencia moderada y una ductilidad superior.
Los expertos del sector suelen referirse al Grado 2 como el “Grado ”Ricitos de oro de la familia CP porque se sitúa en el punto óptimo entre los demás grados:
- Más fuerte que el Grado 1: El grado 1 es blando y se utiliza principalmente para aplicaciones de embutición profunda.
- Más formable que los Grados 3 y 4: Aunque los grados 3 y 4 ofrecen una mayor resistencia, se vuelven más quebradizos y difíciles de formar.
- El grado 2 es “justo”: Ofrece un límite elástico mínimo de 275 MPa (40 ksi) conservando al mismo tiempo una ductilidad suficiente para ser conformado en frío sin agrietarse.
Especificaciones y datos técnicos
Para los ingenieros y especialistas en control de calidad, la precisión es clave. El grado 2 suele estar cubierto por las principales normas internacionales, como ASTM B265 (Hoja/Placa), ASTM B338 (Tubos), y ASTM B348 (Barras).
Composición química (Max %)
Las pequeñas cantidades de oxígeno y hierro actúan como “reforzadores intersticiales”, lo que confiere al Grado 2 sus propiedades únicas.
| Elemento | Símbolo | Contenido (máx. %) |
|---|---|---|
| Titanio | Ti | Saldo |
| Oxígeno | O | 0.25 |
| Hierro | Fe | 0.30 |
| Carbono | C | 0.08 |
| Nitrógeno | N | 0.03 |
| Hidrógeno | H | 0.015 |
Propiedades mecánicas (A temperatura ambiente)
Obsérvese el alto porcentaje de alargamiento (20%), que indica una excelente formabilidad. ventaja clave sobre el titanio aleado.
| Propiedad | Métrica | Imperial |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción (mín.) | 345 MPa | 50 ksi |
| Límite elástico (0.2% Offset) | 275 MPa | 40 ksi |
| Alargamiento | 20% | 20% |
| Dureza (aprox.) | ~145-200 HV | ~160-200 HB |
Propiedades físicas
| Propiedad | Valor | Nota |
|---|---|---|
| Densidad | 4,51 g/cm³ | ~45% más ligero que el acero |
| Punto de fusión | 1660°C (3020°F) | Excelente tolerancia al calor |
| Permeabilidad magnética | Ninguno | No magnético |
| Estructura cristalina | Alfa (HCP) | Estable a temperatura ambiente |
¿Por qué elegir el Grado 2? Principales ventajas
Aunque los datos en bruto son impresionantes, lo importante para su proyecto es comprender las ventajas prácticas. Por eso el Grado 2 es el material de referencia para aplicaciones industriales.
Resistencia superior a la corrosión
Esta es la razón principal por la que los ingenieros especifican el Grado 2. Al exponerse al oxígeno, el titanio forma instantáneamente una capa estable, continua y fuertemente adherente. película de óxido. Esta película crea una barrera pasiva que protege el metal en entornos agresivos:
- Agua de mar y atmósferas marinas: Prácticamente inmune a la corrosión por intersticios y a las picaduras hasta 315°C (600°F).
- Cloro húmedo: Muy utilizado en las plantas de blanqueo de papel y de cloro-álcali.
- Ácidos: Resiste a muchos ácidos oxidantes (como el ácido nítrico y crómico) y a productos químicos industriales.
El “rey” del moldeo en frío
A diferencia de Titanio Grado 5, que es difícil de doblar a temperatura ambiente y a menudo requiere calor, el Grado 2 posee una excelente ductilidad.
- Puede ser conformado en frío utilizando prensas plegadoras, hidroprensas y equipos de plegado estándar.
- Permite la embutición profunda y la creación de formas complejas, como cabezales de recipientes y placas de intercambiadores de calor, sin que se produzcan grietas.
Elevada relación resistencia/peso
Aunque no es tan resistente como las aleaciones aeroespaciales, el Grado 2 sigue siendo comparable en límite elástico a muchos aceros inoxidables comunes, pero pesa 45% menos. Esto lo hace perfecto para aplicaciones en las que el ahorro de peso es crucial, como las tuberías de alta mar, pero en las que la resistencia extrema (y el coste) del Grado 5 son innecesarios.
