Barra redonda de titanio de grado 4

Barra redonda de titanio de grado 4

Barra redonda de titanio comercialmente puro de grado 4 (UNS R50700), suministrada según las normas ASTM B348/B348M-25 y AMS 4921, con certificados de ensayo de fábrica EN 10204 3.1: el grado de titanio CP de mayor resistencia para aplicaciones en el sector químico, naval y médico.

  • Material: titanio comercialmente puro, grado 4 (UNS R50700 / DIN 3.7065)
  • Norma: ASTM B348/B348M-25 / AMS 4921 / ASTM F67
  • Resistencia mínima a la tracción: 550 MPa (80 ksi) | Límite elástico mínimo: 480 MPa (70 ksi)
  • Diámetro: 6–300 mm | Longitud: hasta 6.000 mm
  • Superficie: tal y como se forjó, decapada al ácido, torneada y pulida, rectificada
  • Certificado de ensayo de fábrica: EN 10204 3.1 incluido

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La barra redonda de titanio comercialmente puro de grado 4 es el grado de titanio CP de mayor resistencia, suministrada conforme a las normas ASTM B348/B348M-25 y AMS 4921, con certificados de ensayo de fábrica trazables según la norma EN 10204 3.1. La gama de diámetros abarca de 6 a 300 mm, en estado forjado, torneado o rectificado. Entre sus aplicaciones estándar se incluyen equipos de procesos químicos, componentes estructurales marinos y la fabricación de dispositivos médicos, donde los entornos de corrosión oxidante exigen una resistencia probada sin adiciones de aleación.

Características técnicas resumidas

Parámetro Valor
Material Titanio comercialmente puro, grado 4
Designación UNS UNS R50700
Nivel de primaria ASTM B348/B348M-25 / AMS 4921 / ASTM F67
Resistencia mínima a la tracción 550 MPa (80 ksi)
Límite mínimo de elasticidad 480 MPa (70 ksi)
Alargamiento mínimo 15%
Diámetro 6–300 mm
Longitud Hasta 6.000 mm
Condiciones de la superficie Tal y como se forjó, torneado y pulido, rectificado
Certificado de ensayo de fábrica EN 10204 3.1
MOQ Contacto para solicitar un presupuesto

Composición química y propiedades mecánicas del titanio de grado 4

El titanio de grado 4 (UNS R50700) es el más resistente de los cuatro grados de titanio comercialmente puro (CP), y alcanza su elevada resistencia principalmente gracias a un mayor contenido admisible de oxígeno —hasta 0,40 % en peso frente al 0,25 % en peso del grado 2—. Todos los límites de composición que se indican a continuación se ajustan a la norma ASTM B348/B348M-25.

Composición química (ASTM B348/B348M-25, grado 4)

Elemento Max (wt%)
Nitrógeno (N) 0.05
Carbono © 0.08
Hidrógeno (H) 0.015
Hierro (Fe) 0.50
Oxígeno (O) 0.40
Titanio (Ti) Saldo

El oxígeno es el principal elemento de refuerzo en solución sólida del titanio comercialmente puro. El mayor límite de contenido de oxígeno del grado 4 es el factor clave que lo diferencia de los grados 1 a 3, y el mecanismo que explica su elevada resistencia al límite elástico.

Propiedades mecánicas (ASTM B348/B348M-25, grado 4, recocido)

Propiedad Mínimo Típico
Resistencia máxima a la tracción 550 MPa (80 ksi) 620–700 MPa
0,21 TP3T Límite elástico 480 MPa (70 ksi) 520–590 MPa
Alargamiento (medidor 4D) 15% 18–22%
Reducción de superficie 25% 30–40%
Dureza Brinell 200–265 HB
Módulo de elasticidad 105 GPa (15 200 ksi)

Propiedades físicas

Propiedad Valor
Densidad 4,51 g/cm³ (0,163 lb/in³)
Intervalo de fusión 1.660 °C (3.020 °F)
Conductividad térmica 17,2 W/m·K
Expansión térmica (20–100 °C) 8,6 × 10⁻⁶ /°C
Resistividad eléctrica 0,60 µΩ·m

Normas de fabricación y documentación sobre calidad

La barra redonda de titanio de grado 4 se fabrica y certifica conforme a múltiples normas internacionales, lo que permite a los equipos de compras de los sectores aeroespacial, médico e industrial de todo el mundo realizar una comparación directa.

