Titan-Vierkantstab Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) gemäß ASTM B348-19 und AMS 4928T, hergestellt für Luft- und Raumfahrt-, Medizin- und Industrieanwendungen.
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Titan-Vierkantstab Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) ist die am häufigsten spezifizierte Titanlegierung in der Luft- und Raumfahrt, Medizin und Industrie, die mehr als 50% des weltweiten Verbrauchs an Titan-Halbzeugen ausmacht. Gemäß ASTM B348-19 und AMS 4928T gefertigt, kombinieren diese Stäbe eine Mindestzugfestigkeit von 896 MPa (130 ksi) mit einer Dichte von 4,43 g/cm³ – etwa 45% leichter als niedriglegierter Stahl bei vergleichbarer struktureller Festigkeit. Erhältlich in Seitenlängen von 6 mm bis 150 mm in geschmiedeten, warmgewalzten, kaltgewalzten und extrudierten Verarbeitungsarten. EN 10204 3.1 Werksprüfzeugnisse werden standardmäßig mit jeder Lieferung geliefert.
| Parameter | Einzelheiten |
|---|---|
| Material Klasse | Grade 5 / Ti-6Al-4V / 6Al-4V |
| UNS-Nummer | R56400 |
| Normen | ASTM B348-19, AMS 4928T, AMS 4967 (STA), ISO 5832-3 |
| Verfügbare Formulare | Geschmiedet, warmgewalzt, kaltgewalzt, stranggepresst |
| Seitenlängenbereich | 6 mm – 150 mm (0,25″ – 6,0″) |
| Längenbereich | Bis zu 6.000 mm; kundenspezifische Längenzuschnitte verfügbar |
| Maßtoleranz | Gemäß ASTM B348-19 (siehe Toleranztabellen unten) |
| Versorgung Bedingung | Walzgeglüht (Standard); STA gemäß AMS 4967 auf Anfrage |
| Werksprüfzeugnis | Norm EN 10204 3.1; 3.2 auf Anfrage |
| MOQ | Keine Mindestbestellmenge für Standardlagergrößen |
| Vorlaufzeit | 3–5 Werktage (Lager); 2–4 Wochen (kundenspezifisch) |
Chemische Zusammensetzung von Grade 5 Ti-6Al-4V gemäß ASTM B348-19 und AMS 4928T (UNS R56400):
| Element | Symbol | ASTM B348-19 (max. %) | AMS 4928T (max. %) |
|---|---|---|---|
| Aluminium | Al | 5.50–6.75 | 5.50–6.75 |
| Vanadium | V | 3.50–4.50 | 3.50–4.50 |
| Eisen | Fe | ≤ 0,40 | ≤ 0.30 |
| Sauerstoff | O | ≤ 0.20 | ≤ 0.20 |
| Kohlenstoff | C | ≤ 0.08 | ≤ 0.08 |
| Stickstoff | N | ≤ 0.05 | ≤ 0.05 |
| Wasserstoff | H | ≤ 0,0150 | ≤ 0,0125 |
| Yttrium | Y | ≤ 0,005 | ≤ 0,005 |
| Sonstiges (jeweils) | — | ≤ 0,10 | ≤ 0,10 |
| Sonstiges (insgesamt) | — | ≤ 0,40 | ≤ 0,40 |
| Titan | Ti | Bilanz | Bilanz |
AMS 4928T wendet strengere Grenzwerte für Eisen und Wasserstoff an als der kommerzielle ASTM B348-19 Standard, was die zusätzlichen Qualitätsanforderungen von Luft- und Raumfahrt-Hauptauftragnehmern widerspiegelt. Chemische Analyse mittels optischer Emissionsspektrometrie (OES, ASTM E2594) und Verbrennungs-/Inertgasfusion (Kohlenstoff: ASTM E1941; Wasserstoff: ASTM E1447). Jede Schmelzcharge wird nach EN 10204 3.1 MTC zertifiziert.
