{"id":4234,"date":"2026-07-03T01:26:31","date_gmt":"2026-07-03T01:26:31","guid":{"rendered":"https:\/\/hontitan.com\/?p=4234"},"modified":"2026-07-03T01:26:32","modified_gmt":"2026-07-03T01:26:32","slug":"titanium-heat-treatment-guide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hontitan.com\/it\/titanium-heat-treatment-guide\/","title":{"rendered":"Trattamento termico del titanio: temperature di ricottura, STA e distensione in base al grado"},"content":{"rendered":"

Il trattamento termico del titanio varia in modo significativo a seconda del grado della lega. I gradi 1\u20134, detti \u201ccommercialmente puri\u201d (CP), possono essere sottoposti solo a ricottura (538\u2013760 \u00b0C \/ 1000\u20131400 \u00b0F) e a distensione; non possono essere induriti mediante trattamento termico. Il grado 5 (Ti-6Al-4V), la lega pi\u00f9 diffusa, pu\u00f2 essere ricotto a 691\u2013760 \u00b0C (1275\u20131400 \u00b0F) oppure sottoposto a trattamento di solubilizzazione a 913\u2013954 \u00b0C (1675\u20131750 \u00b0F) e sottoposta a invecchiamento a 524\u2013552 \u00b0C (975\u20131025 \u00b0F) per ottenere una resistenza superiore di circa 20% rispetto allo stato ricotto. La temperatura di riferimento critica per qualsiasi lega di titanio \u00e8 la beta transus<\/strong>\u2014il riscaldamento a temperature superiori modifica radicalmente la microstruttura e le propriet\u00e0 del materiale. Tutti i trattamenti termici a temperature superiori a 538 \u00b0C (1000 \u00b0F) richiedono l\u2019uso del vuoto, di gas inerte o di un\u2019atmosfera protettiva, secondo la norma AMS 2801.<\/p>\n\n\n\n

Guida rapida: temperature di trattamento termico del titanio per grado<\/h2>\n\n\n\n
\"Forno<\/figure>\n\n\n\n

La tabella che ogni ingegnere specializzato in titanio dovrebbe avere tra i preferiti. Tutte le temperature sono tratte dalle schede tecniche dei laminatoi ATI e dai requisiti della norma AMS 2801.<\/p>\n\n\n\n

Grado<\/th>Lega<\/th>Beta Transus<\/th>Riduzione dello stress<\/th>Temperatura di ricottura<\/th>Tempo di ricottura<\/th>Opzione STA<\/th><\/tr><\/thead>
Grado 1<\/td>CP Ti (0,181 TP3T O max)<\/td>~888 \u00b0C \/ 1630 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1000\u20131100 \u00b0F<\/td>538\u2013704 \u00b0C \/ 1000\u20131300 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 ore, aria condizionata<\/td>No<\/td><\/tr>
Grado 2<\/td>CP Ti (0,25% O max)<\/td>~913 \u00b0C \/ 1675 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1000\u20131100 \u00b0F<\/td>649\u2013760 \u00b0C \/ 1200\u20131400 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 ore, aria condizionata<\/td>No<\/td><\/tr>
Grado 3<\/td>CP Ti (0,35% O max)<\/td>~921 \u00b0C \/ 1690 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1000\u20131100 \u00b0F<\/td>649\u2013760 \u00b0C \/ 1200\u20131400 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 ore, aria condizionata<\/td>No<\/td><\/tr>
Grado 4<\/td>CP Ti (0,40% O max)<\/td>~949 \u00b0C \/ 1740 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1000\u20131100 \u00b0F<\/td>649\u2013760 \u00b0C \/ 1200\u20131400 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 ore, aria condizionata<\/td>No<\/td><\/tr>
Grado 5<\/td>Ti-6Al-4V<\/td>995 \u00b0C \u00b1 14 \u00b0C \/ 1820 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F<\/td>538\u2013649 \u00b0C \/ 1000\u20131200 \u00b0F<\/td>691\u2013760 \u00b0C \/ 1275\u20131400 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 ore, AC o FC<\/td>S\u00ec (STA)<\/strong><\/td><\/tr>
Grado 23<\/td>Ti-6Al-4V ELI<\/td>977 \u00b0C \u00b1 4 \u00b0C \/ 1790 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F<\/td>482\u2013649 \u00b0C \/ 900\u20131200 \u00b0F<\/td>704\u2013732 \u00b0C \/ 1300\u20131350 \u00b0F<\/td>1\u20138 ore, CA<\/td>S\u00ec (raramente)<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

