Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V) – UNS R56400
Hochfeste Alpha-Beta-Titanlegierung
Alpha-Beta-Legierung mit 6 % Al und 4 % V, die weltweit meistverwendete Titanlegierung. Sie verbindet eine Zugfestigkeit ≥ 895 MPa mit einer Dichte von 4,43 g/cm³ sowie guter Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit. Einsatz geglüht oder lösungsgeglüht und ausgehärtet (STA) möglich; die ELI-Version (Gr 23) ist die Referenz für Implantate.
Bezeichnungen und Entsprechungen
| System | Bezeichnung |
|---|---|
| UNS | R56400 (ELI: R56401) |
| W.Nr./EN | 3.7164 / 3.7165 (TiAl6V4) |
| DIN | TiAl6V4 |
| JIS | JIS H 4650 Class 60 (Ti-6Al-4V) |
| Handelsnamen | Ti 6-4, Ti64, Ti-6Al-4V |
| Weitere | GB TC4; BS 2TA10-13 / TA28; AMS 4928 / 4911 |
Normen nach Lieferform
| Form | Norm |
|---|---|
| Stab | ASTM B348 Gr 5 / AMS 4928 |
| Blech | ASTM B265 Gr 5 / AMS 4911 |
| Schmiedestück | ASTM B381 F-5 / AMS 4928 |
| Rohr | ASTM B861 Gr 5 |
| Draht | ASTM B863 Gr 5 |
| Implantat | ASTM F1472 (Gr 5) / F136 (ELI) |
Toleranzen und Zolltarifnummern
- Geschmiedete Stäbe (rund und vierkant): Bearbeitungszugabe von 2 mm (Ø 6–16 mm) bis 24 mm (Ø 400–500 mm) auf den Durchmesser. Z. B. fertig Ø 100–125 mm: +7 mm, Toleranz +6 / −0 (Länge bis 3.500 mm).
- Geschmiedete Scheiben: Zugabe von 4 bis 9 mm auf den Durchmesser und 3 bis 11 mm auf die Höhe, nur positive Toleranz.
- Zuschnitt und Zerspanung: Bandsäge −0 / +5 bis +15 mm auf die Länge; Wasserstrahl +10 % der Dicke auf den Durchmesser (mind. 2 mm); zerspante Teile −0 / +2 bis +5 mm auf den Durchmesser. Vollständige Tabellen ansehen (INF 002 und INF 003, für alle Legierungen gleich).
| Form | NCM (Brasilien, 8 Stellen) | HS (international, 6 Stellen) | HTS (USA, 10 Stellen)* | KN (Europäische Union, 8 Stellen)* |
|---|---|---|---|---|
| Geschmiedeter Stab | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6031 | 8108 90 30 |
| Warmgewalzter Stab | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6031 | 8108 90 30 |
| Blech (> 10 mm, Breite ≥ 600 mm) | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6045 | 8108 90 50 |
| Nahtloses Rohr | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6060 | 8108 90 60 |
| Geschweißtes Rohr | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6060 | 8108 90 60 |
| Flansch und Fitting | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.3060 | 8108 90 90 |
Zolltarifklasse: Titan (nach chemischer Zusammensetzung, gemäß den Anmerkungen zu Kapitel 72 und Anmerkung 5 zu Abschnitt XV).
*: US- und EU-Codes zur Orientierung. NCM nach geltendem Recht (Allgemeine Vorschriften für die Auslegung, Anmerkungen zu den Kapiteln 72, 74 und 75 sowie Anmerkung 5 zu Abschnitt XV). Bestätigen Sie den endgültigen Code mit Ihrem Zollagenten anhand von Größe und Ausführung des Artikels. HS = die ersten 6 Stellen der NCM.
