Titanio Ti-6Al-4V
El Ti-6Al-4V es la aleación de titanio más utilizada a nivel industrial, destacando por su excelente relación resistencia-peso, biocompatibilidad y resistencia a la corrosión.
Resumen
El Ti-6Al-4V, clasificado comúnmente como titanio de grado 5, es una aleación bifásica alfa-beta que representa aproximadamente el 50% del consumo mundial de titanio. Su popularidad deriva de una combinación única de alta resistencia mecánica, baja densidad y una resistencia excepcional a la corrosión en diversos medios, incluyendo agua salada y entornos químicos agresivos [1].
En el ámbito del mecanizado, este material es considerado de difícil corte debido a su baja conductividad térmica, lo que concentra el calor en la herramienta, y a su tendencia a la adhesión química con los filos de corte. Requiere estrategias específicas de refrigeración y herramientas de carburo recubierto para garantizar la integridad superficial de la pieza.
Composición
La composición química nominal se basa en la adición de aluminio como estabilizador de la fase alfa y vanadio como estabilizador de la fase beta. La tabla siguiente detalla los elementos principales:
| Elemento | Porcentaje en masa (%) |
|---|---|
| Aluminio (Al) | 5,5 - 6,75 |
| Vanadio (V) | 3,5 - 4,5 |
| Hierro (Fe) | ≤ 0,40 |
| Oxígeno (O) | ≤ 0,20 |
| Titanio (Ti) | Resto |
Propiedades mecánicas
El material presenta un módulo de elasticidad de aproximadamente 114 GPa, lo que le confiere una rigidez notable en comparación con otros metales ligeros. Su resistencia a la tracción (Rm) supera los 895 MPa en estado recocido, manteniendo propiedades mecánicas estables hasta temperaturas de servicio cercanas a los 400 °C. Es un material no magnético y posee una excelente biocompatibilidad, lo que lo hace inerte ante los fluidos corporales.
Maquinabilidad
La maquinabilidad del Ti-6Al-4V es baja, clasificada habitualmente en el grupo S de la norma ISO 513. Los principales desafíos son la alta temperatura en la zona de corte y la deformación elástica del material. Se recomienda el uso de velocidades de corte moderadas (40-60 m/min), avances constantes para evitar el endurecimiento por deformación y una abundante aplicación de refrigerante a alta presión para evacuar el calor y evitar la soldadura de viruta en el filo de la herramienta.
Aplicaciones
Debido a su alta relación resistencia-peso, es el material estándar en la industria aeroespacial para componentes estructurales, álabes de turbinas y elementos de fijación. En el sector médico, se utiliza ampliamente en la fabricación de implantes ortopédicos, prótesis dentales y dispositivos de fijación ósea gracias a su resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. También encuentra aplicaciones en el sector de automoción de alta competición y en la industria química para equipos de procesamiento.
Normativa
El material está regulado por diversas normas internacionales que garantizan su calidad metalúrgica. Las más relevantes incluyen la norma ASTM B265 para productos planos, la norma ISO 5832-3 para aplicaciones en implantes quirúrgicos y la especificación aeroespacial AMS 4911.
Referencias
- Norma ISOASTM B265-20, Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Strip, Sheet, and Plate.https://www.astm.org/b0265-20.html