Ti-3Al-2.5V (Grade 12)
Introducción al Ti-3Al-2.5V (Grado 12)
Ti-3Al-2.5V, comúnmente llamado titanio Grado 12, es una aleación de titanio con microestructura casi alfa reforzada por pequeñas adiciones de aluminio y vanadio. Ofrece una combinación superior de resistencia moderada, alta soldabilidad, excelente resistencia a la corrosión y mayor conformabilidad, especialmente en entornos calientes y marinos.
Debido a su resistencia y destacada resistencia a la corrosión—en particular en entornos ácidos, con cloruros y oxidantes—Ti-3Al-2.5V se utiliza ampliamente en sistemas de tuberías industriales, intercambiadores de calor y componentes marinos. Los fabricantes confían en servicios de mecanizado CNC y procesos avanzados para producir piezas de titanio mecanizadas por CNC de alta calidad a partir de Grado 12, con tolerancias ajustadas para un rendimiento duradero en campo.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Ti-3Al-2.5V (Grado 12)
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición ( % en peso) | Función principal |
|---|---|---|
Titanio (Ti) | Balance | Elemento base, excelente resistencia a la corrosión |
Aluminio (Al) | 2.5–3.5 | Estabilizador alfa, aumenta la resistencia y la ductilidad |
Vanadio (V) | 1.5–2.5 | Estabilizador beta, mejora la templabilidad y la resistencia a la fatiga |
Oxígeno (O) | ≤0.25 | Endurecedor intersticial |
Hierro (Fe) | ≤0.30 | Elemento residual |
Hidrógeno (H) | ≤0.015 | Controlado para evitar fragilización |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 4.48 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1600–1650°C | ASTM E1268 |
Conductividad térmica | 7.2 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 1.65 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 8.5 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 570 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 110 GPa | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (condición recocida)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 620–725 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 500–620 MPa | ASTM E8/E8M |
Alargamiento | ≥18% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 230–270 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la fluencia | Moderada | ASTM E139 |
Resistencia a la fatiga | Buena | ASTM E466 |
Características clave del Ti-3Al-2.5V (Grado 12)
Alta resistencia a la corrosión: Rendimiento sobresaliente en entornos oxidantes y levemente reductores, especialmente en presencia de cloruros, ácido nítrico y agua de mar.
Excelente soldabilidad y ductilidad: El Grado 12 se suelda limpiamente sin fisuración posterior a la soldadura y conserva la ductilidad, lo que lo hace ideal para tanques, tuberías y estructuras marinas.
Estabilidad térmica y resistencia a la oxidación: Adecuado para uso continuo hasta 400°C, con alta estabilidad del óxido superficial.
Buena trabajabilidad en frío y en caliente: Su conformabilidad superior hace que el Grado 12 sea práctico para intercambiadores de calor, bridas y accesorios que requieren doblado o embutición profunda.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para titanio Grado 12
Desafíos de mecanizado
Tendencia al agarrotamiento: Como otras aleaciones de titanio, el Grado 12 se adhiere a las herramientas, especialmente a temperaturas elevadas, afectando el acabado superficial y la precisión.
Acumulación de calor: Con una conductividad térmica moderada (7.2 W/m·K), la aleación genera alto calor local en la interfaz herramienta-pieza, reduciendo la vida de la herramienta.
Retorno elástico y bajo módulo: El módulo elástico de 110 GPa provoca un retorno elástico notable en piezas de pared delgada, afectando la precisión de acabado.
Desgaste de la herramienta: Aunque no es tan duro como el Grado 5 o 7, el comportamiento de endurecimiento por deformación del Grado 12 puede degradar rápidamente herramientas de corte sin recubrimiento bajo condiciones de refrigeración deficientes.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Carburo sin recubrimiento o CBN | Mantiene un filo agudo y alta resistencia al calor |
Recubrimiento | TiAlN o TiSiN (PVD de 3–5 µm) | Ayuda a prevenir la soldadura de viruta y el agarrotamiento |
Geometría | Ángulo de desprendimiento positivo, filos pulidos | Reduce el calor y la presión de corte |
Velocidad de corte | 20–50 m/min | Evita el sobrecalentamiento y el desgaste excesivo de la herramienta |
Avance | 0.10–0.25 mm/rev | Favorece la evacuación de viruta y el acabado superficial |
Refrigerante | Emulsión soluble en agua, ≥100 bar | Garantiza el control de temperatura y el arrastre de virutas |
Parámetros de corte del Ti-3Al-2.5V (Grado 12) (cumplimiento ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión de refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 20–30 | 0.15–0.20 | 2.0–3.0 | 80–100 (a través de la herramienta) |
Acabado | 45–60 | 0.05–0.10 | 0.2–0.5 | 100–150 |
Tratamiento superficial para piezas de titanio Grado 12
Prensado Isostático en Caliente (HIP) se aplica a piezas críticas para eliminar vacíos internos y aumentar la resistencia a la fatiga y a la corrosión.
Tratamiento térmico incluye recocido a 700–760°C para mejorar la ductilidad y la estabilidad dimensional en piezas conformadas o soldadas.
Soldadura de superaleaciones permite uniones soldadas robustas para recipientes a presión y sistemas de tuberías químicas utilizando alambre de aporte equivalente.
Recubrimiento de barrera térmica (TBC) ofrece protección adicional en sistemas de intercambiadores de calor y agua de mar donde preocupan la oxidación y la formación de incrustaciones.
Mecanizado CNC respalda la producción con tolerancias ajustadas de válvulas, piezas de bombas y boquillas de tanques con precisión de hasta ±0.01 mm.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es eficaz para realizar microorificios y detalles internos finos sin esfuerzo mecánico.
Taladrado profundo permite perforar con L/D > 30:1, con rectitud del taladro por debajo de 0.3 mm/m y Ra ≤ 1.6 µm en conjuntos de sistemas químicos.
Ensayos de materiales incluyen pruebas de corrosión intergranular, validación de tracción, inspección microestructural SEM y detección ultrasónica de defectos.
Ensayos y análisis de materiales
Las piezas de titanio Grado 12 se ensayan para verificar resistencia a la corrosión (ASTM G28), resistencia mecánica (ASTM E8) e integridad de soldadura mediante métodos de ensayos no destructivos (END) para cumplir especificaciones de la industria y del cliente.
Aplicaciones industriales del Ti-3Al-2.5V (Grado 12)
Generación de energía: Se utiliza en intercambiadores de calor, recipientes a presión y condensadores de vapor por su resistencia a la corrosión y estabilidad térmica.
Marino: Ideal para sistemas de tuberías y elementos estructurales en condiciones de servicio con agua de mar o salmuera.
Procesamiento químico: Resiste el ataque en medios clorados y ácidos, incluidos entornos con hipoclorito y ácido nítrico.
Defensa: Tuberías y recubrimientos de Grado 12 para sistemas navales y componentes de propulsión que requieren resistencia a la corrosión.
Equipos industriales: Se utiliza en accesorios, tanques y piezas de sistemas a presión expuestos a medios de proceso agresivos.
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