AC = raffreddamento ad aria, FC = raffreddamento in forno. Fonti: Schede tecniche ATI; AMS 2801D; Scheda tecnica CP Ti di Carpenter Technology.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Il principio pi\u00f9 importante in assoluto:<\/strong> Per i gradi 5 e 23, la temperatura di ricottura deve rimanere almeno 35\u201380 \u00b0C al di sotto del transus beta. Se si supera tale soglia, durante il raffreddamento si ottiene una microstruttura beta completamente trasformata: un componente pi\u00f9 grossolano, pi\u00f9 tenace e con una resistenza alla fatica inferiore rispetto a quanto richiesto dalla maggior parte delle applicazioni.<\/p>\n\n\n\n

Capire il Beta Transus \u2014 Perch\u00e9 questa temperatura cambia tutto<\/h2>\n\n\n\n

Il transus beta \u00e8 il punto di riferimento termico pi\u00f9 importante in assoluto nella metallurgia del titanio.<\/strong> Ogni parametro del trattamento termico \u2014 ricottura, trattamento di solubilizzazione, trattamento di distensione \u2014 viene definito in relazione ad esso.<\/p>\n\n\n\n

Il titanio puro subisce una trasformazione allotropica a 882,5 \u00b0C: al di sotto di questa temperatura, la struttura cristallina \u00e8 esagonale compatta (HCP), denominata fase alfa<\/strong>. Al di sopra di essa, la struttura passa a quella cubica a facce centrate (BCC), la fase beta<\/strong>. Quando si aggiungono elementi di lega \u2014 alluminio, vanadio, ossigeno, stagno \u2014 la temperatura di trasformazione cambia.<\/p>\n\n\n\n

Per il Ti-6Al-4V, il transus beta si situa a circa 995 \u00b0C (1820 \u00b0F)<\/strong>, con una tolleranza tipica dichiarata dal produttore pari a \u00b114 \u00b0C (\u00b125 \u00b0F). Ci\u00f2 significa che un determinato lotto di Ti-6Al-4V potrebbe subire la trasformazione a temperature comprese tra 981 \u00b0C e 1009 \u00b0C. I dati di produzione di ATI indicano 999 \u00b0C \u00b1 14 \u00b0C (1830 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F) per il loro prodotto 6-4.<\/p>\n\n\n\n

Perch\u00e9 la tolleranza \u00e8 importante:<\/strong> Se si esegue il trattamento in soluzione a 960 \u00b0C e il transus beta per quel particolare calore \u00e8 981 \u00b0C, ci si trova ancora al di sotto del transus e si opera nel campo bifase alfa+beta \u2014 che \u00e8 esattamente la condizione desiderata per l\u2019STA. Ma se il transus \u00e8 a 958 \u00b0C e ci si trova a 960 \u00b0C, lo si \u00e8 superato. La frazione beta a quella temperatura \u00e8 ora 100% e la microstruttura risultante dal raffreddamento avr\u00e0 un aspetto completamente diverso.<\/p>\n\n\n\n

Ecco perch\u00e9 la scheda tecnica ATI specifica un trattamento in soluzione a 1675\u20131750\u00b0F (913\u2013954\u00b0C) \u2014 un intervallo fissato deliberatamente a 45\u201385\u00b0C al di sotto del transus beta nominale, in modo da garantire un margine sufficiente per le variazioni di temperatura.<\/p>\n\n\n\n

Il grado 23 (ELI) presenta un transus beta sensibilmente inferiore: 977 \u00b0C \u00b1 4 \u00b0C (1790 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F)<\/strong>. La composizione chimica ELI pi\u00f9 rigorosa (minore contenuto di Fe, minore presenza di elementi interstiziali) sposta leggermente verso il basso il transus. Ci\u00f2 influisce su tutti i parametri del trattamento termico: la ricottura, l\u2019intervallo di trattamento di solubilizzazione e le specifiche AMS applicabili differiscono tutti da quelli standard del Grado 5.<\/p>\n\n\n\n

