11 • Le titane et ses alliages
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11.7 Aspects industriels
sur les alliages de titane
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Comme matériau résistant à la corrosion, le titane non allié est très utilisé
sous forme des nuances du type T-xx (xx = résistance à la traction en hbar).
Leurs performances mécaniques dépendent alors surtout de leurs teneurs
en oxygène, azote et fer (en moyenne R p0,2 est de l’ordre de 350 N/mm
2 ,
R m 480 N/mm
2 et A 20 %).
Quelques fois des nuances légèrement alliées sont aussi utilisées comme
la nuance à 0,8 % de nickel et 0,3 de molybdène dont les performances
mécaniques sont un peu améliorées (en moyenne R p0,2 est de l’ordre de
450 N/mm
2 , R m 600 N/mm
2 et A 22 %).
Toutes ces nuances sont α et, en général, employées à l’état recuit, c’està-dire après chauffage dans le domaine de température dans lequel l’état α
est stable (vers 700 °C c’est-à-dire au dessous de la température de début
de la transformation Ti α → Ti β) et refroidissement lent pour aboutir à
une structure stable et homogène.
11.7.2 Alliages à haute résistance mécanique
L’amélioration des propriétés de résistance des alliages de titane est obtenue en faisant intervenir tous les moyens de durcissement :
– effet de solution solide ; les alliages contiennent de fortes proportions
d’éléments en solution solide (Al, Sn, Zr, Mo, V, Cr – au total de 10 à
25 %);
– précipitation d’un composé intermétallique (Cr 2 Ti, CoTi 2 , CuTi 2 , FeTi,
NiTi 2 , Si 3 Ti 5 ) mais en quantités très limitées pour éviter toute fragilisation ce qui limite les effets de ce mode de durcissement;
– décomposition des phases α′ et βm engendrées par un refroidissement
rapide lors de la transformation de la phase β;
– modification de la morphologie des grains lors des traitements thermomécaniques et thermiques; la résistance à la traction, la ductilité, la
résistance à la fatigue augmentent quand la taille des grains α est affinée. D’autres effets de cette affinement dépendent de la structure;
ainsi, dans les mêmes conditions, la ténacité augmente toujours, mais
elle augmente d’avantage si la structure est aiguillée.
Le plus souvent les nuances à hautes performances mécaniques subissent une mise en solution (650 à 1 050 °C – 0,5 à 2 heures en moyennes
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11.7 Aspects industriels
sur les alliages de titane
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Comme matériau résistant à la corrosion, le titane non allié est très utilisé
sous forme des nuances du type T-xx (xx = résistance à la traction en hbar).
Leurs performances mécaniques dépendent alors surtout de leurs teneurs
en oxygène, azote et fer (en moyenne R p0,2 est de l’ordre de 350 N/mm
2 ,
R m 480 N/mm
2 et A 20 %).
Quelques fois des nuances légèrement alliées sont aussi utilisées comme
la nuance à 0,8 % de nickel et 0,3 de molybdène dont les performances
mécaniques sont un peu améliorées (en moyenne R p0,2 est de l’ordre de
450 N/mm
2 , R m 600 N/mm
2 et A 22 %).
Toutes ces nuances sont α et, en général, employées à l’état recuit, c’està-dire après chauffage dans le domaine de température dans lequel l’état α
est stable (vers 700 °C c’est-à-dire au dessous de la température de début
de la transformation Ti α → Ti β) et refroidissement lent pour aboutir à
une structure stable et homogène.
11.7.2 Alliages à haute résistance mécanique
L’amélioration des propriétés de résistance des alliages de titane est obtenue en faisant intervenir tous les moyens de durcissement :
– effet de solution solide ; les alliages contiennent de fortes proportions
d’éléments en solution solide (Al, Sn, Zr, Mo, V, Cr – au total de 10 à
25 %);
– précipitation d’un composé intermétallique (Cr 2 Ti, CoTi 2 , CuTi 2 , FeTi,
NiTi 2 , Si 3 Ti 5 ) mais en quantités très limitées pour éviter toute fragilisation ce qui limite les effets de ce mode de durcissement;
– décomposition des phases α′ et βm engendrées par un refroidissement
rapide lors de la transformation de la phase β;
– modification de la morphologie des grains lors des traitements thermomécaniques et thermiques; la résistance à la traction, la ductilité, la
résistance à la fatigue augmentent quand la taille des grains α est affinée. D’autres effets de cette affinement dépendent de la structure;
ainsi, dans les mêmes conditions, la ténacité augmente toujours, mais
elle augmente d’avantage si la structure est aiguillée.
Le plus souvent les nuances à hautes performances mécaniques subissent une mise en solution (650 à 1 050 °C – 0,5 à 2 heures en moyennes