| Im\u00f3veis<\/th> | CP Tit\u00e2nio Grau 2<\/th> | Ti-6Al-4V Grau 5<\/th><\/tr><\/thead> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Teor de tit\u00e2nio<\/td> | ~99.2%<\/td> | ~90% (+ 6% Al, 4% V)<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o<\/td> | 345\u2013450 MPa<\/td> | 895\u20131000 MPa<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Limite de escoamento<\/td> | 275\u2013410 MPa<\/td> | 828\u2013910 MPa<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Alongamento<\/td> | 20\u201330%<\/td> | 10\u201315%<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidade<\/td> | 4,51 g\/cm\u00b3<\/td> | 4,43 g\/cm\u00b3<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade t\u00e9rmica<\/td> | ~16\u201322 W\/m\u00b7K<\/td> | 7,2 W\/m\u00b7K<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza (HV)<\/td> | 160\u2013200<\/td> | 300\u2013400<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o<\/td> | Excelente<\/td> | Muito bom<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Soldabilidade<\/td> | Excelente<\/td> | Bom<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Maquinabilidade<\/td> | Moderado<\/td> | Mais dif\u00edcil<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Custo das mat\u00e9rias-primas (aprox.)<\/td> | $8\u201315\/lb<\/td> | $20\u201335\/lb<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Norma ASTM<\/td> | B265 (2.\u00ba ano)<\/td> | B265 (5.\u00ba ano)<\/td><\/tr> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aplica\u00e7\u00f5es t\u00edpicas<\/td> | Processamento qu\u00edmico, setor mar\u00edtimo, implantes dent\u00e1rios<\/td> | Setor aeroespacial, ortopedia, elementos de fixa\u00e7\u00e3o para cargas elevadas<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Um valor que merece destaque: a condutividade t\u00e9rmica. O grau 2 conduz o calor a quase 3 vezes a taxa<\/strong> do Ti-6Al-4V. Essa diferen\u00e7a \u00e9 impercet\u00edvel numa compara\u00e7\u00e3o de resist\u00eancia, mas torna-se o fator decisivo se estiver a projetar um permutador de calor ou qualquer componente em que a efici\u00eancia da transfer\u00eancia de calor seja importante.<\/p>\n\n\n\n O tit\u00e2nio comercialmente puro \u00e9 o tit\u00e2nio na sua forma n\u00e3o ligada \u2014 contendo apenas vest\u00edgios de oxig\u00e9nio, ferro, azoto e carbono como impurezas controladas. Existem quatro classes (classes ASTM 1 a 4), sendo que a principal vari\u00e1vel que as distingue \u00e9 o teor de oxig\u00e9nio. Um maior teor de oxig\u00e9nio implica maior resist\u00eancia e dureza, mas menor ductilidade.<\/p>\n\n\n\n A classe 2 \u00e9 a op\u00e7\u00e3o padr\u00e3o mais utilizada \u2014 a maioria das especifica\u00e7\u00f5es industriais para barras e tubos remete-se a ela por defeito. Vale a pena conhecer o Grau 4 porque, com uma resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o de 550 MPa, aproxima-se do limite inferior de algumas ligas especiais. Em aplica\u00e7\u00f5es de implantes m\u00e9dicos de alta densidade, onde os requisitos de resist\u00eancia s\u00e3o moderados e os elementos de liga devem ser evitados, o Grau 4 desempenha um papel que nem o Grau 2 nem o Ti-6Al-4V conseguem desempenhar.<\/p>\n\n\n\n Todas as quatro classes de CP s\u00e3o de tit\u00e2nio em fase alfa, o que significa que n\u00e3o podem ser refor\u00e7adas por tratamento t\u00e9rmico, ao contr\u00e1rio do que acontece com o Ti-6Al-4V. O seu limite m\u00e1ximo de resist\u00eancia \u00e9 determinado exclusivamente pela composi\u00e7\u00e3o e pela deforma\u00e7\u00e3o a frio.<\/p>\n\n\n\n O Ti-6Al-4V \u2014 vulgarmente designado por Grau 5 ou simplesmente \u201c6-4\u201d \u2014 \u00e9 uma liga de tit\u00e2nio alfa-beta que cont\u00e9m aproximadamente 6% de alum\u00ednio e 4% de van\u00e1dio em peso, sendo o restante tit\u00e2nio. Representa mais de 50% de todo o tit\u00e2nio produzido a n\u00edvel mundial, um dom\u00ednio que nenhum outro grau de tit\u00e2nio consegue sequer aproximar.