Referencias cruzadas a las normas aplicables

Estándar Alcance
ASTM B348/B348M-25 Barras y lingotes — especificaciones de adquisición primaria
ASME SB-348 Idéntica a la norma ASTM B348; se utiliza en la adquisición de recipientes a presión y tuberías
AMS 4921 (AMS4921S) Barras, alambre, piezas forjadas y anillos soldados por chispa para aplicaciones aeroespaciales
AMS-T-9047 4.º curso Especificaciones de las barras de titanio del ejército de EE. UU. — CANCELADO en febrero de 2005; sustituida por la norma AMS 4921
ASTM F67, grado 4 Titanio CP de grado implantológico (aplicaciones médicas)
ISO 5832-2 Materiales metálicos para implantes quirúrgicos — Titanio CP
DIN/EN 3.7065 Número de material alemán/europeo equivalente al grado 4 (UNS R50700)
EN 10204 3.1 Norma del certificado de ensayo de fábrica: inspección realizada por un representante del fabricante

Documentación de calidad facilitada

Cada envío va acompañado de un certificado de ensayo de fábrica (MTC) conforme a la norma EN 10204 3.1, en el que se documenta:

  • Número de lote y trazabilidad de los lotes
  • Resultados de los análisis químicos frente a los límites de las especificaciones
  • Resultados de los ensayos mecánicos (límite superior de resistencia a la tracción, límite inferior de resistencia a la tracción, alargamiento) en comparación con los valores mínimos de la norma ASTM B348
  • Confirmación de las dimensiones y de la inspección visual
  • Firmante autorizado del fabricante del material

Las inspecciones realizadas por terceros (SGS, Bureau Veritas, Intertek) y la documentación adicional (declaraciones de cumplimiento de la DFARS, declaraciones de país de origen) están disponibles previa solicitud en el momento de realizar el pedido.

Formas disponibles, gama de tamaños y condiciones de la superficie

Disponemos de barra redonda de titanio de grado 4 en stock, que se fabrica en una amplia gama de dimensiones para satisfacer tanto las necesidades de prototipos como las de producción a gran escala.

Gama dimensional

Parámetro Gama estándar Ampliado / Personalizado
Diámetro 6–150 mm Hasta 300 mm
Longitud 1.000–6.000 mm Hasta 11 000 mm
Rectitud ≤ 3 mm/m (ASTM B348) Más ajustado, si así se solicita

Perfiles de sección transversal disponibles

  • Barra redonda (la más habitual; esta especificación)
  • Barra plana (espesor: 2-200 mm; anchura: 6-250 mm)
  • Barra cuadrada (anchura lateral de 6 a 200 mm)
  • Barra hexagonal (diámetro inscrito: 6–150 mm)

Condiciones de la superficie y opciones de acabado

Condición Descripción Uso típico
Tal y como se ha forjado / Tal y como se ha laminado Superficie de la escala, tolerancias más holgadas Pieza en bruto para mecanizado de desbaste
En escabeche ácido Sin óxido, plata mate Uso industrial general
Torneado y pulido Superficie brillante, tolerancia h9–h11 Mecanizado de precisión, sector médico
Rectificado (sin centros) Tolerancia de diámetro muy ajustada: ±0,1 mm Componentes de alta precisión
Pelado A medio camino entre torneado y rectificado Barra de material para torneado CNC

Normas de tolerancia

Las tolerancias dimensionales cumplen de forma predeterminada los requisitos de la norma ASTM B348. Se ofrecen tolerancias más estrictas h9/h11, según la norma ISO 286-2, para piezas rectificadas y torneadas. Las tolerancias personalizadas para aplicaciones aeroespaciales y médicas se confirman durante la revisión del pedido.

Aplicaciones industriales de la barra redonda de titanio CP de grado 4

El titanio de grado 4 combina la mayor resistencia entre los grados de titanio comercialmente puro con la resistencia a la corrosión característica del material, su baja densidad (4,51 g/cm³) y su biocompatibilidad. Estas características lo convierten en el grado de titanio comercialmente puro preferido en aquellos casos en los que el grado 2 carece del margen estructural necesario y el grado 5 aleado resultaría prohibitivamente caro o médicamente desaconsejable.

