Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) – UNS R56400
Alliage de titane alpha-bêta à haute résistance
Alliage alpha-bêta avec 6 % d'Al et 4 % de V, l'alliage de titane le plus utilisé au monde. Il associe une résistance à la traction ≥ 895 MPa à une masse volumique de 4,43 g/cm³ et à une bonne résistance à la corrosion et à la fatigue. Il peut être utilisé recuit ou mis en solution et vieilli (STA) ; la version ELI (Gr 23) est la référence pour les implants.
Désignations et équivalences
| Système | Désignation |
|---|---|
| UNS | R56400 (ELI: R56401) |
| W.Nr./EN | 3.7164 / 3.7165 (TiAl6V4) |
| DIN | TiAl6V4 |
| JIS | JIS H 4650 Class 60 (Ti-6Al-4V) |
| Appellations commerciales | Ti 6-4, Ti64, Ti-6Al-4V |
| Autres | GB TC4; BS 2TA10-13 / TA28; AMS 4928 / 4911 |
Normes par forme de produit
| Forme | Norme |
|---|---|
| Barre | ASTM B348 Gr 5 / AMS 4928 |
| Tôle forte | ASTM B265 Gr 5 / AMS 4911 |
| Pièce forgée | ASTM B381 F-5 / AMS 4928 |
| Tube | ASTM B861 Gr 5 |
| Fil | ASTM B863 Gr 5 |
| Implant | ASTM F1472 (Gr 5) / F136 (ELI) |
Tolérances et codes SH
- Barres forgées (rondes et carrées) : surépaisseur d'usinage de 2 mm (Ø 6–16 mm) à 24 mm (Ø 400–500 mm) sur le diamètre. Ex. : Ø 100–125 mm fini : +7 mm, tolérance +6 / −0 (longueur jusqu'à 3.500 mm).
- Disques forgés : surépaisseur de 4 à 9 mm sur le diamètre et de 3 à 11 mm sur la hauteur, tolérance en plus uniquement.
- Découpe et usinage : scie à ruban −0 / +5 à +15 mm en longueur ; jet d'eau +10 % de l'épaisseur sur le diamètre (min. 2 mm) ; pièces usinées −0 / +2 à +5 mm sur le diamètre. Voir les tableaux complets (INF 002 et INF 003, identiques pour tous les alliages).
| Forme | NCM (Brésil, 8 chiffres) | SH (international, 6 chiffres) | HTS (États-Unis, 10 chiffres)* | NC (Union européenne, 8 chiffres)* |
|---|---|---|---|---|
| Barre forgée | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6031 | 8108 90 30 |
| Barre laminée à chaud | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6031 | 8108 90 30 |
| Tôle (> 10 mm, largeur ≥ 600 mm) | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6045 | 8108 90 50 |
| Tube sans soudure | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6060 | 8108 90 60 |
| Tube soudé | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.6060 | 8108 90 60 |
| Bride et raccord | 8108.90.00 | 8108.90 | 8108.90.3060 | 8108 90 90 |
Classe tarifaire : titane (selon la composition chimique, conformément aux Notes du Chapitre 72 et à la Note 5 de la Section XV).
* : codes américains et européens à titre indicatif. NCM selon la législation en vigueur (Règles générales pour l'interprétation, Notes des Chapitres 72, 74 et 75 et Note 5 de la Section XV). Confirmez le code définitif auprès de votre transitaire en douane selon la taille et la finition de l'article. SH = 6 premiers chiffres de la NCM.
Composition chimique (%)
ASTM B348 Gr 5 (% en masse)
| Élément | Plage (%) |
|---|---|
| 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 |
| Résiduels (chacun / total) | ≤ 0,10 / ≤ 0,40 |
| Ti | reste |
Propriétés mécaniques
recuit (ASTM B348, température ambiante)
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Limite d'élasticité (0,2 %) | ≥ 828 MPa |
| Résistance à la traction | ≥ 895 MPa |
| Allongement (4D) | ≥ 10 % |
| Striction | ≥ 25 % |
| Dureté | ≈ 334 HB / 36 HRC (valeur typique) |
| État STA | résistance à la traction ≈ 1.000 – 1.170 MPa (valeur typique, sections minces) |
Propriétés physiques typiques
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Masse volumique | 4,43 g/cm³ |
| Plage de fusion | 1.604 – 1.660 °C |
| Module d'élasticité | ≈ 114 GPa |
| Conductivité thermique (20 °C) | ≈ 6,7 W/m·K |
| Dilatation thermique (20–100 °C) | ≈ 8,6 µm/m·K |
| Transus bêta | ≈ 980 – 995 °C |
Calculer le poids de la barre, de la tôle ou du tube en Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) →
Traitement thermique, soudage et usinage
| Élément | Pratique courante |
|---|---|
| Température de service | Emploi structural usuel jusqu'à ~400 °C ; résistance utile au fluage jusqu'à ~300 – 350 °C. Version ELI préférée pour le service cryogénique. |
| Traitement thermique | Recuit de laminage à 705 – 790 °C, 1 – 4 h, à l'air. Détensionnement à 480 – 650 °C, 1 – 4 h. STA : mise en solution à 900 – 955 °C (sous le transus bêta), trempe à l'eau, vieillissement à 480 – 595 °C pendant 4 – 8 h, à l'air. |
| Soudage | Soudable en TIG, plasma, laser et faisceau d'électrons avec le métal d'apport AWS A5.16 ERTi-5 ou ERTi-23 (ELI, meilleure ténacité du cordon). Même protection gazeuse rigoureuse que pour le Ti CP ; détensionnement après soudage (≈ 540 – 650 °C) recommandé sur les pièces critiques. La ductilité du cordon est inférieure à celle du métal de base. |
| Usinage | Difficile : la faible conductivité concentre la chaleur sur l'arête de coupe ; utiliser du carbure affûté, une faible vitesse de coupe, une avance constante et un arrosage à haute pression. |
Planifier un forgeage libre en Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) : réduction, élancement et quantité de matière à fournir →Simuler le plan de découpe du lingot ou de la barre →
Applications typiques
- Structures aéronautiques, fixations et trains d'atterrissage
- Disques et aubes de compresseurs (étages froids)
- Implants orthopédiques et dentaires (ELI, ASTM F136)
- Risers, stress joints et composants de forage offshore
- Bielles, soupapes et fixations de compétition
- Arbres et composants de pompes et de vannes en milieux corrosifs
- Fabrication additive (poudre Ti64)
Alternatives : Gr 23 (ELI) pour les implants, la fatigue et la cryogénie ; Gr 9 (Ti-3Al-2.5V) lorsque le formage à froid et le soudage de tubes sont nécessaires ; Gr 2 lorsque la corrosion domine et que la résistance mécanique est secondaire ; Gr 29 (Ti-6Al-4V-Ru) pour la corrosion sévère dans le pétrole et le gaz.
