Kinerja Kekuatan dan Kekerasan Titanium Murni Komersial dan Kesesuaiannya untuk Aplikasi Struktur-Beban Berat
Titanium murni komersial (CP-Ti, biasanya diklasifikasikan ke dalam tingkatan seperti Tingkat 1 hingga Tingkat 4 berdasarkan kandungan pengotor dan tingkat oksigen) menunjukkan profil kekuatan dan kekerasan berbeda yang bervariasi menurut tingkatannya.
Dalam halkekerasan, karena-CP yang dicor atau dianil-Ti umumnya memiliki kekerasan Brinell (HB) yang berkisar antara 80 hingga 150. Tingkat 1 (tingkat yang paling ulet dan-kekuatannya paling rendah) memiliki HB sekitar 80–100, sedangkan Tingkat 4 (kekuatan-tertinggi di antara tingkatan murni komersial) dapat mencapai HB 130–150, yang jauh lebih rendah dibandingkan baja berkekuatan tinggi (misalnya, baja paduan yang diquench dan ditempa dengan HB yang seringkali melebihi 300) atau paduan titanium (seperti Ti-6Al-4V dengan HB sekitar 300).
Untukkekuatan tarik, CP Kelas 1-Ti memiliki kekuatan luluh sekitar 170–240 MPa dan kekuatan tarik akhir 240–300 MPa; CP-Ti kelas 4, dengan kandungan oksigen lebih tinggi (elemen penguat larutan padat), mencapai kekuatan luluh 480–550 MPa dan kekuatan tarik akhir 550–620 MPa. Namun, bahkan titanium murni komersial terkuat sekalipun masih belum memenuhi persyaratan mekanis struktur beban berat. Komponen-beban berat (misalnya, balok penopang jembatan, rangka mesin berat, struktur penahan beban utama dirgantara) biasanya memerlukan kekuatan luluh di atas 600 MPa dan ketahanan lelah yang sangat baik pada beban siklik. CP-Kekuatan absolut Ti yang relatif rendah, ditambah dengan modulus elastisitasnya yang lebih rendah (sekitar 110 GPa, kira-kira setengah dari baja), menyebabkan deformasi elastis berlebihan di bawah beban berat, sehingga mengganggu stabilitas struktural dan keakuratan dimensi. Dengan demikian,titanium murni komersial tidak dapat memenuhi permintaan-aplikasi struktur beban berat; sebaliknya, paduan titanium (misalnya, Ti-6Al-4V dengan kekuatan luluh lebih dari 860 MPa) atau baja berkekuatan tinggi lebih disukai untuk skenario tersebut.
Plastisitas, Ketangguhan Titanium Murni Komersial dan Perilaku Kerapuhannya pada Suhu Rendah
Titanium murni komersial menawarkan keunggulanplastisitas dan ketangguhandalam kisaran layanan-suhu sekitar. Dalam keadaan anil, CP-Ti Kelas 1 dapat mencapai perpanjangan putus sebesar 20%–30% dan pengurangan area sebesar 40%–60%, sehingga memungkinkan penarikan dalam, penempaan, dan proses pembentukan kompleks lainnya tanpa retak. CP Kelas 4-Ti, meskipun memiliki kekuatan yang lebih tinggi, masih mempertahankan perpanjangan yang cukup baik sebesar 10%–15%, sehingga menyeimbangkan kekuatan dan sifat mampu bentuk. Dalam hal ketangguhan, CP-Ti memiliki ketangguhan patah (KIC) yang tinggi yaitu 50–80 MPa·m^(1/2) dalam kondisi anil, yang secara signifikan lebih tinggi dibandingkan paduan getas lainnya dan memastikan ketahanan terhadap patah getas mendadak akibat benturan atau beban dinamis.
Mengenai kinerja disuhu rendah, titanium murni komersial tidak menunjukkan kerapuhan dingin, yang merupakan keunggulan penting dibandingkan baja karbon (yang cenderung menjadi rapuh di bawah suhu transisi getasnya yang ulet, biasanya sekitar -20 derajat hingga -40 derajat ). CP-Ti mempertahankan keuletan dan ketangguhan yang baik bahkan pada suhu yang sangat rendah (seperti suhu kriogenik -253 derajat , mendekati titik didih hidrogen cair). Misalnya, pada suhu -196 derajat (suhu nitrogen cair), CP-Ti Grade 2 masih mempertahankan perpanjangan lebih dari 15% dan tidak menunjukkan penurunan ketangguhan impak yang signifikan. Hal ini disebabkan oleh struktur kristal titanium yang dikemas rapat heksagonal (HCP), yang meskipun memiliki sistem slip yang lebih sedikit dibandingkan logam kubik berpusat badan (BCC) pada suhu kamar, mengalami peningkatan pergerakan dislokasi dan kapasitas deformasi pada suhu rendah tanpa mekanisme penggetasan yang terlihat pada baja BCC (misalnya, segregasi batas butir atau patahan belahan). Karena itu,titanium murni komersial tidak akan menjadi rapuh di-lingkungan bersuhu rendahdan banyak digunakan dalam rekayasa kriogenik, seperti peralatan penyimpanan dan transportasi gas alam cair (LNG) serta komponen kriogenik dirgantara.