Procesos químicos y petroquímicos
Barra redonda para ejes de bombas, componentes de agitadores, cuerpos de válvulas y elementos de fijación en entornos en los que hay cloruros, ácido sulfúrico, ácido nítrico y ácidos orgánicos. El grado 4 ofrece un rendimiento fiable en condiciones oxidantes en las que el acero inoxidable 316L sufre corrosión por picaduras o en hendiduras.

Ingeniería naval y de alta mar
Elementos de fijación estructurales, componentes del eje de la hélice, herrajes submarinos y piezas del sistema de refrigeración por agua de mar. La resistencia del titanio a la corrosión acelerada por las incrustaciones biológicas en el agua de mar clorada lo convierte en el material ideal para instalaciones marítimas de larga duración.

Productos sanitarios e instrumentos quirúrgicos
Tornillos óseos, pilares dentales, mangos de instrumentos y componentes adyacentes a implantes fabricados conforme a las normas ASTM F67 e ISO 5832-2. Se especifica el grado 4 cuando se requiere un límite elástico superior al que puede ofrecer el grado 2, sin introducir elementos de aleación.

Estructuras aeroespaciales y sistemas hidráulicos
Soportes para fuselajes, cuerpos de racores hidráulicos y elementos de fijación estructurales en los que la reducción de peso respecto al acero es fundamental y el entorno de servicio impide el uso de aleaciones de aluminio. Se rigen por la norma AMS 4921 para la adquisición de barras y piezas forjadas.

Equipos electroquímicos y de cloro-álcali
Sustratos de electrodos, marcos de celdas y colectores de corriente en instalaciones de producción de cloro y de galvanoplastia. En este sector se aprovechan ampliamente la pasividad del titanio en electrolitos fuertemente oxidantes y su conductividad eléctrica (mediante la aplicación de recubrimientos del grupo del platino).

Desalinización y tratamiento del agua
Tubos de intercambiadores de calor, impulsores de bombas y componentes internos de válvulas en plantas desalinizadoras de evaporación flash multietapa (MSF) y de ósmosis inversa (RO). La resistencia al agua salina, al hipoclorito y a la salmuera a temperaturas elevadas es el principal criterio de selección.

Titanio de grado 4 frente a titanio de grado 2: cómo elegir el grado de CP adecuado

De los cuatro grados de titanio comercialmente puro definidos en la norma ASTM B348, los grados 2 y 4 representan la mayor parte de las compras de barras industriales. La elección entre ambos depende del margen de resistencia requerido y del grado de conformabilidad en frío necesario durante la fabricación.

Comparación de grados de titanio CP (ASTM B348)

Propiedad Grado 1 Grado 2 Grado 3 Grado 4
UNS R50250 R50400 R50550 R50700
Max O (wt%) 0.18 0.25 0.35 0.40
Max Fe (wt%) 0.20 0.30 0.30 0.50
UTS mínimo (MPa) 240 345 450 550
Min. YS 0,21 TP3T (MPa) 170 275 380 483
Alargamiento mínimo 24% 20% 18% 15%
Uso típico El más dúctil; embutición profunda Uso general más habitual Resistencia moderada Mayor resistencia del CP

Cuándo es preferible especificar el grado 4 en lugar del grado 2

  • Elementos estructurales portantes en los que la resistencia a la tracción máxima (UTS) de 345 MPa del grado 2 resulta insuficiente
  • Aplicaciones que requieren una resistencia comparable a la del acero inoxidable austenítico recocido (304/316) a aproximadamente 60% del peso
  • Situaciones en las que el Ti-6Al-4V (grado 5) introduciría elementos de aleación innecesarios —especialmente relevantes en el caso de componentes médicos adyacentes a implantes—
  • Conjuntos fabricados en los que aún se requiere cierta capacidad de conformado en frío (a diferencia de la ductilidad prácticamente nula de los grados de acero CP endurecidos por deformación)

