استحکام و سختی عملکرد تیتانیوم خالص تجاری و مناسب بودن آن برای کاربردهای ساختاری سنگین-
تیتانیوم خالص تجاری (CP{0}}Ti، که معمولاً بر اساس محتوای ناخالصی و سطح اکسیژن به درجاتی مانند درجه 1 تا درجه 4 طبقهبندی میشود) مشخصات مقاومت و سختی مشخصی را نشان میدهد که با درجه آن متفاوت است.
از نظرسختی, به عنوان-ریخته گری یا بازپخت CP-Ti عموماً دارای سختی برینل (HB) است که از 80 تا 150 متغیر است. درجه 1 (کشش پذیرترین و کمترین-درجه مقاومت) دارای HB حدود 80-100 است، در حالی که درجه 4 (بالاترین درجه استحکام{9}) HB دارد. 130-150، که به طور قابل توجهی کمتر از فولاد با استحکام بالا (به عنوان مثال، فولاد آلیاژی خاموش و گرم شده با HB اغلب بیش از 300) یا آلیاژهای تیتانیوم (مانند Ti-6Al-4V با HB حدود 300) است.
برایاستحکام کششی, درجه 1 CP-Ti دارای استحکام تسلیم تقریباً 170-240 MPa و مقاومت کششی نهایی 240-300 MPa است. درجه 4 CP-Ti، با محتوای اکسیژن بالاتر (یک عنصر تقویتکننده محلول جامد)، استحکام تسلیم 480 تا 550 مگاپاسکال و مقاومت کششی نهایی 550 تا 620 مگاپاسکال را به دست میآورد. با این حال، حتی قویترین گرید تیتانیوم خالص تجاری نیز از الزامات مکانیکی سازههای بار سنگین{14} برخوردار نیست. اجزای بار سنگین (به عنوان مثال، تیرهای پل، قاب ماشین آلات سنگین، بار اصلی هوافضا-ساختارهای باربر) معمولاً به قدرت تسلیم بالای 600 مگاپاسکال و مقاومت در برابر خستگی عالی تحت بارهای چرخه ای نیاز دارند. CP{22}}استحکام مطلق نسبتاً پایین Ti، همراه با مدول الاستیک پایینتر آن (حدود 110 گیگا پاسکال، تقریباً نصف فولاد)، منجر به تغییر شکل الاستیک بیش از حد تحت بارهای سنگین میشود که پایداری سازه و دقت ابعاد را به خطر میاندازد. بنابراین،تیتانیوم خالص تجاری نمی تواند نیازهای-کاربردهای ساختاری بار سنگین را برآورده کند; در عوض، آلیاژهای تیتانیوم (مانند Ti-6Al-4V با قدرت تسلیم بیش از 860 مگاپاسکال) یا فولادهای با استحکام بالا برای چنین سناریوهایی ترجیح داده میشوند.
پلاستیک، چقرمگی تیتانیوم خالص تجاری و رفتار شکنندگی آن در دماهای پایین
تیتانیوم خالص تجاری بسیار عالی استپلاستیسیته و چقرمگیدر محدوده خدمات دمای محیط{0}}ش. در حالت بازپخت، درجه 1 CP-Ti میتواند در شکست 20% تا 30% ازدیاد طول و کاهش سطح 40% تا 60% را به دست آورد که امکان کشیدن عمیق، آهنگری و سایر فرآیندهای شکلدهی پیچیده بدون ترک را فراهم میکند. درجه 4 CP{10}}Ti، علیرغم استحکام بالاتر، همچنان کشیدگی قابل توجهی بین 10٪ تا 15٪، تعادل استحکام و شکل پذیری را حفظ می کند. از نظر چقرمگی، CP{14}}Ti دارای چقرمگی شکست بالایی (KIC) 50-80 MPa·m^(1/2) در شرایط آنیل شده است، که به طور قابل توجهی بالاتر از بسیاری از آلیاژهای شکننده است و مقاومت در برابر شکست ناگهانی شکننده تحت ضربه یا بارهای دینامیکی را تضمین میکند.
با توجه به عملکرد دردمای پایینتیتانیوم خالص تجاری، شکنندگی سرد را از خود نشان نمیدهد، این یک مزیت مهم نسبت به فولادهای کربنی است (که در زیر دمای انتقال شکل پذیر-ترد، معمولاً در حدود -20 تا -40 درجه، ترد میشوند). CP{12}}Ti انعطافپذیری و چقرمگی خوبی را حتی در دماهای بسیار پایین (مانند دماهای برودتی -253 درجه، نزدیک به نقطه جوش هیدروژن مایع) حفظ میکند. به عنوان مثال، در دمای 196- درجه (دمای نیتروژن مایع)، درجه 2 CP-Ti همچنان ازدیاد طول بیش از 15 درصد را حفظ می کند و کاهش قابل توجهی در چقرمگی ضربه نشان نمی دهد. این امر به ساختار کریستالی بسته شش ضلعی نزدیک تیتانیوم (HCP) نسبت داده می شود، که در حالی که دارای سیستم های لغزش کمتری نسبت به فلزات مکعبی (BCC) در دمای اتاق است، در دماهای پایین بدون مکانیسم شکنندگی که در فولادهای BCC دیده می شود (مثلاً جداسازی مرز دانه ای یا fracture grain) تحت افزایش جابجایی و ظرفیت تغییر شکل قرار می گیرد. بنابراین،تیتانیوم خالص تجاری در محیطهای{0}در دمای پایین شکننده نمیشودو به طور گسترده در مهندسی برودتی، مانند تجهیزات ذخیره سازی و حمل و نقل گاز طبیعی مایع (LNG) و اجزای برودتی هوافضا استفاده می شود.