Gradi di titanio CP<\/a> I gradi da 1 a 4 sono leghe alfa pure. Il loro transus beta varia da 888 \u00b0C per il grado 1 fino a 949 \u00b0C per il grado 4 (un maggiore contenuto di ossigeno e ferro stabilizza la fase beta, aumentando il transus). Poich\u00e9 questi gradi non contengono elementi stabilizzatori della fase beta come il vanadio, non vi \u00e8 nulla che possa precipitare durante l\u2019invecchiamento \u2014 Non \u00e8 possibile effettuare lo STA.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

I quattro tipi di trattamento termico del titanio \u2014 e a cosa serve ciascuno di essi<\/h2>\n\n\n\n
Trattamento<\/th>Fascia di temperatura<\/th>Scopo principale<\/th>Classi interessate<\/th><\/tr><\/thead>
Riduzione dello stress<\/td>482\u2013649 \u00b0C (900\u20131200 \u00b0F) \u2014 ben al di sotto della temperatura di ricottura<\/td>Ridurre le tensioni residue derivanti dalla lavorazione meccanica, dalla formatura e dalla saldatura<\/td>Tutte le classi<\/td><\/tr>
Ricottura<\/td>538\u2013760 \u00b0C a seconda della qualit\u00e0 \u2014 al di sotto del transus beta<\/td>Ottimizzare la duttilit\u00e0, la tenacit\u00e0 e la stabilit\u00e0 dimensionale<\/td>Tutte le classi<\/td><\/tr>
Solution Treat + Age (STA)<\/td>ST: 913\u2013954 \u00b0C, poi fase di invecchiamento: 480\u2013595 \u00b0C<\/td>Massimizzare la resistenza (fino a circa 201 TP3T rispetto al materiale ricotto)<\/td>Grado 5, Grado 23 (raramente), alcune leghe beta<\/td><\/tr>
Ricottura beta<\/td>Al di sopra del transus beta, quindi raffreddamento controllato<\/td>Massimizzare la tenacit\u00e0 alla frattura e la resistenza alla propagazione delle cricche<\/td>Classe 5, leghe beta<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

La maggior parte dei componenti aerospaziali e industriali si presenta in una delle due seguenti condizioni: ricotto in mulino<\/strong> (AMS 4928 per barre\/billette in Ti-6Al-4V) oppure trattato con soluzione e invecchiato<\/strong> (AMS 4965). La scelta dipende dal livello di resistenza richiesto, dalle dimensioni della sezione e dal fatto che la geometria sia in grado di resistere al raffreddamento rapido in acqua durante il trattamento di solubilizzazione.<\/p>\n\n\n\n

Ricottura del titanio: ricottura di laminazione, ricottura completa e ricottura duplex<\/h2>\n\n\n\n
\"Diagramma<\/figure>\n\n\n\n

La ricottura standard del titanio produce uno stato di base stabile e duttile, ma il termine \u201cricottura\u201d comprende almeno tre processi distinti, ciascuno con esiti diversi.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ricottura al mulino<\/h3>\n\n\n\n

La condizione pi\u00f9 comune per il Ti-6Al-4V disponibile in commercio. Il materiale viene ricotto in fabbrica durante o dopo la lavorazione primaria \u2014 in genere a 700\u2013790 \u00b0C (1292\u20131454 \u00b0F) per barre e lamiere. La norma AMS 4928 riguarda barre, billette e pezzi forgiati in Ti-6Al-4V allo stato ricotto, con propriet\u00e0 minime pari a 895 MPa (130 ksi) di resistenza alla trazione (UTS) e 825 MPa (120 ksi) di resistenza allo snervamento (YS) con allungamento del 10%<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Per CP titanio<\/a> (Gradi 1\u20134), la ricottura produce una struttura alfa equiassiale completamente ricristallizzata. La dimensione dei grani e la resistenza possono essere regolate variando la temperatura di ricottura all\u2019interno dell\u2019intervallo: temperature pi\u00f9 basse producono grani pi\u00f9 fini e una maggiore resistenza; temperature pi\u00f9 elevate ingrossano i grani e massimizzano la duttilit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Ricottura completa \/ Ricottura di ricristallizzazione<\/h3>\n\n\n\n