| Eigentum | Mindestwert | Prüfverfahren |
|---|---|---|
| Bruchzugfestigkeit | 130 ksi (896 MPa) | ASTM E8/E8M |
| 0,2 % Dehngrenze (Streckgrenze) | 120 ksi (827 MPa) | ASTM E8/E8M |
| Dehnung (Messlänge = 4D) | 10% | ASTM E8/E8M |
| Verkleinerung der Fläche | 25% | ASTM E8/E8M |
| Härte (typisch) | 30–36 HRC | ASTM E18 |
| Eigentum | Mindestwert | Prüfverfahren |
|---|---|---|
| Bruchzugfestigkeit | 160 ksi (1.103 MPa) | ASTM E8/E8M |
| 0,2 % Dehngrenze (Streckgrenze) | 150 ksi (1.034 MPa) | ASTM E8/E8M |
| Dehnung (Messlänge = 4D) | 8% | ASTM E8/E8M |
| Verkleinerung der Fläche | 20% | ASTM E8/E8M |
Dauerfestigkeit (geglüht, glatter Stab, R = −1): ca. 510 MPa bei 10⁷ Zyklen nach ASTM E466.
Bruchzähigkeit K_IC (geglüht): typischerweise 55–75 MPa·√m (ASTM E399).
| Eigentum | Wert | Bedingung / Testreferenz |
|---|---|---|
| Dichte | 4,43 g/cm³ (0,160 lb/in³) | 25°C; ASTM B311 |
| Elastizitätsmodul (Young’scher Modul) | 114 GPa (16,5 × 10⁶ psi) | 25°C |
| Schermodul | 44 GPa (6,4 × 10⁶ psi) | 25°C |
| Poisson-Zahl | 0.342 | 25°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 7,2 W/m·K | 25°C |
| Spezifische Wärmekapazität | 560 J/kg·K (0,134 Btu/lb·°F) | 25°C |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) | 8,6 µm/m·°C | Durchschnittlich 21–316 °C |
| Elektrischer spezifischer Widerstand | ~170 µΩ·cm | 25°C |
| Schmelzbereich | 1.604–1.660 °C (2.919–3.020 °F) | — |
| Beta-Transus-Temperatur | ~995 °C ± 15 °C (1.823 °F) | — |
Titan Grad 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) ist die weltweit am häufigsten verwendete Titanlegierung und macht mehr als 50 % aller Titanhalbzeuge aus. Dies ist auf ihre ausgewogene Kombination aus hoher spezifischer Festigkeit, chemischer Inertheit und vielseitiger Warm- und Kaltverformbarkeit zurückzuführen. Die duale Alpha-Beta-Mikrostruktur der Legierung – Aluminium als Alpha-Phasen-Stabilisator und Vanadium als Beta-Phasen-Stabilisator – erzeugt eine minimale Zugfestigkeit von 896 MPa (ASTM E8/E8M) bei einer Dichte von 4,43 g/cm³, was eine spezifische Festigkeit liefert, die etwa 1,8-mal größer ist als die von Edelstahl Grad 304.
Die selbstheilende passive TiO₂-Oxidschicht, die sich sofort bei Kontakt mit Luft oder wässrigen Medien bildet, bietet eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit über einen Einsatz-pH-Bereich von 3–11, einschließlich chloridhaltiger Umgebungen, verdünnter reduzierender Säuren und Hochtemperaturdampf. Diese Beständigkeit bleibt in Meerwasser bis zu Tiefen von über 3.000 m erhalten, was die Ti-6Al-4V-Vierkantstange zu einem qualifizierten Material für Unterwasserstrukturen, Entsalzungsanlagen und mechanische Komponenten für den Offshore-Bereich macht.
Vierkantstangen werden durch Warmwalzen (10–80 mm) oder Schmieden (20–150 mm) hergestellt und anschließend bei 700–785 °C geglüht, gefolgt von Luftkühlung gemäß den Wärmebehandlungsanforderungen von AMS 2801. Das Vakuumlichtbogen-Umschmelzen (VAR) ist die Standard-Schmelzpraxis; doppeltes VAR wird für kritisches Luft- und Raumfahrtmaterial angewendet. Eine Ultraschallprüfung gemäß ASTM B594 (Abnahmeklasse A) und AMS 2631 wird an Vierkantstangen in Luft- und Raumfahrtqualität durchgeführt. Jedes Los erhält eine nachverfolgbare Chargennummer, die auf dem Werksprüfzeugnis EN 10204 3.1 dokumentiert ist.
