1. Έλαση κατάστασης (Ως-Έλαση τιτανίου)
Μικροδομικά χαρακτηριστικά: Η μικροδομή χαρακτηρίζεται από επιμήκεις, πεπλατυσμένους κόκκους (κατά μήκος της κατεύθυνσης κύλισης) με υψηλή πυκνότητα εξαρθρώσεων και υπάρχουν υπολειπόμενες εσωτερικές τάσεις σε όλο το υλικό. Για + κράματα τιτανίου (π.χ. Grade 5 Ti-6Al-4V), οι κόκκοι φάσης ευθυγραμμίζονται στην κατεύθυνση κύλισης, σχηματίζοντας μια ξεχωριστή ινώδη υφή.
Μηχανικές ιδιότητες:
Δύναμη: Σημαντικά αυξημένα λόγω σκληρύνσεως εργασίας-η αντοχή εφελκυσμού και η αντοχή διαρροής είναι 15–30% υψηλότερες από αυτές της κατάστασης ανόπτησης (π.χ., το τιτάνιο βαθμού 2 ψυχρής{{5} έλασης έχει αντοχή εφελκυσμού ~550 MPa, σε σύγκριση με ~345 MPa για ανόπτηση βαθμού).
Σκληρότητα και ολκιμότητα: Μειώθηκε δραματικά. η επιμήκυνση και η μείωση της επιφάνειας πέφτουν κατά 40-60% σε σχέση με την κατάσταση ανόπτησης και η σκληρότητα κρούσης μειώνεται απότομα. Το υλικό γίνεται επιρρεπές σε ρωγμές κάτω από φορτία κάμψης ή κρούσης λόγω υπολειπόμενων τάσεων και μπερδέματος από εξάρθρωση.
Σχηματισιμότητα: Κακή, καθώς η σκλήρυνση κατά την εργασία αυξάνει την τάση ροής του υλικού, καθιστώντας δύσκολη την περαιτέρω πλαστική παραμόρφωση χωρίς ενδιάμεση ανόπτηση.
Σενάρια εφαρμογής: Κατάλληλο για εξαρτήματα που απαιτούν υψηλή αντοχή αλλά ελάχιστη επεξεργασία μετά την-επεξεργασία (π.χ. απλοί δομικοί βραχίονες, μη-κρίσιμοι συνδετήρες), αλλά όχι για εξαρτήματα που υπόκεινται σε δυναμικά ή πολύπλοκα φορτία.
2. Ανοπτημένη κατάσταση (ανοπτημένο τιτάνιο)
Μικροδομικά χαρακτηριστικά: Οι παραμορφωμένοι, επιμήκεις κόκκοι ανακρυσταλλώνονται σε ισοαξονικές, λεπτές-δομές. οι εξαρθρώσεις εξαφανίζονται και οι υπολειπόμενες τάσεις ανακουφίζονται πλήρως. Για τα + κράματα, η μικροδομή αποτελείται από ομοιόμορφα κατανεμημένους ισοαξονικούς κόκκους -φάσης και μια μικρή ποσότητα -φάσης, χωρίς κατευθυντική υφή.
Μηχανικές ιδιότητες:
Δύναμη: Μέτρια και ισορροπημένη-χαμηλότερη από την κατάσταση κύλισης αλλά υψηλότερη από την κατάσταση χύτευσης. Η αντοχή είναι σταθερή σε όλη την διατομή-του υλικού και σε όλες τις κατευθύνσεις (χωρίς ανισοτροπία).
Σκληρότητα και ολκιμότητα: Βέλτιστη μεταξύ των τριών καταστάσεων. Η επιμήκυνση μπορεί να φτάσει το 20-30% για το εμπορικά καθαρό τιτάνιο και η ανθεκτικότητα στη θραύση (KIC) είναι 20-40% υψηλότερη από αυτή της κατάστασης έλασης. Το υλικό παρουσιάζει καλή αντοχή σε κρούση και κόπωση υπό κυκλικά φορτία.
