Pevnost a tvrdost komerčně čistého titanu a jeho vhodnost pro těžké-konstrukční aplikace
Komerčně čistý titan (CP{0}}Ti, obvykle klasifikovaný do jakostí jako 1 až 4 na základě obsahu nečistot a úrovně kyslíku) vykazuje zřetelný profil pevnosti a tvrdosti, který se liší podle jeho jakosti.
Z hlediskatvrdost, jako-lité nebo žíhané CP-Ti má obecně tvrdost podle Brinella (HB) v rozmezí od 80 do 150. Stupeň 1 (nejtažnější a nejnižší -třída pevnosti) má HB přibližně 80–100, zatímco stupeň 4 (nejvyšší z komerčních čistých HB) může dosáhnout pevnosti 130–150, což je výrazně méně než u vysokopevnostní oceli (např. kalená a temperovaná legovaná ocel s HB často přesahující 300) nebo slitin titanu (jako je Ti-6Al-4V s HB kolem 300).
Propevnost v tahu, Grade 1 CP-Ti má mez kluzu přibližně 170–240 MPa a mez pevnosti v tahu 240–300 MPa; Stupeň 4 CP-Ti s vyšším obsahem kyslíku (prvek zpevňující pevný-roztok) dosahuje meze kluzu 480–550 MPa a meze pevnosti v tahu 550–620 MPa. Avšak i ten nejpevnější komerční čistý titan nesplňuje mechanické požadavky na těžké-konstrukce. Komponenty pro-těžké zatížení (např. mostní nosníky, rámy těžkých strojů, nosné-konstrukce hlavního zatížení v letectví) obvykle vyžadují mez kluzu nad 600 MPa a vynikající odolnost proti únavě při cyklickém zatížení. Relativně nízká absolutní pevnost CP-Ti ve spojení s jeho nižším modulem pružnosti (asi 110 GPa, zhruba poloviční než u oceli), vede k nadměrné elastické deformaci při velkém zatížení, což snižuje strukturální stabilitu a rozměrovou přesnost. Tedy,komerčně čistý titan nemůže uspokojit požadavky-konstrukčních aplikací s velkým zatížením; místo toho jsou pro takové scénáře preferovány slitiny titanu (např. Ti-6Al-4V s mezí kluzu nad 860 MPa) nebo vysokopevnostní oceli.
Plasticita, houževnatost komerčně čistého titanu a jeho křehkost při nízkých teplotách
Komerčně čistý titan se může pochlubit vynikajícími vlastnostmiplasticita a houževnatostv rozsahu okolních teplot{0}}. V žíhaném stavu může CP-Ti Grade 1 dosáhnout prodloužení při přetržení 20 %–30 % a zmenšení plochy o 40 %–60 %, což umožňuje hluboké tažení, kování a další složité tvářecí procesy bez praskání. Stupeň 4 CP-Ti si i přes svou vyšší pevnost stále zachovává úctyhodnou tažnost 10 %–15 %, čímž vyvažuje pevnost a tvarovatelnost. Pokud jde o houževnatost, CP-Ti má vysokou lomovou houževnatost (KIC) 50–80 MPa·m^(1/2) v žíhaném stavu, což je výrazně vyšší hodnota než u mnoha křehkých slitin a zajišťuje odolnost vůči náhlému křehkému lomu při rázovém nebo dynamickém zatížení.
Ohledně výkonu přinízké teplotykomerčně čistý titan nevykazuje křehkost za studena, což je zásadní výhoda oproti uhlíkovým ocelím (které mají tendenci zkřehnout pod svou tvárnou -teplotou křehkého přechodu, obvykle kolem -20 stupňů až -40 stupňů). CP-Ti si zachovává dobrou tažnost a houževnatost i při extrémně nízkých teplotách (jako jsou kryogenní teploty -253 stupňů, blízko bodu varu kapalného vodíku). Například při -196 stupních (teplota kapalného dusíku) si Grade 2 CP-Ti stále zachovává prodloužení přes 15 % a nevykazuje žádný významný pokles rázové houževnatosti. To je přisuzováno hexagonální těsně sbalené krystalové struktuře titanu (HCP), která má sice méně kluzných systémů než kubické kovy se středem těla (BCC) při pokojové teplotě, ale při nízkých teplotách podléhá zvýšenému dislokačnímu pohybu a deformační kapacitě bez mechanismu křehnutí, který je pozorován u ocelí BCC (např. segregace na hranicích zrn nebo štěpný lom). Proto,komerčně čistý titan nezkřehne v prostředí s nízkou teplotou-a je široce používán v kryogenním inženýrství, jako je zařízení pro skladování a přepravu kapalného zemního plynu (LNG) a letecké kryogenní komponenty.