Es stehen vier Fertigungsrouten zur Verfügung, die jeweils für unterschiedliche Anforderungen an Abmessungen, Struktur und Oberflächengüte optimiert sind:
| Verfahren zur Verarbeitung | Seitenlänge (mm) | Längenbereich (mm) | Schlüsselmerkmal |
|---|---|---|---|
| Geschmiedet | 20–150 | 500–2,000 | Feinveredeltes Korngefüge; höchste Festigkeitsgleichmäßigkeit für hochbelastete oder Luft- und Raumfahrtteile |
| Warmgewalzt | 10–80 | 2,000–6,000 | Gute Dimensionsstabilität; Standardlieferung für Gewerbe und Industrie |
| Kaltgewalzt | 6–40 | ≤ 4.000 | Genaue Maßhaltigkeit; verbesserte Oberflächengüte für Präzisionsbearbeitung |
| Extrudiert | 6–60 | 1,000–6,000 | Kontinuierlicher Querschnitt; dichte Struktur für Rohlinge von Verbindungselementen und Industrieteilen |
Kundenspezifische Längenzuschnitte sind für alle Varianten verfügbar. Nicht-Standard-Querschnittsgrößen außerhalb der oben genannten Bereiche können auf bestätigte Bestellung hin gefertigt werden.
| Seite (Zoll) | Seite (mm) | Verfügbare Länge |
|---|---|---|
| 0.25″ × 0.25″ | 6.35 × 6.35 | 1–6 m |
| 0.375″ × 0.375″ | 9.53 × 9.53 | 1–6 m |
| 0.5″ × 0.5″ | 12.7 × 12.7 | 1–6 m |
| 0.75″ × 0.75″ | 19.05 × 19.05 | 1–6 m |
| 1″ × 1″ | 25.4 × 25.4 | 1–6 m |
| 1.5″ × 1.5″ | 38.1 × 38.1 | 1–6 m |
| 2″ × 2″ | 50.8 × 50.8 | 1–6 m |
| 3″ × 3″ | 76.2 × 76.2 | 1–6 m |
| 4″ × 4″ | 101.6 × 101.6 | 1–6 m |
| Nennseite (Zoll) / (mm) | Maßtoleranz (Zoll) / (mm) | Nicht rechtwinklig (Zoll) / (mm) |
|---|---|---|
| ¼ bis 5⁄16 (6,35–7,94) | ±0,005 / ±0,13 | 0.008 / 0.20 |
| Über 5⁄16 bis 7⁄16 (7,94–11,11) | ±0,006 / ±0,15 | 0.009 / 0.23 |
| Über 7⁄16 bis 5⁄8 (11,11–15,88) | ±0,007 / ±0,18 | 0.010 / 0.25 |
| Über 5⁄8 bis 7⁄8 (15,88–22,22) | ±0,008 / ±0,20 | 0.012 / 0.30 |
| Über 7⁄8 bis 1 (22,22–25,40) | ±0,009 / ±0,23 | 0.013 / 0.33 |
| Über 1 bis 1⅛ (25,40–28,58) | ±0,010 / ±0,25 | 0.015 / 0.38 |
| Über 1⅛ bis 1¼ (28,58–31,75) | ±0,011 / ±0,28 | 0.018 / 0.46 |
| Über 1¼ bis 1⅜ (31,75–34,92) | ±0,012 / ±0,30 | 0.018 / 0.46 |
| Über 1⅜ bis 1½ (34,92–38,10) | ±0,014 / ±0,36 | 0.020 / 0.51 |
| Über 1½ bis 2 (38,10–50,80) | +1⁄64 / +0,40 | 0.023 / 0.58 |
| Über 2 bis 2½ (50,80–63,50) | +1⁄32 / +0,79 | 0.023 / 0.58 |
| Über 2½ bis 3½ (63,50–88,90) | +3⁄64 / +1,19 | 0.035 / 0.89 |
| Über 3½ bis 4½ (88,90–114,30) | +1⁄16 / +1,59 | 0.046 / 1.17 |
| Nennseite (Zoll) / (mm) | Maßtoleranz |
|---|---|
| ½ bis 1 (12.70–25.40) | +0 / −0.004 Zoll (+0 / −0.10 mm) |
| Über 1 bis 2 (25.40–50.80) | +0 / −0.006 Zoll (+0 / −0.16 mm) |
| Über 2 bis 3 (50.80–76.20) | +0 / −0.008 Zoll (+0 / −0.20 mm) |
| Über 3 (76.20 mm+) | +0 / −0.010 Zoll (+0 / −0.25 mm) |
Werden kaltverformte Stäbe nach der Kaltverformung wärmebehandelt, verdoppeln sich die Toleranzen gemäß ASTM B348-19 Tabelle 12.
