Τα κράματα τιτανίου, με τον μοναδικό συνδυασμό ιδιοτήτων τους, κατέχουν σημαντική θέση στον βιομηχανικό τομέα. Μεταξύ αυτών, η σκληρότητα, ως ένας από τους βασικούς μηχανικούς δείκτες, επηρεάζει άμεσα τις εφαρμογές και τις μεθόδους επεξεργασίας τους.
Η σκληρότητα, ως η ικανότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στην τοπική πλαστική παραμόρφωση, πρέπει να ποσοτικοποιηθεί μέσω τυποποιημένων μεθόδων δοκιμής. Οι συνήθεις δείκτες σκληρότητας για κράματα τιτανίου περιλαμβάνουν:
1. Ισοστατική σκληρότητα Vickers (HV)
Αυτή η μέθοδος μετρά το φορτίο ανά μονάδα επιφάνειας σχηματίζοντας μια εσοχή στην επιφάνεια του υλικού με μια εσοχή Vickers. Η τιμή HV των κραμάτων τιτανίου κυμαίνεται τυπικά από 250 έως 350, κατάλληλα για την αξιολόγηση σκληρότητας εξαρτημάτων με μηχανική ακρίβεια. Για παράδειγμα, το HV του κράματος τιτανίου TC4 μπορεί να φτάσει τα 350, υποδεικνύοντας την υψηλή αντοχή του στην παραμόρφωση.
2. Σκληρότητα Rockwell (HR)
Χρησιμοποιώντας ένα διαμαντένιο κώνο ή μια χαλύβδινη εσοχή σφαιρών, η τιμή σκληρότητας καθορίζεται από το βάθος της εσοχής. Η τιμή HR των κραμάτων τιτανίου είναι ως επί το πλείστον μεταξύ 20 και 40, προσφέροντας υψηλή απόδοση δοκιμών και χρησιμοποιείται συνήθως για ταχεία-επιτόπια επιθεώρηση στην παραγωγή.
3. Σκληρότητα Brinell (HB)
Μια χαλύβδινη εσοχή σφαιρών εφαρμόζει ένα καθορισμένο φορτίο και η σκληρότητα υπολογίζεται μετρώντας τη διάμετρο της εσοχής. Η τιμή HB των κραμάτων τιτανίου κυμαίνεται γενικά από 100 έως 200, κατάλληλα για τον χαρακτηρισμό σκληρότητας ανόπτησης ή χονδρόκοκκων-υλικών.
Τα αποτελέσματα διαφορετικών μεθόδων δοκιμής ποικίλλουν, επομένως οι κατάλληλοι δείκτες θα πρέπει να επιλέγονται με βάση την κατάσταση του υλικού και το σενάριο εφαρμογής. Για παράδειγμα, τα τμήματα με λεπτά{1}}τοιχώματα ελέγχονται καλύτερα χρησιμοποιώντας HV για να αποφευχθεί η παραμόρφωση της μήτρας, ενώ η δοκιμή παρτίδας μπορεί να δώσει προτεραιότητα στη μέθοδο HR.
Η σκληρότητα των κραμάτων τιτανίου δεν είναι μεμονωμένη παράμετρος αλλά λειτουργεί σε συνέργεια με τις μηχανικές και χημικές τους ιδιότητες. Η αντοχή στη διάβρωση, η υψηλή-αντοχή στη θερμοκρασία, η υψηλή αντοχή και τα ελαφριά χαρακτηριστικά καθιστούν τα κράματα τιτανίου ιδανικά υλικά για την αεροδιαστημική, τη θαλάσσια μηχανική, τη βιοϊατρική και άλλους τομείς.
