Ο βαθμός 2 και ο βαθμός 3 ταξινομούνται ως εμπορικά καθαρό (χωρίς κράμα) τιτάνιο σύμφωνα με το ASTM B265 και άλλα διεθνή πρότυπα. Μοιράζονται την ίδια βασική φύση του τιτανίου υψηλής-καθαρότητας, αλλά τα όρια της χημικής τους σύνθεσης, ειδικά τα ενδιάμεσα στοιχεία, ελέγχονται αυστηρά σε διαφορετικά επίπεδα. Αυτές οι φαινομενικά μικρές διαφορές καθορίζουν άμεσα τις μηχανικές τους ιδιότητες, τη δυνατότητα διαμόρφωσης και τα πεδία εφαρμογής τους. Παρακάτω γίνεται μια λεπτομερής σύγκριση των χαρακτηριστικών της σύνθεσής τους.
Και οι δύο ποιότητες βασίζονται στο Ti ως κύριο συστατικό, με καθαρότητα τιτανίου άνω του 99%. Οι κύριες διαφορές βρίσκονται στα ενδιάμεσα στοιχεία όπως το οξυγόνο, το άζωτο, το υδρογόνο, ο άνθρακας και το υπολειμματικό στοιχείο σίδηρος. Μεταξύ αυτών, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι η πιο κρίσιμη και αντιπροσωπευτική μεταβλητή.
Οξυγόνο (Ο)είναι το στοιχείο με τη μεγαλύτερη επιρροή στο εμπορικά καθαρό τιτάνιο. Για τον Βαθμό 2, η μέγιστη περιεκτικότητα σε οξυγόνο περιορίζεται στο 0,18%, ενώ για τον Βαθμό 3 αυξάνεται στο 0,25%. Το οξυγόνο δρα ως ενισχυτικό στερεού-διαλύματος στο τιτάνιο: η υψηλότερη περιεκτικότητα σε οξυγόνο βελτιώνει σημαντικά την αντοχή σε εφελκυσμό, την αντοχή διαρροής και τη σκληρότητα, αλλά μειώνει την ολκιμότητα και τη μορφοποίηση. Αυτός είναι ο βασικός λόγος για τον οποίο ο βαθμός 3 έχει υψηλότερη αντοχή αλλά χαμηλότερη απόδοση κάμψης και σφράγισης από τον βαθμό 2.
Άζωτο (Ν)έχει παρόμοια ενισχυτική δράση με το οξυγόνο. Τόσο ο βαθμός 2 όσο και ο βαθμός 3 έχουν το ίδιο όριο αζώτου, με μέγιστη περιεκτικότητα 0,03%. Το άζωτο είναι επίσης ένα ισχυρό ενισχυτικό στοιχείο, αλλά η περιεκτικότητά του είναι γενικά χαμηλή στη βιομηχανική παραγωγή και δεν αποτελεί πραγματική διαφορά μεταξύ των δύο ποιοτήτων.
Άνθρακας (C)είναι ένα κοινό υπολειμματικό στοιχείο. Η μέγιστη περιεκτικότητα σε άνθρακα τόσο για τον βαθμό 2 όσο και για τον βαθμό 3 είναι 0,10%. Σε αυτό το εύρος, ο άνθρακας έχει μικρή επίδραση στις βασικές ιδιότητες του καθαρού τιτανίου και δεν συμβάλλει στη διαφορά απόδοσης μεταξύ των δύο ποιοτήτων.
Υδρογόνο (Η)πρέπει να ελέγχονται αυστηρά για να αποφευχθεί η ευθραυστότητα του υδρογόνου. Και οι δύο ποιότητες έχουν το ίδιο όριο υδρογόνου, με μέγιστο 0,015%. Η χαμηλή περιεκτικότητα σε υδρογόνο εξασφαλίζει καλή σκληρότητα και αποφεύγει το ράγισμα κατά την επεξεργασία ή το σέρβις.
Σίδηρος (Fe)είναι το κύριο υπολειμματικό στοιχείο στα κράματα τιτανίου. Η μέγιστη περιεκτικότητα σε σίδηρο τόσο για τον βαθμό 2 όσο και για τον βαθμό 3 είναι 0,30%. Ο σίδηρος επίσης ενισχύει ελαφρώς το τιτάνιο, αλλά επειδή τα όρια είναι πανομοιότυπα, ο σίδηρος δεν προκαλεί διαφορές μεταξύ των δύο ποιοτήτων.
Συνοπτικά, ο βαθμός 2 και ο βαθμός 3 έχουν σχεδόν πανομοιότυπα συστήματα χημικής σύνθεσης - η μόνη πραγματική και ουσιαστική διαφορά είναι η περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Ο βαθμός 2 χρησιμοποιεί χαμηλότερο οξυγόνο για τη διατήρηση της εξαιρετικής ολκιμότητας, μορφοποίησης, απόδοσης κάμψης και σφράγισης. Ο βαθμός 3 αυξάνει κατάλληλα το οξυγόνο για να αποκτήσει μεγαλύτερη αντοχή και ακαμψία, διατηρώντας παράλληλα καλή δυνατότητα επεξεργασίας.
Αυτή η ελεγχόμενη διαφορά στη σύνθεση καθιστά τον βαθμό 2 κατάλληλο για εξαρτήματα που απαιτούν βαθύ τράβηγμα, κάμψη και σύνθετη διαμόρφωση, ενώ ο βαθμός 3 χρησιμοποιείται σε δομικά μέρη που απαιτούν υψηλότερη αντοχή και συγκεκριμένη ακαμψία. Η κατανόηση των διαφορών στη σύνθεσή τους βοηθά τους χρήστες να επιλέξουν τη σωστή ποιότητα τιτανίου για το σχεδιασμό υλικών, την επεξεργασία παραγωγής και τις εφαρμογές μηχανικής.