Análisis comparativo: Grado 2 frente a otros materiales
Esta sección le ayudará a resolver los dilemas de compra más frecuentes: “¿Debo comprar Grado 2 o Grado 5?”
Grado 2 (CP) vs. Grado 5 (Ti-6Al-4V)
Aunque el Grado 5 (Ti-6Al-4V) es el “estándar aeroespacial”, a menudo es sobredimensionado para aplicaciones industriales en tierra, lo que genera costes innecesarios.
| Característica | Grado 2 (comercialmente puro) | Grado 5 (aleación Ti-6Al-4V) |
|---|---|---|
| Atributo principal | Corrosión y conformabilidad | Alta resistencia |
| Límite elástico | ~275 MPa (Moderado) | ~828 MPa (muy alto) |
| Formabilidad | Excelente (flexible en frío) | Pobre (la recuperación elástica es alta; difícil de doblar) |
| Soldabilidad | Excelente | Bueno (pero requiere más cuidado) |
| Coste | Baja | Más alto |
Consejo para la toma de decisiones:
- Elija el Grado 2 si: Necesita para soldar el material extensamente, doblarlo en formas (como tubos o depósitos) o requerir la máxima resistencia a la corrosión en entornos químicos.
- Elige el Grado 5 si: La reducción de peso combinada con una resistencia estructural extrema es fundamental (por ejemplo, piezas de coches de carreras, tornillería aeroespacial), y no es necesario doblar mucho en frío.
Titanio de grado 2 frente a acero inoxidable 316
Muchos proyectos pasan de Del acero inoxidable al titanio por razones de rendimiento. He aquí los tres motores principales:
- Peso: El titanio de grado 2 es aproximadamente 45% encendedor que 316 inoxidable Acero, que ofrece un importante ahorro de peso.
- Cloruros: El acero inoxidable 316 es propenso a las picaduras y al agrietamiento por corrosión bajo tensión en entornos clorados (como el agua salada). Titanio de grado 2 es inmune a este asunto.
- Coste del ciclo de vida: Aunque el titanio es más caro inicialmente, su vida útil sin mantenimiento en entornos corrosivos a menudo lo hace más barato a lo largo de un ciclo de vida de 10-20 años.
Guía de fabricación: Trabajar con Grado 2
Trabajar con titanio requiere una mentalidad diferente a la del acero. Basándonos en las opiniones de maquinistas y fabricantes experimentados, a continuación explicamos cómo manejar con éxito el Grado 2.
Mecanizado: El factor “gomoso
El Grado 2 es más blando que el Grado 5, lo que irónicamente puede hacer que sea más difícil de mecanizar si no se está preparado. Tiende a ser “gomoso”, Las virutas son largas, fibrosas y pueden atascar las herramientas. Para evitarlo:
- Gestión del calor: El titanio es un mal conductor del calor. Utilice refrigerante de alta presión para eliminar las virutas pegajosas y reducir la acumulación de calor.
- No te detengas: Nunca deje que la herramienta permanezca en un punto. Esto provoca endurecimiento por trabajo que hace que el material sea casi imposible de cortar.
- Herramientas: Utilice herramientas de metal duro afiladas y con freno positivo, y mantenga velocidades de avance lo suficientemente elevadas como para cortar por debajo de la capa endurecida por el trabajo.
Directrices de soldadura
El grado 2 tiene excelente soldabilidad, a diferencia de muchas aleaciones de alta resistencia. Puede ser soldadura TIG (GTAW), MIG o arco de plasma. Sin embargo, una regla es absoluta: Limpieza y blindaje.
El titanio fundido absorbe instantáneamente el oxígeno y el nitrógeno del aire, lo que hace que la soldadura se vuelva quebradiza y vidriosa. Debe utilizar Argón de gran pureza para proteger el baño de soldadura, la zona de enfriamiento y la parte posterior de la soldadura (purga posterior).
La prueba del color:
- Plata o paja: Buen blindaje. Aceptable.
- Azul o morado: Se ha producido oxidación. La soldadura puede estar comprometida.
- Blanco o escamoso: Fracaso total debido a la fragilidad. Debe retirarse.