Grade 5 Titan-Vierkantstäbe werden unter einem Qualitätsmanagementsystem nach ISO 9001:2015 und AS9100D hergestellt und geprüft. Standardmäßige Qualitätskontrollen gemäß ASTM B348-19 und AMS 4928T umfassen:
Aufträge für Luft- und Raumfahrt (AMS 4928T, AMS 4967) und medizinische Aufträge (ASTM F1472 / ISO 5832-3) werden unter separaten Qualitätsbegleitpapieren mit erweiterten Inspektionsaufzeichnungen bearbeitet.
Ti-6Al-4V-Vierkantstäbe werden in Branchen spezifiziert, in denen die hohe spezifische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität der Legierung in einem quadratischen Querschnittsformat erforderlich sind:
Strukturhalterungen für Flugzeuge, Rohlinge für Fahrwerksbolzen, Befestigungsvorformen, Raketenleitwerkmaterial und Satellitenbus-Hardware – Anwendungen, bei denen die Mindestzugfestigkeit von 896 MPa bei einer Dichte von 4,43 g/cm³ das Strukturgewicht im Vergleich zu hochfestem Stahl oder titanfreien Aluminiumstrukturen reduziert.
Griffe für chirurgische Instrumente, Komponenten für orthopädische Versuchswerkzeuge, Elemente für externe Fixationsrahmen und MRT-kompatible Strukturelemente profitieren von den nicht-magnetischen Eigenschaften, der Korrosionsbeständigkeit in salzhaltigen Umgebungen und der Biokompatibilität von Ti-6Al-4V. Güteklasse 23 (ASTM F136) wird für dauerhafte orthopädische Implantate spezifiziert; Güteklasse 5 dient für nicht-implantierbare chirurgische und instrumentelle Anwendungen.
Ventilinnenteile, Pumpenlaufräder, Rührwellen für Reaktoren und Wärmetauscherstützen im Einsatz mit Chlor, Salpetersäure und in oxidierenden Umgebungen, wo austenitische Edelstahlsorten bei erhöhten Temperaturen Lochfraß oder Spannungsrisskorrosion erleiden.
Strukturrahmenabschnitte für ROVs, Unterwasser-Verbindungsblöcke, Halteband-Abschlusskomponenten und Träger für Entsalzungsanlagen, die dauerhaft Salzwasser ausgesetzt sind. Die gemessene Korrosionsrate in natürlichem Meerwasser bei Umgebungstemperatur liegt unter 0,01 mm/Jahr.
Werkzeugkörper-Rohlinge, Bohrschwanz-Querschnitte und Packer-Komponenten für Hochdruck-/Hochtemperatur-Bohrlochumgebungen (HPHT), bei denen sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch mechanische Festigkeit die Fähigkeiten von kommerziell reinem Titan übertreffen.
Motorventilrohlinge, Federlenker-Einsätze und Stabilisator-Komponenten in Formel- und Langstreckenrennen-Programmen, bei denen der Dichtevorteil gegenüber Stahl (4,43 vs. 7,85 g/cm³) eine messbare Reduzierung der ungefederten oder oszillierenden Masse bewirkt.