Δυνατότητα μορφοποίησης και μηχανική κατεργασία: Εξαιρετικό; η μαλακή, ανακρυσταλλωμένη μικροδομή επιτρέπει τη βαθιά έλξη, την κάμψη και άλλες διεργασίες διαμόρφωσης και η δυνατότητα επεξεργασίας βελτιώνεται λόγω μειωμένης σκληρότητας.
Σενάρια εφαρμογής: Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη κατάσταση για εξαρτήματα γενικής-χρήσης, όπως πάνελ ατράκτου αεροδιαστημικής, συστήματα θαλάσσιων σωληνώσεων, περιβλήματα ιατρικών συσκευών και εναλλάκτες θερμότητας της χημικής βιομηχανίας, όπου απαιτούνται ισορροπημένη αντοχή, ολκιμότητα και αντοχή στη διάβρωση.
3. Λύση-Ανόπτηση και παλαιωμένη κατάσταση (Λύση-Επεξεργασμένη και παλαιωμένη, STA Titanium)
Ανόπτηση διαλύματος: Θέρμανση πάνω από το / transus (για + κράματα, ~920–950 μοίρες ) για να σχηματιστεί μια ομοιόμορφη μικροδομή - φάσης, στη συνέχεια σβήσιμο για να διατηρήσει μια μετασταθερή υπερκορεσμένη + (ή μαρτενσιτική ') δομή σε θερμοκρασία δωματίου.
Γηράσκων: Επαναθέρμανση σε χαμηλότερη θερμοκρασία (450–550 μοίρες ) για την καθίζηση λεπτών, διεσπαρμένων σωματιδίων δευτερογενούς - φάσης εντός της μήτρας.
Μικροδομικά χαρακτηριστικά: Η μικροδομή αποτελείται από μια -μήτρα φάσης με πυκνά κατανεμημένα λεπτά δευτερεύοντα ιζήματα, τα οποία λειτουργούν ως φράγματα εξάρθρωσης. Για το Ti-6Al-4V, τα ιζήματα είναι βελονοειδή ή πηχοειδή, με μεγέθη που κυμαίνονται από 0,1–1 μm.
Μηχανικές ιδιότητες:
Δύναμη: Η υψηλότερη μεταξύ των τριών καταστάσεων-αντοχή διαρροής μπορεί να ξεπεράσει τα 1000 MPa για STA Βαθμού 5 (σε σύγκριση με ~860 MPa για ανόπτηση Βαθμού 5), μια αύξηση 15–25%, λόγω της ενίσχυσης των βροχοπτώσεων.
Σκληρότητα και ολκιμότητα: Μέτρια, χαμηλότερη από την κατάσταση ανόπτησης αλλά υψηλότερη από την κατάσταση έλασης. Η επιμήκυνση είναι τυπικά 8–12% για το STA Βαθμού 5 και η αντοχή στη θραύση μειώνεται ελαφρώς λόγω της λεπτής δομής του ιζήματος, αλλά η αντοχή σε κόπωση ενισχύεται (κατά 20–30%) σε σύγκριση με την κατάσταση ανόπτησης.
Απόδοση υψηλής- θερμοκρασίας: Βελτιωμένη αντίσταση ερπυσμού, καθώς τα ιζήματα αναστέλλουν την κίνηση εξάρθρωσης σε υψηλές θερμοκρασίες (έως 350 μοίρες για τον βαθμό 5), καθιστώντας το κατάλληλο για δομικές εφαρμογές υψηλής- θερμοκρασίας.
Σενάρια εφαρμογής: Χρησιμοποιείται για εξαρτήματα υψηλής-απόδοσης, υψηλού φορτίου-, όπως πτερύγια συμπιεστή αεροδιαστημικού κινητήρα, εξοπλισμό προσγείωσης αεροσκάφους, συνδετήρες υψηλής-αντοχής και εξαρτήματα εργαλείων διάτρησης ανοικτής θαλάσσης, όπου η μέγιστη αντοχή και αντοχή στην κόπωση είναιε κριτική.