<\/p>\n\n\n\n O alum\u00ednio estabiliza a fase alfa (com a mesma estrutura cristalina que o tit\u00e2nio CP) e aumenta a rela\u00e7\u00e3o resist\u00eancia\/peso. O van\u00e1dio estabiliza a fase beta, tornando a liga pass\u00edvel de tratamento t\u00e9rmico \u2014 uma propriedade que as classes de tit\u00e2nio CP n\u00e3o possuem. Um tratamento t\u00e9rmico controlado pode elevar a resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o do Ti-6Al-4V para mais de 1100 MPa em determinadas formas de produto, embora o valor padr\u00e3o no estado recozido se situe entre 895 e 1000 MPa.<\/p>\n\n\n\n O Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitials) \u00e9 uma variante mais pura utilizada em implantes m\u00e9dicos. Reduz os limites de ferro e oxig\u00e9nio em compara\u00e7\u00e3o com o Grau 5 padr\u00e3o, melhorando a tenacidade \u00e0 fratura e a resist\u00eancia \u00e0 fadiga em aplica\u00e7\u00f5es sujeitas a cargas c\u00edclicas, como as pr\u00f3teses de anca e de joelho.<\/p>\n\n\n\n De acordo com as diretrizes conservadoras do setor, a liga apresenta um bom desempenho at\u00e9 aproximadamente 350 \u00b0C (660 \u00b0F) em servi\u00e7o cont\u00ednuo; algumas fontes referem valores at\u00e9 400 \u00b0C (750 \u00b0F), dependendo das condi\u00e7\u00f5es de carga. Acima desse intervalo, s\u00e3o preferidas ligas alternativas, como a Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, para aplica\u00e7\u00f5es em motores aeroespaciais.<\/p>\n\n\n\n O facto central:<\/strong> em condi\u00e7\u00f5es de recozimento padr\u00e3o, o Ti-6Al-4V tem aproximadamente 2,7 vezes mais resistente<\/strong> do que o tit\u00e2nio CP de grau 2 em termos de resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o \u2014 e essa rela\u00e7\u00e3o mant\u00e9m-se, de forma razo\u00e1vel, tamb\u00e9m no que diz respeito \u00e0 resist\u00eancia ao escoamento.<\/p>\n\n\n\n H\u00e1 dois aspetos nesta tabela que merecem destaque.<\/p>\n\n\n\n Em primeiro lugar, a densidade: o Ti-6Al-4V \u00e9, na verdade, ligeiramente mais leve<\/strong> do que o tit\u00e2nio CP (4,43 contra 4,51 g\/cm\u00b3). As adi\u00e7\u00f5es de alum\u00ednio e van\u00e1dio reduzem ligeiramente a densidade global. No caso de estruturas aeroespaciais com peso otimizado, isto \u00e9 importante em grande escala.<\/p>\n\n\n\n Em segundo lugar, o alongamento: o tit\u00e2nio CP estica-se consideravelmente mais antes da fratura (20\u201330% contra 10\u201315% para o Grau 5). Isto n\u00e3o \u00e9 uma fraqueza \u2014 \u00e9 precisamente por isso que os graus CP s\u00e3o preferidos para pe\u00e7as de estampagem profunda ou hidroformadas, foles e qualquer aplica\u00e7\u00e3o em que o metal tenha de se adaptar a formas complexas sem rachar.<\/p>\n\n\n\n No que diz respeito ao desempenho em termos de fadiga, a situa\u00e7\u00e3o \u00e9 mais complexa. A maior resist\u00eancia do Ti-6Al-4V traduz-se em limites de fadiga mais elevados sob carga c\u00edclica, raz\u00e3o pela qual este material \u00e9 predominante em componentes aeroespaciais rotativos e parafusos \u00f3sseos. A menor resist\u00eancia \u00e0 fadiga do tit\u00e2nio CP \u00e9 aceit\u00e1vel em ambientes est\u00e1ticos ou de baixo n\u00famero de ciclos.<\/p>\n\n\n\n Tanto o tit\u00e2nio CP como o Ti-6Al-4V formam uma camada passiva est\u00e1vel e auto-regener\u00e1vel de \u00f3xido de tit\u00e2nio (TiO\u2082), que confere a todas as classes de tit\u00e2nio a sua conhecida resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o. No entanto, em ambientes qu\u00edmicos agressivos, o tit\u00e2nio CP \u2014 em particular a Classe 2 \u2014 demonstra uma vantagem em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 liga.