Güteklasse 23 (Ti-6Al-4V ELI, Extra Low Interstitial, UNS R56401) hat die gleiche nominelle Legierungszusammensetzung wie Güteklasse 5, spezifiziert jedoch engere maximale Grenzwerte für Sauerstoff, Eisen und Wasserstoff, um die Bruchzähigkeit und die Beständigkeit gegen Ermüdungsrissausbreitung zu verbessern, insbesondere bei niedrigen Temperaturen und in zyklisch belasteten Implantatumgebungen.
| Eigentum | Güteklasse 5 (ASTM B348-19) | Güteklasse 23 / ELI (ASTM F136-13 / ISO 5832-3) |
|---|---|---|
| UNS-Nummer | R56400 | R56401 |
| Oxygen max | 0.20% | 0.13% |
| Iron max | 0,40% (B348) / 0,30% (AMS 4928) | 0.25% |
| Nitrogen max | 0.05% | 0.05% |
| Zugfestigkeit (min., geglüht) | 130 ksi (896 MPa) | 120 ksi (827 MPa) |
| Streckgrenze (min., geglüht) | 120 ksi (827 MPa) | 110 ksi (759 MPa) |
| Dehnung (min) | 10% | 10% |
| Bruchzähigkeit K_IC (typisch) | 55–75 MPa·√m | 80–110 MPa·√m |
| Grundlegender Standard | ASTM B348-19 / AMS 4928T | ASTM F136-13 / ISO 5832-3 |
| Typische Anwendung | Luft- und Raumfahrt, Industrie, Motorsport | Orthopädische Implantate, Kryogenik, Hochfrequenzermüdung |
| Relative Materialkosten | Ausgangswert | +15–25 % Aufschlag |
Grade 5 eignet sich für Struktur-, Luft- und Raumfahrt- sowie Industrieanwendungen. Grade 23 wird spezifiziert, wenn die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften für dauerhafte chirurgische Implantate (FDA, ISO) oder eine außergewöhnliche Bruchzähigkeit bei kryogenen Temperaturen erforderlich ist.
Ist Titan Grad 5 dasselbe wie Ti-6Al-4V?
Grade 5 ist die numerische ASTM-Bezeichnung; Ti-6Al-4V ist die nominelle Zusammensetzungsbezeichnung; und “6Al-4V” oder “Ti 6-4” sind die gängigen Kurzbezeichnungen im Handel. Alle beziehen sich auf dieselbe Legierung, UNS R56400, die gemäß ASTM B348-19 und AMS 4928T ungefähr 6 % Aluminium, 4 % Vanadium und den Rest Titan enthält.
Wie ist die chemische Zusammensetzung von Titan-Vierkantstab der Güteklasse 5?
Gemäß ASTM B348-19: Al 5,50–6,75 %, V 3,50–4,50 %, Fe ≤ 0,40 %, O ≤ 0,20 %, C ≤ 0,08 %, N ≤ 0,05 %, H ≤ 0,0150 %, Y ≤ 0,005 %, andere Elemente jeweils ≤ 0,10 % und insgesamt ≤ 0,40 %, mit Titan als Rest. AMS 4928T begrenzt Fe auf ≤ 0,30 % und H auf ≤ 0,0125 % für Stäbe in Luft- und Raumfahrtqualität. Jede Schmelzcharge wird mittels optischer Emissionsspektrometrie verifiziert und auf dem EN 10204 3.1 MTC ausgewiesen.
Was ist der Unterschied zwischen ASTM B348-19 und AMS 4928T für Titanstäbe?
ASTM B348-19 ist der allgemeine kommerzielle Standard für Titanstäbe und -blöcke in allen 38 Güteklassen; Grade 5 ist eine Güteklasse innerhalb dieser breiteren Spezifikation. AMS 4928T (SAE Aerospace Material Specification) deckt ausschließlich geglühte Ti-6Al-4V-Stäbe, -Blöcke und -Ringe ab, mit zusätzlichen Anforderungen für die Luft- und Raumfahrt: strengere Fe- und H-Grenzwerte, obligatorische Ultraschallprüfung gemäß AMS 2631, erweiterte Dokumentation und Konformität mit von Hauptauftragnehmern genehmigten Verarbeiterlisten (Boeing, GE, Safran, Airbus). Die Mindestanforderungen an die mechanischen Eigenschaften und die Al/V-Zusammensetzungsgrenzwerte sind zwischen den beiden Standards für geglühte Stäbe der Güteklasse 5 identisch.