Cuando el 2.º curso sigue siendo la mejor opción

  • Tubos de pared delgada, piezas de chapa o componentes que requieran un conformado en frío intensivo
  • Entornos en los que el aumento marginal de resistencia del grado 4 con respecto al grado 2 no justifica la ligera reducción de la ductilidad y la conformabilidad

Mecanizabilidad y soldabilidad de la barra de titanio de grado 4

Maquinabilidad

El titanio de grado 4 CP se mecaniza satisfactoriamente con equipos convencionales siempre que se respeten las prácticas estándar de corte del titanio. Su índice de maquinabilidad es de aproximadamente 28% en relación con el acero de corte libre (AISI B1112 = 100%), inferior al del grado 2 (~40%) debido a su mayor contenido en oxígeno y hierro. Directrices clave:

  • Velocidad de corte: 45–100 m/min para el torneado con herramientas de metal duro; reducir la velocidad para diámetros más pequeños y cortes interrumpidos
  • Herramientas: Insertos de carburo con ángulo de inclinación positivo o de acero rápido (HSS); evita las herramientas desgastadas, ya que el titanio se endurece rápidamente por fricción.
  • Refrigerante: Aplicar refrigerante (aceite soluble en agua) durante todas las operaciones para evitar la acumulación de calor y la soldadura de la herramienta.
  • Control del chip: El titanio produce virutas filamentosas; las geometrías de los rompevirutas reducen el enredo
  • Operaciones: Se pueden realizar operaciones de torneado, fresado, taladrado y rectificado; el electroerosionado (EDM) es una alternativa para perfiles complejos.

En comparación con el titanio de grado 5 (Ti-6Al-4V), el titanio de grado 4 CP se mecaniza con algo más de facilidad debido a la ausencia de elementos de aleación endurecedores, aunque ambos grados requieren el mismo cuidado en la elección de las herramientas y el mismo rigor en la refrigeración.

Soldabilidad

El titanio de grado 4 se puede soldar fácilmente mediante soldadura por arco con gas y tungsteno (GTAW/TIG), que es el proceso de unión estándar para los ensamblajes de barras de titanio con accesorios o de barras con placas en aplicaciones de protección catódica.

  • Gas de protección: Argon puro 99,995% (grado 5,0) tanto en el lado del soplete como en el de purga; una contaminación por oxígeno superior a ~50 ppm provoca decoloración y fragilización.
  • Norma de color para juntas: El cordón de soldadura debe mantener un color que vaya del plateado brillante al pajizo claro; cualquier decoloración azul, gris o blanca indica una protección insuficiente.
  • Metal de aportación: ERTi-4 (AWS A5.16) para soldaduras de grado de correspondencia; se puede utilizar ERTi-2 cuando la ductilidad de la zona de soldadura tenga prioridad sobre la correspondencia de resistencia.
  • Tratamiento posterior a la soldadura: Por lo general, no es necesario para los grados de CP en la mayoría de los entornos; en el caso de los componentes aeroespaciales en los que la fatiga es un factor crítico, se aplica un tratamiento de alivio de tensiones a una temperatura de entre 480 y 595 °C, al vacío o en atmósfera inerte.
  • Soldadura de metales diferentes: El grado 4 puede unirse a los grados 2 y 3 sin que ello plantee problemas metalúrgicos significativos; la unión con el grado 5 es posible, pero requiere un análisis técnico de la diferencia de resistencia en la zona de soldadura.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre el titanio de grado 2 y el de grado 4?

Ambos son titanio comercialmente puro (CP) sin adiciones de aleación intencionadas. El grado 4 (UNS R50700) presenta un contenido admisible de oxígeno y hierro más elevado, lo que le confiere una resistencia a la tracción mínima de 550 MPa, frente a los 345 MPa mínimos del grado 2. A cambio, presenta un menor alargamiento (15% frente al mínimo de 20%) y una conformabilidad ligeramente inferior. El grado 2 predomina en aplicaciones de tubos de pared delgada y chapas; el grado 4 se elige cuando el margen estructural es el factor determinante.

¿Cuáles son los valores mínimos de las propiedades mecánicas según la norma ASTM B348, grado 4?

