Geschmiedeter Stab aus Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) gemäß ASTM B381 und AMS 4928, hergestellt für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Medizin, Öl- und Gasindustrie sowie in Hochleistungs-Industriebereichen. EN 10204 3.1 Werksprüfzeugnis bei jeder Lieferung inklusive.
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Geschmiedeter Stab aus Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) ist das am häufigsten spezifizierte Titanlegierungsprodukt für Struktur- und Triebwerksanwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Er wird durch einen kontrollierten Warmumformprozess gemäß ASTM B381 und AMS 4928 hergestellt. Die Legierung kombiniert eine Dichte von 4,43 g/cm³ mit einer Mindestzugfestigkeit von 931 MPa (135 ksi) in Querschnitten bis Ø50,8 mm und bietet einen Festigkeit-zu-Gewicht-Vorteil, den kein herkömmlicher Stahl oder keine Aluminiumlegierung erreichen kann. Erhältlich von Ø20 mm bis Ø400 mm mit EN 10204 3.1 Werksprüfzeugnissen und optionaler Ultraschallprüfung.
| Parameter | Detail |
|---|---|
| Material Klasse | Grade 5 (Ti-6Al-4V), UNS R56400 |
| Primäre Normen | ASTM B381 / AMS 4928 / ISO 5832-3 |
| Legierungssystem | Alpha-Beta (α+β) Titan |
| Verfügbarer Durchmesser | Ø20 mm – Ø400 mm |
| Verfügbare Länge | Bis zu 6.000 mm (kundenspezifische Längen verfügbar) |
| Oberflächenbeschaffenheit | Geschmiedet; gedreht; geschliffen (Ra ≤ 1,6 µm); poliert |
| Wärmebehandlung | Geglüht (Standard); STA auf Anfrage erhältlich |
| Toleranz | Geschmiedet gemäß ASTM B381; h9–h11 (gedreht/geschliffen) |
| MOQ | 100 kg |
| Vorlaufzeit | 2–4 Wochen (Standardgrößen); 4–8 Wochen (Sonderanfertigungen) |
| Werksprüfzeugnis | EN 10204 3.1 enthalten |
Stab aus geschmiedetem Titan Grad 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) ist ein zweiphasiger Alpha-Beta-Titanlegierungsstab, der durch kontrolliertes Warmschmieden hergestellt wird, ASTM B381 und AMS 4928 entspricht und eine Mindestzugfestigkeit von 931 MPa (135 ksi) bei Querschnitten bis zu Ø50,8 mm aufweist – die Referenzspezifikation für Titanstangenmaterial in Luft- und Raumfahrtqualität.
Die mechanische Leistung der Legierung ergibt sich aus zwei Legierungselementen: Aluminium (5,50–6,75 Gew.-%), das die α-Phase stabilisiert und die Festigkeit bei erhöhten Temperaturen bis zu 400 °C aufrechterhält; und Vanadium (3,50–4,50 Gew.-%), das die β-Phase stabilisiert, die Duktilität bei Raumtemperatur verbessert und eine Wärmebehandlung zu lösungsgeglühtem und gealtertem (STA) Zustand für Zugfestigkeiten von bis zu 1.170 MPa (170 ksi) ermöglicht. Der Schmiedeprozess – der oberhalb der Beta-Transustemperatur durchgeführt und im Alpha-Beta-Bereich abgeschlossen wird – erzeugt eine raffinierte, richtungsgesteuerte Kornstruktur, die eine messbar überlegene Ermüdungsbeständigkeit und mechanische Gleichmäßigkeit über den Stangenquerschnitt bietet, verglichen mit gewalzten oder gezogenen Stäben identischer Zusammensetzung.
