Десять механических свойств титана

①Прочность на растяжение чистого титана составляет 265-353 МПа, обычных титановых сплавов - 686-1176 МПа, и в настоящее время может достигать до 1764 МПа. Прочность титановых сплавов сопоставима с прочностью многих видов стали, однако у титановых сплавов гораздо большая относительная прочность

②Прочность на сжатие у титана и титановых сплавов не ниже, чем их прочность на растяжение. У промышленного чистого титана предел текучести на сжатие и на растяжение примерно равны, в то время как у сплавов Ti-6AI-4V и Ti-5AI-2.5Sn прочность на сжатие немного выше, чем прочность на растяжение

③Обычно предел прочности на срез составляет от 60% до 70% от предела прочности на растяжение. У титана и титановых сплавов прочность при сжатии для тонких листов примерно в 1.2-2.0 раза выше, чем прочность на растяжение

④В нормальной атмосфере после обработки и отжига усталостные пределы для титана и титановых сплавов составляют 0.5-0.65 предела прочности на растяжение. При проведении 10 миллионов циклов усталости в состоянии с отверстием (Kt=3.9) усталостный предел для отжига Ti-6Al-4V составляет 0.2 от предела прочности на растяжение

⑤Самая высокая степень чистоты в обработке промышленно чистого титана обычно меньше 120 HB (шкала твердости Бринелля), тогда как твердость других промышленно чистых обрабатываемых титанов составляет от 200 до 295 HB. Твердость чистого титанового отливка составляет 200-220 HB. Твердость титанового сплава в состоянии отпуска составляет 32-38 HRC (шкала твердости Роквелла), что соответствует примерно 298-349 HB. Твердость в отливочном состоянии для Ti-5Al-2.5Sn и Ti-6Al-4V составляет 320 HB, а для отливок Ti-6Al-4V с низким содержанием промежуточных примесей твердость составляет 310 HB

⑥Модуль упругости при растяжении для промышленно чистого титана составляет 105-109 ГПа, а для большинства титановых сплавов в состоянии отпуска - 110-120 ГПа. Титановые сплавы с эффектом старения обычно имеют немного более высокий модуль упругости при растяжении по сравнению с состоянием отпуска, а модуль упругости при сжатии равен или превышает модуль упругости при растяжении. Отношение упругости титановых сплавов к алюминиевым сплавам примерно равно, уступая только бериллию, молибдену и некоторым высокотемпературным сплавам。

⑦Промышленно чистый титан имеет модуль сдвига или срезки величиной 46 ГПа, а для титановых сплавов этот модуль составляет 43-51 ГПа. Увеличение содержания примесей для повышения прочности титановых сплавов может негативно сказаться на ударопрочности и вязкости сплава. Значения ударной прочности Шарпи для прокаленного промышленного чистого титана варьируются от 15 до 54 Дж/кв.см., в отливке состоянии примерно от 4 до 10 Дж/кв.см. Величина ударной прочности титановых сплавов в состоянии отпуска составляет 13-25.8 Дж/кв.см., с небольшим снижением в состоянии старения. Для отливки Ti-5Al-2.5Sn величина ударной прочности Шарпи составляет 10 Дж/кв.см., а для Ti-6Al-4V - от 20 до 23 Дж/кв.см. Сплавы с более низким содержанием кислорода обычно имеют более высокие значения

⑧Многие титановые сплавы обладают высокой трещиностойкостью, или, другими словами, хорошей способностью сопротивляться распространению трещин. Прокаленный Ti-6Al-4V является материалом с отличной трещиностойкостью: при коэффициенте концентрации напряжений Кт=25.4 мм отношение прочности на разрыв с трещиной к прочности на разрыв без трещины превышает 1

⑨Титановые сплавы сохраняют свои характеристики при высоких температурах. Обычно промышленные титановые сплавы при температуре 540 °C могут сохранять свои свойства, но только в течение короткого времени, при длительной эксплуатации температурный диапазон снижается до 450-480 °C. В настоящее время разработаны титановые сплавы, предназначенные для использования при температуре 600 °C. Титановые сплавы, используемые в качестве материала для ракет, могут длительное время эксплуатироваться при температуре 540 °C и кратковременно при температуре 760 °C. См. таблицу 2-7 для высокотемпературных характеристик нескольких титановых сплавов

⑩Титан и титановые сплавы сохраняют свои механические характеристики при низких и сверхнизких температурах. С уменьшением температуры прочность титана и титановых сплавов увеличивается, но пластичность постепенно ухудшается. Многие отпущенные титановые сплавы при температуре -195.5 °C все еще обладают достаточной пластичностью и хорошей устойчивостью к разрушению. Титановый сплав Ti-5Al-2.5Sn с низким содержанием примесей может использоваться при температуре -252.7 °C. Отношение прочности при разрыве с учётом наличия трещин к прочности при обычном разрыве на температуре -25.7 °C составляет 0.95-1.15

Жидкий кислород, жидкий водород и жидкий фтор являются важными ракетными топливами и топливами для космических устройств. Для материалов, используемых в изготовлении емкостей для низкотемпературных газов и конструктивных элементов с низкой температурой, очень важны их характеристики при низких температурах. Когда микроструктура имеет равномерную форму, а содержание примесей (кислорода, гелия, водорода и т. д.) очень низкое, пластичность титановых сплавов сохраняется на уровне 5% и выше. У большинства титановых сплавов при температуре -252.7 °C наблюдается невысокая пластичность, в то время как у Ti-6Al-4V она достигает 12%