Según la norma ASTM B348/B348M-25, las barras recocidas de grado 4 deben cumplir los siguientes requisitos: resistencia a la tracción máxima ≥ 550 MPa (80 ksi), límite elástico de 0,2% ≥ 480 MPa (70 ksi), alargamiento ≥ 15% en una longitud de medida de 4D y reducción de área ≥ 25%. Estos valores se verifican y se recogen en el certificado de ensayo de fábrica EN 10204 3.1 que acompaña a cada envío.

¿Es el titanio de grado 4 adecuado para implantes médicos?

Sí. El titanio CP de grado 4 está expresamente contemplado en la norma ASTM F67 (Especificación estándar para titanio sin alear destinado a aplicaciones de implantes quirúrgicos) y en la norma ISO 5832-2. Su biocompatibilidad y su comportamiento de osteointegración están ampliamente demostrados en aplicaciones ortopédicas y dentales. Cuando se requiere una mayor resistencia a la fatiga (por ejemplo, en implantes ortopédicos que soportan carga), se suele preferir en su lugar el Ti-6Al-4V ELI (grado 23, norma ASTM F136).

¿Se puede soldar una barra redonda de titanio de grado 4?

El titanio de grado 4 se clasifica como fácilmente soldable. El proceso estándar es la soldadura por arco con gas tungsteno (GTAW/TIG) con alambre de aportación ERTi-4 (AWS A5.16). Es obligatorio disponer de una protección adecuada con gas inerte (99,995% Ar) tanto en el lado de la antorcha como en el de purga, ya que la entrada de oxígeno por encima de ~50 ppm provoca fragilización. La soldadura por haz de electrones (EBW) y la soldadura por arco de plasma (PAW) se utilizan en la fabricación aeroespacial de alta precisión.

¿Qué certificados de ensayo de fábrica se incluyen con el envío?

Todo el material se suministra con un certificado de ensayo de fábrica (MTC) conforme a la norma EN 10204 3.1, trazable hasta la tanda de producción. El certificado recoge la composición química, los resultados de los ensayos mecánicos y la inspección dimensional, de acuerdo con los requisitos de la norma ASTM B348. Si se solicita, se pueden facilitar inspecciones realizadas por organismos independientes (SGS, Bureau Veritas, Intertek) y documentación complementaria (DFARS, país de origen).

¿Cuál es la cantidad mínima de pedido y el plazo de entrega habitual?

Las cantidades mínimas de pedido y los plazos de entrega varían en función del diámetro, el estado y la disponibilidad en stock. Los diámetros estándar en stock (normalmente de 10 a 80 mm, laminados o decapados) pueden enviarse en un plazo de 3 a 7 días laborables. Las dimensiones a medida, las tolerancias más estrictas o los acabados específicos (rectificados, torneados) suelen tener un plazo de producción de entre 3 y 6 semanas. Ponte en contacto con el equipo de ventas indicando el diámetro, la longitud, la cantidad y la norma requerida para obtener un presupuesto definitivo.

¿Qué tolerancias de diámetro y longitud hay disponibles?

Las tolerancias estándar cumplen los requisitos de la norma ASTM B348 en cuanto a diámetro y rectitud. Las barras rectificadas y torneadas están disponibles con tolerancias h9/h11 según la norma ISO 286-2. Se ofrecen tolerancias más estrictas para el mecanizado de precisión o aplicaciones médicas, que se confirman en la fase de revisión del pedido.

¿En qué se diferencia el titanio de grado 4 del acero inoxidable 316L para su uso en plantas químicas?

El titanio de grado 4 ofrece una resistencia a la corrosión significativamente superior a la del acero inoxidable 316L en entornos que contienen cloruro, ácidos oxidantes (nítrico, crómico) y en aplicaciones con ácidos mixtos. Es inmune a la corrosión por picaduras y en hendiduras en agua de mar y salmueras, donde el 316L es susceptible. Su densidad es aproximadamente 57% la del 316L (4,51 frente a 7,99 g/cm³), lo que permite reducir el peso en componentes giratorios o sometidos a temperaturas elevadas. El coste del material por kilogramo es mayor, pero la diferencia en la vida útil en entornos agresivos suele traducirse en un coste total de propiedad favorable. Para aplicaciones en agua dulce a temperatura ambiente o moderadamente corrosivas, el 316L sigue siendo la opción más económica.

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