Aplicaciones comunes
Debido a su versatilidad, el titanio de grado 2 es la elección estándar en múltiples industrias:
- Procesamiento químico: Intercambiadores de calor, condensadores, recipientes de reacción y sistemas de tuberías que manipulan cloro húmedo o ácido nítrico.
- Industria naval: Cascos de buques, ejes de hélices, plantas desalinizadoras y componentes de plataformas de perforación en alta mar debido a su inmunidad a la corrosión por agua salada.
- Generación de energía: Tubería del condensador en centrales eléctricas que utilizan refrigeración por agua de mar.
- Medicina y consumo: Instrumentos quirúrgicos, monturas de gafas y joyas debido a su biocompatibilidad.
Guía de compra: Normas y formularios
Cuando pida titanio de grado 2 para uso industrial B2B, “grado 2” no es suficiente. Debe especificar la forma y la norma ASTM/ASME correspondiente para garantizar la calidad.
Normas comunes
- Chapa y fleje: ASTM B265 / ASME SB265
- Tubos sin soldadura y soldados: ASTM B338 / ASME SB338
- Barra redonda y palanquilla: ASTM B348 / ASME SB348
- Accesorios para tuberías: ASTM B363
¿Qué preguntar a su proveedor?
Solicite siempre el MTC (Mill Test Certificate), En concreto, un certificado EN 10204 3.1. Asegúrese de que verifica:
- Composición química: Fe < 0,30% y O < 0,25%.
- Pruebas mecánicas: El límite elástico y la resistencia a la tracción cumplen los mínimos.
- Origen: Donde se fundía la esponja y se enrollaba el material.
FAQ (Preguntas más frecuentes)
He aquí las respuestas a las preguntas más frecuentes ingenieros y compradores preguntan por el titanio de grado 2.
Rendimiento y propiedades
P: ¿Cuál es la temperatura máxima de funcionamiento del titanio de grado 2?
A: El titanio de grado 2 mantiene su integridad estructural y su resistencia a la corrosión en servicio continuo hasta aproximadamente 425°C (800°F). Por encima de esta temperatura, puede empezar a oxidarse rápidamente y perder resistencia.
P: ¿Es biocompatible el titanio de grado 2?
R: Sí. El grado 2 no es tóxico y resiste la corrosión de los fluidos corporales, haciéndolo biocompatible. Mientras que el Grado 23 es el estándar para implantes óseos, el Grado 2 se utiliza ampliamente para instrumentos quirúrgicos y joyería de piercing.
P: ¿Se puede anodizar el titanio de grado 2?
R: Sí. El grado 2 puede anodizarse fácilmente para producir una amplia gama de colores (azul, morado, dorado, etc.) sin utilizar tintes. Esto se suele hacer para codificar colores o por estética.
Comparaciones y costes
P: ¿Cuál es la diferencia entre el titanio de grado 1 y el de grado 2?
R: La principal diferencia es resistencia frente a conformabilidad. La calidad 1 es la más blanda y dúctil (la mejor para la embutición profunda). El grado 2 tiene unos niveles de oxígeno/hierro ligeramente superiores, lo que lo hace más resistente sin perder su buena conformabilidad.
P: ¿El titanio de grado 2 es más barato que el de grado 5?
R: Sí. El grado 2 suele ser 20% a 30% más barato que el Grado 5 (Ti-6Al-4V) en términos de coste de la materia prima, y también es más barato de procesar y mecanizar.
Fabricación
P: ¿Se puede cortar con láser titanio de grado 2?
R: Sí, pero requiere gas auxiliar nitrógeno o argón. Nunca use Oxígeno como gas auxiliar para corte de titanio, ya que provoca una violenta reacción exotérmica (combustión).
P: ¿Por qué mi soldadura de grado 2 se vuelve azul?
R: Una decoloración azul indica contaminación por oxígeno. El metal caliente se expuso al aire antes de enfriarse. Esto hace que la soldadura sea quebradiza y normalmente requiere reparación.
P: ¿Es magnético el titanio de grado 2?
R: No, el titanio de grado 2 no es magnético.
Conclusión
El titanio de grado 2 representa la intersección perfecta entre rendimiento y economía. Proporciona el resistencia a la corrosión de metales de primera calidad y la formabilidad necesarios para la fabricación compleja, todo ello a un coste significativamente inferior al de las aleaciones de titanio.
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