Chemische Zusammensetzung (%)
ASTM B348 Gr 5 (Massenanteil in %)
| Element | Bereich (%) |
|---|---|
| Al | 5,50 – 6,75 |
| V | 3,5 – 4,5 |
| Fe | ≤ 0,40 |
| O | ≤ 0,20 |
| C | ≤ 0,08 |
| N | ≤ 0,05 |
| H | ≤ 0,015 |
| Y | ≤ 0,005 |
| Verunreinigungen (je / gesamt) | ≤ 0,10 / ≤ 0,40 |
| Ti | Rest |
Mechanische Eigenschaften
geglüht (ASTM B348, Raumtemperatur)
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Streckgrenze (0,2 %) | ≥ 828 MPa |
| Zugfestigkeit | ≥ 895 MPa |
| Bruchdehnung (4D) | ≥ 10 % |
| Brucheinschnürung | ≥ 25 % |
| Härte | ≈ 334 HB / 36 HRC (typisch) |
| Zustand STA | Zugfestigkeit ≈ 1.000 – 1.170 MPa (typisch, dünne Querschnitte) |
Typische physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Dichte | 4,43 g/cm³ |
| Schmelzbereich | 1.604 – 1.660 °C |
| Elastizitätsmodul | ≈ 114 GPa |
| Wärmeleitfähigkeit (20 °C) | ≈ 6,7 W/m·K |
| Wärmeausdehnung (20–100 °C) | ≈ 8,6 µm/m·K |
| Beta-Transus | ≈ 980 – 995 °C |
Gewicht von Stab, Blech oder Rohr aus Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V) berechnen →
Wärmebehandlung, Schweißen und Zerspanung
| Punkt | Übliche Praxis |
|---|---|
| Einsatztemperatur | Üblicher konstruktiver Einsatz bis ~400 °C; nutzbare Kriechbeständigkeit bis ~300 – 350 °C. Für kryogenen Einsatz wird die ELI-Version bevorzugt. |
| Wärmebehandlung | Werksglühung 705 – 790 °C, 1 – 4 h, Luft. Spannungsarmglühen 480 – 650 °C, 1 – 4 h. STA: Lösungsglühen 900 – 955 °C (unterhalb des Beta-Transus), Wasserabschreckung, Auslagern 480 – 595 °C für 4 – 8 h, Luft. |
| Schweißen | Schweißbar durch WIG, Plasma, Laser und Elektronenstrahl mit AWS A5.16 ERTi-5 oder ERTi-23 (ELI, bessere Zähigkeit der Naht). Gleicher strenger Gasschutz wie bei Rein-Ti; Spannungsarmglühen nach dem Schweißen (≈ 540 – 650 °C) bei kritischen Teilen empfohlen. Die Duktilität der Naht ist geringer als die des Grundwerkstoffs. |
| Zerspanung | Schwierig: Die geringe Leitfähigkeit staut die Wärme an der Schneide; scharfes Hartmetall, niedrige Schnittgeschwindigkeit, konstanten Vorschub und Hochdruck-Kühlschmierstoff verwenden. |
Freiformschmiedestück aus Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V) planen: Umformgrad, Schlankheit und die zu liefernde Materialmenge →Zuschnittplan des Blocks oder Stabs simulieren →
Typische Anwendungen
- Flugzeugstrukturen, Verbindungselemente und Fahrwerke
- Verdichterscheiben und -schaufeln (kalte Stufen)
- Orthopädische und dentale Implantate (ELI, ASTM F136)
- Steigrohre, Spannungsgelenke und Offshore-Bohrkomponenten
- Pleuel, Ventile und Verbindungselemente im Rennsport
- Pumpen- und Armaturenwellen und -bauteile in korrosiven Medien
- Additive Fertigung (Ti64-Pulver)
Alternativen: Gr 23 (ELI) für Implantate, Ermüdung und Kryotechnik; Gr 9 (Ti-3Al-2.5V), wenn Kaltumformung und Rohrschweißen nötig sind; Gr 2, wenn die Korrosion überwiegt und die mechanische Festigkeit nachrangig ist; Gr 29 (Ti-6Al-4V-Ru) für starke Korrosion in Öl und Gas.
