市販の純チタンの強度と硬度の性能と重荷重構造用途への適性-
市販の純チタン（CP-Ti、通常は不純物含有量と酸素レベルに基づいてグレード 1 からグレード 4 などのグレードに分類されます）は、グレードによって異なる独特の強度と硬度プロファイルを示します。
に関しては硬度-鋳造または焼きなましされた CP-Ti のブリネル硬度 (HB) は、一般に 80 ～ 150 の範囲です。グレード 1 (延性が最も高く、強度が最も低いグレード) の HB は約 80～100 ですが、グレード 4 (市販の純グレードの中で最も強度が高い) の HB は 130～150 に達する可能性があり、これは著しく低いものです。高強度鋼（例、HB が 300 を超えることが多い焼き入れ焼き戻し合金鋼など）やチタン合金（HB が約 300 の Ti-6Al-4V など）よりも優れています。
のために抗張力、グレード 1 CP-Ti の降伏強さは約 170 ～ 240 MPa、極限引張強さは 240 ～ 300 MPa です。グレード 4 の CP-Ti は酸素含有量が高く（固溶強化元素）、降伏強さ 480 ～ 550 MPa、極限引張強さ 550 ～ 620 MPa を達成します。ただし、最も強力な市販の純チタングレードでも、重荷重構造の機械的要件には達していません。- -重荷重コンポーネント（橋桁、重機フレーム、航空宇宙用主荷重支持構造など）は通常、600 MPa を超える降伏強度と、繰り返し荷重下での優れた疲労耐性を必要とします。- CP-Ti は絶対強度が比較的低く、弾性率が低い（約 110 GPa、鋼の約半分）ことと相まって、重荷重下で過度の弾性変形が発生し、構造の安定性と寸法精度が損なわれます。したがって、商業的に純粋なチタンは、重荷重の構造用途の要求を満たすことができません。-;このようなシナリオでは、代わりにチタン合金 (例: 860 MPa を超える降伏強度を備えた Ti-6Al-4V) または高張力鋼が推奨されます。
市販純チタンの可塑性、靱性、および低温での脆性挙動
優れた性能を誇る市販純チタン可塑性と靭性周囲温度の使用範囲内である-。焼きなまし状態では、グレード 1 CP-Ti は 20% ～ 30% の破断点伸びと 40% ～ 60% の面積減少を達成でき、ひび割れを発生させることなく深絞り、鍛造、その他の複雑な成形プロセスを可能にします。グレード 4 CP-Ti は、強度が高いにもかかわらず、10%～15% の相当な伸びを維持し、強度と成形性のバランスを保っています。靱性の点では、CP-Tiは焼きなまし状態で50～80MPa・m^(1/2)という高い破壊靱性(KIC)を持ち、これは多くの脆性合金よりも大幅に高く、衝撃や動的荷重下での突然の脆性破壊に対する耐性を確保します。
でのパフォーマンスに関しては、低温商業用の純チタンは冷間脆性を示さず、これは炭素鋼（延性脆性転移温度、通常約 -20 度から -40 度）以下で脆くなる傾向がある）に比べて重要な利点です。- CP-Ti は、極低温（液体水素の沸点に近い -253 度の極低温など）でも良好な延性と靱性を維持します。たとえば、-196 度 (液体窒素温度) でも、グレード 2 CP-Ti は 15% 以上の伸びを維持し、衝撃靱性の大幅な低下を示しません。これは、チタンの六方最密（HCP）結晶構造によるもので、室温では体心立方（BCC）金属よりも滑り系が少ない一方で、BCC鋼に見られる脆化機構（粒界偏析やへき開破壊など）がなく、低温では転位移動と変形能力が向上します。したがって、商業的に純粋なチタンは低温環境でも脆くなりません。-液体天然ガス (LNG) の貯蔵および輸送機器、航空宇宙用の極低温コンポーネントなどの極低温工学で広く使用されています。
