Предел прочности чистого титана составляет 265–353 МПа, а обычного титанового сплава – 686–1176 МПа, что в настоящее время достигает 1764 МПа. Прочность титанового сплава эквивалентна прочности многих сталей, но намного выше, чем у титанового сплава. Удельная сила здесь относится к достоверности данных, разделенной на их кажущуюся плотность, также известную как отношение силы к весу. Международная единица удельной прочности — (Н/м2)/(кг/м3) или Н·м/кг. Отношение предела прочности данных к кажущейся плотности данных называется удельной прочностью. Отношение прочности к плотности в месте растрескивания.
Прочность титана и титановых сплавов на сжатие не должна быть ниже их прочности на растяжение. Предел текучести при сжатии и предел текучести при растяжении промышленного чистого титана примерно равны, тогда как предел текучести при сжатии сплавов Ti-6Al-4V и Ti-5Al-2,5Sn несколько превышает предел прочности при растяжении. Прочность на сдвиг обычно составляет 60% - 70% прочности на разрыв. Предел текучести подшипника листов из титана и титановых сплавов в 1,2-2,0 раза превышает предел прочности на разрыв.
В нормальной атмосферной атмосфере долговечность титана и титановых сплавов после обработки и отжига в (0,5-0,65) раза превышает предел прочности при растяжении. Когда было проведено 107 испытаний на усталость в состоянии надреза (Kt=3.9), предел прочности отожженного Ti-6Al-4V составил 0,2 раза от предела прочности на разрыв.
Твердость промышленного чистого титана высокой чистоты обычно составляет менее 120HB, а твердость обрабатываемого титана другой чистоты составляет 200-295HB. Твердость литья из чистого титана составляет 200-220HB. Значение твердости титанового сплава в условиях отжига составляет 32–38HRC, что эквивалентно 298–349HB. Твердость литого сплава Ti-5Al-2,5Sn и Ti-6Al-4V составляет 320HB, а твердость отливки Ti-6Al-4V с низким содержанием пустот - 310HB.
Модуль упругости при растяжении технического чистого титана составляет 105–109 ГПа, а большинства титановых сплавов – 110–120 ГПа в возвратном состоянии. Упрочненный старением титановый сплав имеет немного более высокий модуль упругости при растяжении, чем отожженный титановый сплав, а модуль упругости при сжатии равен или превышает модуль упругости при растяжении. Хотя жесткость титана и титановых сплавов значительно выше, чем у алюминия и алюминиевых сплавов, она составляет всего 55% от жесткости железа. Удельный модуль упругости титанового сплава эквивалентен алюминиевому сплаву, уступая лишь бериллию, молибдену и некоторым суперсплавам.
Модуль скручивания или сдвига технического чистого титана составляет 46 ГПа, а модуль сдвига титанового сплава — 43-51 ГПа.
Чтобы улучшить прочность титановых сплавов, добавление пустотных элементов будет иметь вредное воздействие на ударную вязкость и трещиностойкость сплавов. В зависимости от типа и состояния титановых сплавов ударная вязкость по Шарпи при обработке промышленного чистого титана составляет 15-54 Дж/см2, а при литье - 4-10 Дж/см2. Ударная вязкость титанового сплава в отожженном состоянии составляет 13-25,8 Дж/см2, а в состоянии старения несколько ниже. Ударная вязкость по Шарпи с V-образным надрезом сплава Ti-5Al-2,5Sn в литейном состоянии составляет 10 Дж/см2, а сплава Ti-6Al-4V – 20-23 Дж/см2. Чем ниже содержание кислорода, тем выше это значение.
Многие титановые сплавы обладают очень высокой трещиностойкостью или могут очень хорошо противостоять распространению трещин. Отожженный сплав Ti-6Al-4V является отличным материалом по стойкости. Когда коэффициент концентрации надреза Kt=25.4 мм, отношение предела прочности на разрыв к пределу прочности на разрыв без надреза больше 1.
Титановые сплавы все еще могут выполнять определенные функции при высоких температурах. Общие промышленные титановые сплавы могут выполнять свои полезные функции при температуре 540 градусов, но их можно использовать только в течение короткого времени. Диапазон температур для длительного-использования составляет 450–480 градусов. Был разработан титановый сплав, используемый при температуре 600 градусов. Что касается ракетных данных, титановый сплав можно использовать при температуре 540 градусов в течение длительного времени и 760 градусов в течение короткого времени.
Материалы из титана и титановых сплавов сохраняют свои первоначальные механические функции при низких и сверх-низких температурах. С понижением температуры прочность титана и материалов из титановых сплавов непрерывно увеличивается, а пластичность постепенно ухудшается. Многие отожженные титановые сплавы обладают достаточной пластичностью и трещиностойкостью при - 195.5 степени. Сплав Ti-5Al-2,5Sn с очень небольшим количеством внедренных элементов можно использовать при степени - 252.7. Отношение прочности на разрыв с надрезом к прочности на разрыв без надреза составляет 0,95-1,15 при - 25.7 градусах.
Жидкий кислород, жидкий водород и жидкий фтор являются важными топливами в ракетах и мировом оборудовании. Данные, используемые для изготовления криогенных газовых контейнеров и криогенных деталей конструкций, имеют очень важные криогенные функции. При равноосной микроструктуре и очень низком содержании элементов внедрения (кислорода, азота, водорода и др.) пластичность титанового сплава все еще превышает 5%. Большинство титановых сплавов имеют плохую пластичность при - 252.7 степени, тогда как удлинение сплава Ti-6Al-4V может достигать 12%.