Legierungen nach korrosivem Medium, Konzentration und Temperatur vergleichen →
Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V): vollständiger Leitfaden
Was Titan Grade 5 ist
Grade 5 gehört zur Familie des Titans und seiner Legierungen, Alpha-Beta-Gruppe. Aluminium stabilisiert die hexagonale Alpha-Phase und härtet die Legierung durch Mischkristallverfestigung; Vanadium stabilisiert die kubische Beta-Phase und macht die Legierung wärmebehandelbar und schmiedbar. Das Ergebnis sind etwa 90 % Titan mit nahezu der dreifachen Festigkeit von Grade 2, bei gleicher Leichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Wärmebehandlung und Umformen
Geglüht wird bei 705 – 790 °C und spannungsarmgeglüht bei 480 – 650 °C; Lösungsglühen bei 900 – 955 °C mit anschließender Wasserabschreckung und Auslagern bei 480 – 595 °C ergibt den hochfesten Zustand STA. Die Bearbeitung erfordert niedrige Schnittgeschwindigkeit, kontinuierlichen Vorschub, ein steifes Werkzeug und reichlich Kühlschmierstoff.
Korrosion, Biokompatibilität und Einsatzgrenzen
Die Korrosionsbeständigkeit ist in Meerwasser, Chloriden, oxidierenden Medien und organischen Säuren ähnlich der von Rein-Titan, in reduzierenden Säuren und heißen Spalten etwas geringer. Die Legierung ist nicht beständig gegen Flusssäure, heiße reduzierende Säuren, trockenes Chlor oder wasserfreies Methanol. Unter Dauerlast reicht der Einsatz bis etwa 350 bis 400 °C.
Anwendungen
Strukturen und Bauteile von Flugzeugtriebwerken, hochfeste Verbindungselemente und Wellen, Bauteile für Steigrohre und Offshore-Ausrüstung, hochbelastete Meerwasserarmaturen und -pumpen, Hochleistungssportartikel, Rennsport-Fahrzeugteile sowie Implantate und chirurgische Instrumente in der ELI-Version.
Lieferformen und Dustre-Leistungen
Rundstäbe, auf der Bandsäge auf Maß geschnitten, mit Schrupp- oder Schlicht-Bearbeitung sowie Härte- und Zug-Prüfungen. Alle Werkstoffe werden mit Abnahmeprüfzeugnis 3.1 und Schmelzenrückverfolgbarkeit geliefert.
Häufig gestellte Fragen
Wie ist die chemische Zusammensetzung von Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V)?
Nach ASTM B348 Gr 5 (Massenanteil in %): Al 5,50 – 6,75; V 3,5 – 4,5; Fe ≤ 0,40; O ≤ 0,20; C ≤ 0,08; N ≤ 0,05.
Welche Normen gelten für Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V)?
Stab: ASTM B348 Gr 5 / AMS 4928. Blech: ASTM B265 Gr 5 / AMS 4911. Schmiedestück: ASTM B381 F-5 / AMS 4928. Rohr: ASTM B861 Gr 5. Draht: ASTM B863 Gr 5. Implantat: ASTM F1472 (Gr 5) / F136 (ELI).
Bis zu welcher Temperatur kann Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V) eingesetzt werden?
Üblicher konstruktiver Einsatz bis ~400 °C; nutzbare Kriechbeständigkeit bis ~300 – 350 °C. Für kryogenen Einsatz wird die ELI-Version bevorzugt.
Welche Werkstoffe können Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V) ersetzen?
Gr 23 (ELI) für Implantate, Ermüdung und Kryotechnik; Gr 9 (Ti-3Al-2.5V), wenn Kaltumformung und Rohrschweißen nötig sind; Gr 2, wenn die Korrosion überwiegt und die mechanische Festigkeit nachrangig ist; Gr 29 (Ti-6Al-4V-Ru) für starke Korrosion in Öl und Gas.
Wo kann man Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V) in Brasilien kaufen?
Dustre liefert Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V) als Stab, Blech, Rohr, Block sowie als geschmiedete oder zerspante Teile, vorbehaltlich der Verfügbarkeit und mit Qualitätszeugnis. Hauptsitz in Osasco/SP, Niederlassungen in Joinville/SC und Baixo Guandu/ES, Lieferung in ganz Brasilien. Für ein Angebot schreiben Sie Helena, unserer Assistentin, per WhatsApp unter +55 11 98649-0075 oder an [email protected].