| Element | Symbol | Min (wt%) | Max (wt%) |
|---|---|---|---|
| Aluminium | Al | 5.50 | 6.75 |
| Vanadium | V | 3.50 | 4.50 |
| Eisen | Fe | — | 0.30 |
| Sauerstoff | O | — | 0.20 |
| Kohlenstoff | C | — | 0.08 |
| Stickstoff | N | — | 0.05 |
| Wasserstoff | H | — | 0.0125 |
| Yttrium | Y | — | 0.005 |
| Weitere Elemente, jeweils | — | — | 0.10 |
| Sonstige Elemente, insgesamt | — | — | 0.40 |
| Titan | Ti | Bilanz | — |
Die Mindestanforderungen an die mechanischen Eigenschaften variieren je nach Querschnittsgröße gemäß AMS 4928:
| Querschnittsgröße | Zugfestigkeit Min | Mindeststreckgrenze (0,2% Versatz) | Dehnung in 50 mm | Verkleinerung der Fläche |
|---|---|---|---|---|
| Ø ≤ 50,80 mm (2,000 Zoll) | 931 MPa (135 ksi) | 862 MPa (125 ksi) | 10% min | 25% min |
| Ø 50,80–101,60 mm (2–4 Zoll) | 896 MPa (130 ksi) | 827 MPa (120 ksi) | 10% min | 25% min |
| Ø 101,60–152,40 mm (4–6 Zoll) | 896 MPa (130 ksi) | 827 MPa (120 ksi) | 10% min | 20% min |
Prüfmethode: ASTM E8 (Zugfestigkeit), ASTM E18 (Härte), Raumtemperatur.
| Eigentum | Typischer Wert |
|---|---|
| Zugfestigkeit | 1.100–1.170 MPa (160–170 ksi) |
| Streckgrenze (0,2% Offset) | 965–1.035 MPa (140–150 ksi) |
| Dehnung in 50 mm | 8–10% |
| Verkleinerung der Fläche | 15–25% |
STA: Lösungsglühen bei 954°C (1.750°F) für 1 Stunde, Wasserabschreckung; Auslagern bei 538°C (1.000°F) für 4 Stunden, Luftkühlung. Die Eigenschaften hängen von der Querschnittsgröße und spezifischen Prozessparametern ab.
| Eigentum | Kaiserlich | Metrisch |
|---|---|---|
| Dichte | 0,160 lb/in³ | 4,43 g/cm³ |
| Elastizitätsmodul | 16,5 × 10⁶ psi | 114 GPa |
| Poisson-Zahl | 0.342 | 0.342 |
| Wärmeleitfähigkeit | 4,2 BTU/(hr·ft·°F) | 7,2 W/(m·K) |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 4,9 × 10⁻⁶ /°F | 8.8 × 10⁻⁶ /°C |
| Spezifische Wärme | 0.13 BTU/(lb·°F) | 560 J/(kg·K) |
| Schmelzbereich | 2.995–3.020°F | 1.646–1.660°C |
| Betriebstemperatur (Dauerbetrieb) | −350°F bis 750°F | −210°C bis 400°C |
| Dichte im Vergleich zu Kohlenstoffstahl | ~57 % Stahl | ~57 % Stahl |
Geschmiedeter Titan Grad 5 Stab erreicht eine überragende Ermüdungsbeständigkeit und mechanische Gleichmäßigkeit im Querschnitt im Vergleich zu gewalztem oder gezogenem Stab, da der Schmiedeprozess den Kornfluss in Ausrichtung mit der primären Belastungsachse des fertigen Bauteils steuert.