<\/p>\n\n\n\n O tit\u00e2nio CP de grau 2 \u00e9 praticamente imune ao cloro em solu\u00e7\u00e3o aquosa<\/strong> num intervalo de temperaturas de 10 a 80 \u00b0C, apresentando uma taxa de corros\u00e3o de apenas cerca de 0,001 mm\/ano, de acordo com os dados de servi\u00e7o. Resiste igualmente ao cloreto de c\u00e1lcio, ao cloreto f\u00e9rrico e ao \u00e1cido ac\u00e9tico em concentra\u00e7\u00f5es que atacariam o a\u00e7o inoxid\u00e1vel, e apresenta um bom desempenho em \u00e1gua do mar a altas temperaturas.<\/p>\n\n\n\n O Ti-6Al-4V \u00e9 classificado como \u201cmuito bom\u201d em termos de resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o, em vez de \u201cexcelente\u201d. As adi\u00e7\u00f5es de alum\u00ednio e van\u00e1dio podem criar efeitos microgalv\u00e2nicos em determinados ambientes \u00e1cidos concentrados, particularmente \u00e1cido fluor\u00eddrico e \u00e1cidos redutores fortes. Em ambientes de utiliza\u00e7\u00e3o normais, como \u00e1gua do mar e solu\u00e7\u00f5es dilu\u00eddas de cloreto, a diferen\u00e7a \u00e9 m\u00ednima e a classe 5 \u00e9 perfeitamente adequada.<\/p>\n\n\n\n A implica\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica: as unidades de processamento qu\u00edmico especificam habitualmente tit\u00e2nio CP de Grau 2 para tubos de permutadores de calor, revestimentos de reatores, impulsores de bombas e equipamento de manuseamento de cloro, precisamente devido a esta vantagem em termos de corros\u00e3o \u2014 e porque a condutividade t\u00e9rmica superior do Grau 2 (aproximadamente 16\u201322 W\/m\u00b7K contra 7,2 do Grau 5) torna a troca de calor mais eficiente.<\/p>\n\n\n\n Nos casos em que o equipamento mar\u00edtimo est\u00e1 sujeito principalmente a cargas mec\u00e2nicas, em vez de a exposi\u00e7\u00e3o a subst\u00e2ncias qu\u00edmicas agressivas, a vantagem do Ti-6Al-4V em termos de resist\u00eancia acaba por prevalecer, independentemente da diferen\u00e7a modesta em termos de corros\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n O tit\u00e2nio CP \u00e9 a escolha certa em quatro situa\u00e7\u00f5es.<\/strong><\/p>\n\n\n\n 1. Processamento qu\u00edmico e aplica\u00e7\u00f5es em que a corros\u00e3o \u00e9 um fator cr\u00edtico<\/strong> 2. Pe\u00e7as que exigem processos intensivos de conforma\u00e7\u00e3o e fabrico<\/strong> 3. Implantes dent\u00e1rios e determinadas aplica\u00e7\u00f5es biom\u00e9dicas<\/strong> 4. Aplica\u00e7\u00f5es que exigem condutividade el\u00e9trica ou t\u00e9rmica na fam\u00edlia do tit\u00e2nio<\/strong> O Ti-6Al-4V \u00e9 a escolha preferida sempre que a resist\u00eancia, a resist\u00eancia \u00e0 fadiga ou o desempenho a altas temperaturas constituem o requisito principal.<\/strong><\/p>\n\n\n\n 1. Estruturas aeroespaciais e componentes de motores<\/strong> 2. Implantes ortop\u00e9dicos e m\u00e9dicos para cargas elevadas<\/strong> 3. Fixadores e componentes roscados de alto desempenho<\/strong> 4. Pe\u00e7as que requerem tratamento t\u00e9rmico para atingirem a resist\u00eancia final<\/strong> Usinabilidade:<\/strong> Ambas as classes s\u00e3o mais dif\u00edceis de maquinar do que o alum\u00ednio \u2014 com velocidades de cerca de 100\u2013200 SFM (Classe 2) ou 100\u2013160 SFM (Classe 5), em compara\u00e7\u00e3o com 800\u20131500 SFM para o alum\u00ednio \u2014 e ambas provocam um desgaste significativo da ferramenta. Entre as duas classes de tit\u00e2nio, a Classe 2 \u00e9 notavelmente mais f\u00e1cil de maquinar. \u00c9 mais macia, gera menos calor de corte e \u00e9 mais tolerante a percursos de ferramenta n\u00e3o ideais. A maior dureza do Grau 5 (300\u2013400 HV) e a menor condutividade t\u00e9rmica (que concentra o calor na aresta de corte) significam que exige velocidades e avan\u00e7os mais precisos, ferramentas de metal duro afiadas e um fornecimento agressivo de l\u00edquido de arrefecimento. A maquinagem incorreta do Grau 5 provoca um desgaste r\u00e1pido da ferramenta, endurecimento por deforma\u00e7\u00e3o na superf\u00edcie e problemas dimensionais.