Per il Ti-6Al-4V che \u00e8 stato sottoposto a forte lavorazione a freddo o che presenta una microstruttura deformata a causa di lavorazioni meccaniche aggressive, si applica una ricottura di ricristallizzazione completa: 704\u2013760 \u00b0C (1300\u20131400 \u00b0F)<\/strong>, 2 ore, raffreddamento all\u2019aria o in forno. Questo processo produce una struttura alfa equiassiale ricristallizzata in modo pi\u00f9 completo rispetto a una ricottura in laminatoio.<\/p>\n\n\n\n

Ricottura duplex<\/h3>\n\n\n\n

La ricottura duplex prevede due fasi di temperatura per ottimizzare l\u2019equilibrio tra la fase alfa e la fase beta trasformata. I dati di ricerca pubblicati su TotalMateria e Scientific Reports dimostrano che il trattamento duplex del Ti-6Al-4V \u2014 che combina una fase di solubilizzazione ad alta temperatura con una fase di stabilizzazione a bassa temperatura \u2014 pu\u00f2 consentire miglioramenti della resistenza fino a 25% rispetto alla ricottura standard in laminatoio<\/strong> pur mantenendo un'adeguata duttilit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Il processo duplex: prima si riscalda fino all\u2019intervallo alfa+beta superiore (~925 \u00b0C), si raffredda all\u2019aria o nel forno, quindi si mantiene a una temperatura inferiore (~700 \u00b0C) per stabilizzare la microstruttura. Ci\u00f2 produce una microstruttura bimodale (alfa primario equiassiale + beta trasformato) che bilancia la resistenza alla fatica con la tenacit\u00e0 alla frattura.<\/p>\n\n\n\n

Ricottura beta<\/h3>\n\n\n\n

Il riscaldamento del Ti-6Al-4V al di sopra del suo transus beta (~995 \u00b0C) e il successivo raffreddamento lento producono una microstruttura alfa+beta di tipo \u201cWidmanst\u00e4tten\u201d completamente lamellare. Il trattamento termico beta massimizza la tenacit\u00e0 alla frattura e la resistenza alla propagazione delle crepe<\/strong> a scapito di una minore resistenza allo snervamento e di prestazioni inferiori in termini di fatica ad alto numero di cicli. Viene utilizzato per componenti strutturali a sezione spessa nei velivoli ad ala rotante e in alcune applicazioni relative alla cellula, dove la tenacit\u00e0 prevale sulla resistenza massima.<\/p>\n\n\n\n

Trattamento in soluzione del Ti-6Al-4V: i parametri che ne determinano le propriet\u00e0<\/h2>\n\n\n\n
\"Diagramma<\/figure>\n\n\n\n

Il trattamento in soluzione (ST) \u00e8 la prima fase dello STA \u2014 e i parametri scelti in questa fase determinano la microstruttura e la resistenza finali pi\u00f9 di qualsiasi altra variabile.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La finestra \"Treat Solution\"<\/h3>\n\n\n\n

In base ai dati di produzione di ATI e ai requisiti della norma AMS 4965, l'intervallo di trattamento della soluzione per il Ti-6Al-4V \u00e8 913\u2013954 \u00b0C (1675\u20131750 \u00b0F)<\/strong>, mantenuto per almeno 1 ora. Alcune fonti indicano che l'intervallo inizia a 904 \u00b0C (1660 \u00b0F); la scheda tecnica ATI specifica 913 \u00b0C come limite inferiore per il proprio prodotto.<\/p>\n\n\n\n

Questo intervallo \u00e8 stato fissato intenzionalmente a 45\u201380 \u00b0C al di sotto del transus beta nominale (~995 \u00b0C). A temperature comprese tra 913 e 954 \u00b0C, circa il 70\u201385% della microstruttura \u00e8 costituito da fase alfa, mentre \u00e8 presente una fase beta pari al 15\u201330%. Quando il materiale viene raffreddato rapidamente con acqua da questo intervallo, la fase beta si trasforma in:<\/p>\n\n\n\n