Welche Größen von Titan-Vierkantstäben der Güteklasse 5 sind erhältlich?
Warmgewalzte Stäbe: 10–80 mm Seitenlänge, bis zu 6.000 mm Länge. Geschmiedete Stäbe: 20–150 mm Seitenlänge, bis zu 2.000 mm Länge. Kaltgewalzte Stäbe: 6–40 mm Seitenlänge, bis zu 4.000 mm Länge. Standard-Zollbestände reichen von 0,25″ × 0,25″ bis 4″ × 4″. Kundenspezifische Zuschnitte sind für alle Varianten erhältlich; nicht-standardisierte Querschnitte können auf Bestellung gefertigt werden.
In welchem Wärmebehandlungszustand wird Titan-Vierkantstab der Güteklasse 5 geliefert?
Die Standardlieferbedingung ist werkseitig geglüht (MA), erreicht durch Glühen bei 700–785 °C, gefolgt von Luftkühlung gemäß AMS 2801. Lösungsgeglüht und ausgelagert (STA) gemäß AMS 4967 — mit einer minimalen Zugfestigkeit von 1.103 MPa (160 ksi) — ist auf Bestellung erhältlich. Der Wärmebehandlungszustand ist auf dem EN 10204 3.1 Werksprüfzeugnis angegeben.
Kann Titan-Vierkantstab der Güteklasse 5 geschweißt werden?
Ti-6Al-4V ist schweißbar mittels Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) und Elektronenstrahlschweißen (EBW). Eine Inertgasabschirmung mit Argon (Reinheit ≥ 99,998%, O₂ < 20 ppm) ist an allen Schweißzonenoberflächen erforderlich, um Sauerstoff- und Stickstoffversprödung zu verhindern. Eine Spannungsarmglühung nach dem Schweißen bei 700°C für 2 Stunden verbessert die Verteilung der Restspannungen. Für WIG-Anwendungen wird der Schweißzusatz AWS A5.16 ERTi-6Al-4V empfohlen.
What is the difference between Grade 5 and Grade 23 titanium?
Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401) weist einen geringeren Sauerstoffgehalt (≤ 0,13% vs. 0,20%), einen geringeren Eisengehalt (≤ 0,25% vs. 0,40%) und eine entsprechend höhere Bruchzähigkeit als Grade 5 auf. Grade 23 ist für permanente orthopädische und dentale Implantate (ASTM F136-13 / ISO 5832-3) sowie für kryogene Anwendungen spezifiziert, die eine überlegene Schadensbegrenzung erfordern. Grade 5 ist die Standardwahl für Luft- und Raumfahrtstrukturen, Industrieausrüstung und Motorsportkomponenten, bei denen die strengere Zwischengitterregulierung der ELI-Qualität keinen funktionalen Vorteil bietet.
Wird ein Werkszeugnis mit der Lieferung mitgeliefert?
Ein Werkszeugnis nach EN 10204 3.1 ist bei jeder Lieferung Standard. Das MTC dokumentiert die chemische Zusammensetzung nach Schmelze, mechanische Prüfergebnisse nach Los, den Wärmebehandlungszustand, die anwendbare Spezifikation und die Schmelze-/Losnummer für eine vollständige Rückverfolgbarkeit. EN 10204 3.2 (Inspektion durch Dritte) ist auf Anfrage für nukleare, Unterwasser-, verteidigungskritische oder kundenspezifische QS-Programme verfügbar.
Unsere Titanprodukte und Fertigungskapazitäten bieten einen hohen Mehrwert für zahlreiche Branchen. Hier sind die wichtigsten Vorteile, die HonTitan zu einem zuverlässigen Partner machen.
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