<\/p>\n\n\n\n Soldabilidade:<\/strong> O tit\u00e2nio CP permite soldaduras limpas atrav\u00e9s do processo GTAW (TIG), com prote\u00e7\u00e3o adequada por g\u00e1s inerte. A sua maior ductilidade significa que as juntas soldadas s\u00e3o menos propensas a fissuras, sendo raramente necess\u00e1rio o al\u00edvio de tens\u00f5es p\u00f3s-soldadura. O Ti-6Al-4V tamb\u00e9m \u00e9 sold\u00e1vel, mas exige um controlo mais rigoroso: o al\u00edvio de tens\u00f5es p\u00f3s-soldadura a 480\u2013650 \u00b0C \u00e9 uma pr\u00e1tica padr\u00e3o, de acordo com a ATI e a Carpenter Technology, para aliviar as tens\u00f5es residuais e restaurar a ductilidade. As juntas soldadas de Ti-6Al-4V que n\u00e3o sejam submetidas a al\u00edvio de tens\u00f5es s\u00e3o suscet\u00edveis de fragiliza\u00e7\u00e3o. Todo o al\u00edvio de tens\u00f5es deve ser realizado em v\u00e1cuo ou em atmosfera inerte para evitar a forma\u00e7\u00e3o de camada alfa.<\/p>\n\n\n\n Custo:<\/strong> O pre\u00e7o da mat\u00e9ria-prima varia consoante as condi\u00e7\u00f5es do mercado, mas a rela\u00e7\u00e3o geral mant\u00e9m-se \u2014 o Grau 2 custa aproximadamente $8\u201315\/lb, contra $20\u201335\/lb para o Grau 5 em formatos padr\u00e3o de f\u00e1brica. Em combina\u00e7\u00e3o com uma menor complexidade de maquinagem, o custo total das pe\u00e7as em tit\u00e2nio CP \u00e9 frequentemente 30\u201350% inferior para componentes de peso equivalente. Em projetos em que as propriedades do grau CP s\u00e3o suficientes, a especifica\u00e7\u00e3o excessiva do Ti-6Al-4V acrescenta custos sem qualquer benef\u00edcio funcional.<\/p>\n\n\n\n Qual \u00e9 a principal diferen\u00e7a entre o tit\u00e2nio CP e o Ti-6Al-4V?<\/strong> O Ti-6Al-4V \u00e9 seguro para implantes m\u00e9dicos?<\/strong> Por que raz\u00e3o o tit\u00e2nio CP tem uma condutividade t\u00e9rmica superior \u00e0 do Ti-6Al-4V?<\/strong> O tit\u00e2nio CP pode ser submetido a tratamento t\u00e9rmico para obter uma maior resist\u00eancia?<\/strong> Quando \u00e9 que o CP de 4.\u00ba ano \u00e9 uma op\u00e7\u00e3o melhor do que o de 2.\u00ba ano?<\/strong> A escolha entre o tit\u00e2nio CP e o Ti-6Al-4V resume-se a uma quest\u00e3o fundamental: A sua aplica\u00e7\u00e3o requer resist\u00eancia estrutural ou resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o e capacidade de conforma\u00e7\u00e3o?<\/strong><\/p>\n\n\n\n O Ti-6Al-4V \u00e9 a resposta certa para estruturas aeroespaciais, implantes m\u00e9dicos que suportam cargas, fixadores de alto desempenho e tudo o que tenha de ser submetido a tratamento t\u00e9rmico para atingir a resist\u00eancia final. Domina o mercado por uma boa raz\u00e3o \u2014 nenhuma outra liga de tit\u00e2nio consegue igualar a sua combina\u00e7\u00e3o de resist\u00eancia, resist\u00eancia \u00e0 fadiga e hist\u00f3rico industrial comprovado.<\/p>\n\n\n\n O tit\u00e2nio CP \u2014 em particular o Grau 2 \u2014 destaca-se no processamento qu\u00edmico, em ambientes de corros\u00e3o marinha, em implantes dent\u00e1rios e em qualquer aplica\u00e7\u00e3o que exija conforma\u00e7\u00e3o profunda ou soldadura complexa. O Grau 4 merece maior aten\u00e7\u00e3o como op\u00e7\u00e3o interm\u00e9dia para requisitos de resist\u00eancia moderada que n\u00e3o exijam ligas.<\/p>\n\n\n\n Se o or\u00e7amento e a usinabilidade forem fatores importantes, n\u00e3o exagere nas especifica\u00e7\u00f5es.<\/strong> O tit\u00e2nio CP de grau 2, com uma propor\u00e7\u00e3o de $8\u201315\/lb, em formatos padr\u00e3o de f\u00e1brica, \u00e9 mais f\u00e1cil de maquinar e permite uma soldadura limpa, sendo adequado para uma vasta gama de aplica\u00e7\u00f5es que os engenheiros atribuem instintivamente ao grau 5.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Commercially pure (CP) titanium and Ti-6Al-4V alloy are the two most widely used titanium grades in industry, but they serve very different purposes. CP titanium (Grades 1\u20134) is nearly pure metal \u2014 soft, highly corrosion-resistant, and easy to form and weld. 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