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Grado 21 – Aleación Beta Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al Grado 21

Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (Grado 21, UNS R58210) — una aleación de titanio beta metaestable que ofrece una formabilidad en frío excepcional en condición de solución tratada, combinada con una resistencia muy alta después del envejecimiento. El material preferido para componentes aeroespaciales de chapa metálica compleja y productos de tira de alta resistencia.

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Definición de Entidad

¿Qué es el Titanio Grado 21 (Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)?

El Grado 21 (Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, también conocido como Ti-15-3) es una aleación de titanio beta metaestable desarrollada para aplicaciones que requieren una combinación de formabilidad excepcional a temperatura ambiente y resistencia muy alta después del envejecimiento. En condición de tratamiento en solución, puede conformarse en frío de manera similar al titanio CP, y luego envejecerse para alcanzar resistencias a la tracción superiores a 1.170 MPa (170 ksi).

Clasificación

Aleación de Titanio Beta Metaestable (β)
Número UNS

UNS R58210

Nombres Comunes

Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al Grado 21 UNS R58210 Ti-15-3

Características Clave

  • Formabilidad en frío excepcional en condición de tratamiento en solución — formable como el titanio CP
  • Resistencia muy alta después del envejecimiento — hasta 1.240 MPa (180 ksi)
  • Excelente formabilidad en productos de tira y chapa para geometrías complejas
  • Buena resistencia a la corrosión — comparable a otras aleaciones de titanio
  • Tratable térmicamente con ciclo simple de tratamiento en solución y envejecimiento
  • Adecuado para chapa metálica aeroespacial de calibre fino y estructuras de panal
Normas Aplicables

Normas Aplicables

El titanio Grado 21 cumple con las siguientes normas internacionales de materiales:

ASTM B265 — Chapa, Tira y Placa
ASTM B348 — Barras y Palanquillas
AMS 4914 — Chapa, Tira y Placa (Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)
AMS 4932 — Chapa, Tira y Placa (Tratado en Solución y Envejecido)
AMS 4933 — Barras, Alambre y Forjas
Propiedades del Material

Propiedades Mecánicas y Físicas

Propiedades típicas del Grado 21 Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (tratado en solución vs. envejecido):

Resistencia a la Tracción (tratado en solución) 830 MPa (120 ksi)
Resistencia a la Tracción (envejecido) 1,170–1,310 MPa (170–190 ksi)
Límite Elástico (tratado en solución) 800 MPa (116 ksi)
Límite Elástico (envejecido) 1,100–1,240 MPa (160–180 ksi)
Elongación (tratado en solución) 15–20%
Elongación (envejecido) 6–8%
Densidad 4.71 g/cm³ (0.170 lb/in³)
Módulo Elástico 100 GPa (14.5 × 10⁶ psi)
Transus Beta 760°C (1,400°F)
Dureza (envejecido) 40–44 HRC
Radio de Doblado en Frío (tratado en solución) 1.5T to 2T
Métodos de Procesamiento

Métodos de Procesamiento Disponibles

El Grado 21 Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al puede procesarse mediante las siguientes técnicas de fabricación:

Conformado en frío — Excelente en condición tratada en solución; se pueden formar formas complejas a temperatura ambiente
Conformado de chapa metálica — Estampado, embutición profunda, conformado por plegado, todos aplicables
Mecanizado CNC — Bueno tanto en condiciones ST como envejecido
Soldadura TIG — Aceptable; se requiere envejecimiento posterior a la soldadura para restaurar la resistencia del metal base
Soldadura por puntos — Excelente para ensamblajes de calibre delgado
Soldadura láser — Adecuada para la unión de chapa metálica de precisión
Tratamiento en solución — A 790–815°C (1,450–1,500°F) seguido de enfriamiento rápido al aire
Envejecimiento — A 480–540°C (900–1,000°F) durante 8–16 horas
Grabado químico — Soluciones estándar de HF/HNO₃ con velocidades de grabado específicas para beta
Anodizado — Aplicable para protección contra la corrosión y resistencia al desgaste
Downstream Products

Productos y Componentes Típicos

El Grado 21 Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al se fabrica comúnmente en los siguientes productos derivados:

Estructuras de chapa metálica aeroespaciales — conductos, carenados, capós
Paneles sándwich de nido de abeja para pisos de aeronaves y superficies de control
Componentes de resortes para aeronaves — resortes de tren de aterrizaje, resortes de sistemas de control
Sujetadores y remaches de alta resistencia (conformados en frío)
Rieles de asientos y estructuras interiores de aeronaves
Paneles de revestimiento de misiles y cohetes
Paneles de blindaje ligero para vehículos militares
Resortes de escape automotrices y componentes de suspensión
Industrias

Industrias Principales

El Grado 21 Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al es un material de elección en estas industrias:

Aeroespacial — Estructuras de chapa metálica, conductos, resortes, paneles de nido de abeja
Defensa — Blindaje ligero, estructuras de misiles
Automotriz — Resortes, componentes de escape, estructuras de choque
Deportes de motor — Chasis ligeros y paneles de carrocería
Médico — Instrumentos de resorte y dispositivos de ortodoncia
Materiales Alternativos

Materiales Alternativos

Dependiendo de los requisitos de la aplicación, el Grado 21 puede ser sustituido por:

Grado 5 (Ti-6Al-4V) — Menor conformabilidad pero mayor módulo y menor costo para aplicaciones de chapa
Grado 9 (Ti-3Al-2.5V) — Menor resistencia pero mejor conformabilidad en frío para tubería
Grado 19 (Ti-10V-2Fe-3Al) — Mejor para forjas de sección gruesa pero menos conformable en forma de chapa
Ti-5-5-5-3 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr) — Aleación beta de alta resistencia alternativa
Acero para resortes (SAE 5160) — Menor costo para aplicaciones de resortes pero más pesado
Por qué BOZE CNC Ti

Por qué elegirnos para este grado

BOZE CNC Ti fabrica componentes de titanio beta Grado 21 para aplicaciones aeroespaciales con conformado de precisión, tratamiento térmico al vacío y sistemas de calidad AS9100D.

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