Comparer les alliages selon le milieu corrosif, la concentration et la température →
Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) : guide complet
Ce qu'est le titane grade 5
Le grade 5 appartient à la famille du titane et de ses alliages, dans le groupe alpha-bêta. L'aluminium stabilise la phase alpha hexagonale et durcit l'alliage par solution solide ; le vanadium stabilise la phase bêta cubique et rend l'alliage traitable thermiquement et forgeable. Le résultat est un alliage à environ 90 % de titane, avec près de trois fois la résistance du grade 2, pour la même légèreté et la même résistance à la corrosion.
Traitement thermique et formage
Le recuit se fait à 705 – 790 °C et le détensionnement à 480 – 650 °C ; la mise en solution à 900 – 955 °C suivie d'une trempe à l'eau et d'un vieillissement à 480 – 595 °C donne l'état STA à haute résistance. L'usinage exige une faible vitesse, une avance continue, un outil rigide et un arrosage abondant.
Corrosion, biocompatibilité et limites d'emploi
La résistance à la corrosion est similaire à celle du titane CP dans l'eau de mer, les chlorures, les milieux oxydants et les acides organiques, légèrement inférieure dans les acides réducteurs et les interstices à chaud. L'alliage ne résiste pas à l'acide fluorhydrique, aux acides réducteurs à chaud, au chlore sec ni au méthanol anhydre. Sous charge continue, l'emploi va jusqu'à environ 350 à 400 °C.
Applications
Structures et composants de moteurs d'avions, fixations et arbres à haute résistance, composants de risers et d'équipements offshore, vannes et pompes d'eau de mer fortement sollicitées, articles de sport haute performance, composants automobiles de compétition, et implants et instruments chirurgicaux en version ELI.
Formes de fourniture et services Dustre
Barres rondes coupées à la longueur sur scie à ruban, avec usinage d'ébauche ou de finition et essais de dureté et de traction. Tout le matériau est livré avec un certificat de réception 3.1 et la traçabilité de la coulée.
Questions fréquentes
Quelle est la composition chimique de Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) ?
Selon ASTM B348 Gr 5 (% en masse) : Al 5,50 – 6,75; V 3,5 – 4,5; Fe ≤ 0,40; O ≤ 0,20; C ≤ 0,08; N ≤ 0,05.
Quelles normes couvrent Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) ?
Barre: ASTM B348 Gr 5 / AMS 4928. Tôle forte: ASTM B265 Gr 5 / AMS 4911. Pièce forgée: ASTM B381 F-5 / AMS 4928. Tube: ASTM B861 Gr 5. Fil: ASTM B863 Gr 5. Implant: ASTM F1472 (Gr 5) / F136 (ELI).
Jusqu'à quelle température Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) peut-il être utilisé ?
Emploi structural usuel jusqu'à ~400 °C ; résistance utile au fluage jusqu'à ~300 – 350 °C. Version ELI préférée pour le service cryogénique.
Quels matériaux peuvent remplacer Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) ?
Gr 23 (ELI) pour les implants, la fatigue et la cryogénie ; Gr 9 (Ti-3Al-2.5V) lorsque le formage à froid et le soudage de tubes sont nécessaires ; Gr 2 lorsque la corrosion domine et que la résistance mécanique est secondaire ; Gr 29 (Ti-6Al-4V-Ru) pour la corrosion sévère dans le pétrole et le gaz.
Où acheter Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) au Brésil ?
Dustre fournit Titane grade 5 (Ti-6Al-4V) en barres, tôles, tubes, blocs et pièces forgées ou usinées, selon disponibilité, avec certificat de qualité. Siège à Osasco, SP (Brésil), filiales à Joinville (SC) et Baixo Guandu (ES), avec livraison dans tout le Brésil. Pour un devis, écrivez à Helena, notre assistante sur WhatsApp au +55 11 98649-0075, ou à [email protected].