Beim Warmschmieden oberhalb des Beta-Transus (~995 °C), gefolgt von einer thermomechanischen Bearbeitung im Alpha-Beta-Bereich, entwickelt die Mikrostruktur ein feines, gleichachsiges primäres Alpha-Korn, das von einer umgewandelten Beta-Matrix umgeben ist. Diese bimodale Mikrostruktur bietet drei quantifizierbare Verbesserungen gegenüber gewalztem Stabmaterial:
Für rotierende Bauteile, Druckbehälter und ermüdungskritische Flugzeugstrukturen führen diese Vorteile direkt zu einer längeren Lebensdauer im Betrieb und vorhersehbareren Versagensmechanismen.
| Parameter | Standard-Sortiment | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Durchmesser (rund) | Ø20–Ø400 mm | Große Durchmesser (>Ø200 mm) durch Freiformschmieden |
| Länge | Bis zu 6.000 mm | Kürzere Abschnitte verfügbar; kundenspezifische Längen auf Bestellung |
| Flach- / Vierkantstab | Sondermaße | Auf Anfrage für strukturelle Anwendungen erhältlich |
| Oberfläche: geschmiedet | Gezunderte/Oxidschicht-Oberfläche gemäß ASTM B381 | Typisch für grob bearbeitete Bauteilrohlinge |
| Oberfläche: gedreht | Ra ≤ 3.2 µm | Standardbearbeitete Oberfläche, Maßtoleranz h11 |
| Oberfläche: geschliffen | Ra ≤ 1.6 µm | Feingeschliffen, Toleranz h9 |
| Oberfläche: poliert | Ra ≤ 0.8 µm | Medizinische / korrosionskritische Anwendungen |
Kundenspezifische Durchmesserstufen, spezielle Längen und endkonturnahe Schmiedeteile sind für großvolumige Programme verfügbar. Kontaktieren Sie das technische Team für spezifische Toleranz- und Rauheitsanforderungen.
Geschmiedeter Stab aus Grade 5 Ti-6Al-4V gemäß ASTM B381 und AMS 4928 wird in sechs primären Industrien eingesetzt, wo seine Kombination aus hoher Festigkeit, geringer Dichte, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität durch alternative Legierungen nicht erreicht werden kann.
Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI, Extra Low Interstitial, UNS R56401) ist die biomedizinische Variante von Grade 5 mit strengeren Grenzwerten für Sauerstoff, Eisen, Stickstoff und Kohlenstoff, was die Bruchzähigkeit und die Beständigkeit gegen Ermüdungsrisswachstum verbessert, allerdings auf Kosten einer leicht geringeren minimalen Zugfestigkeit.
| Eigentum | Güteklasse 5 (Ti-6Al-4V) | Grade 23 ELI (Ti-6Al-4V ELI) |
|---|---|---|
| UNS-Nummer | R56400 | R56401 |
| Grundlegender Standard | ASTM B381 / AMS 4928 | ASTM F620 / AMS 4930 |
| Medizinischer Standard | ASTM F1472 | ASTM F136 |
| Sauerstoff Max (Gew.-%) | 0.20 | 0.13 |
| Eisen Max (Gew.-%) | 0.30 | 0.25 |
| Zugfestigkeit Min (≤Ø50 mm) | 931 MPa (135 ksi) | 896 MPa (130 ksi) |
| Mindeststreckgrenze (≤Ø50 mm) | 862 MPa (125 ksi) | 827 MPa (120 ksi) |
| Bruchzähigkeit (Kᵢ꜀) | ~55–75 MPa√m | ~65–85 MPa√m |
| Hauptanwendungsfall | Luft- und Raumfahrt, Industrie, allgemeiner Strukturbau | Tragende orthopädische Implantate, Kryotechnik |
Spezifikationsleitfaden: Verwenden Sie Güteklasse 5 für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Industrie, Öl- und Gasindustrie sowie im Motorsport. Spezifizieren Sie Güteklasse 23 ELI für dauerhaft tragende Implantate (Hüfte, Knie, Wirbelsäule), bei denen die Bruchzähigkeit unter zyklischer physiologischer Belastung der primäre Entwurfsparameter ist.
Jede Produktionscharge von geschmiedetem Stabmaterial der Güteklasse 5 Ti-6Al-4V durchläuft vor dem Versand die folgenden Qualitätsschritte:
Verfügbare Zertifizierungen: ISO 9001:2015, AS9100D (auf Anfrage mit Qualifizierungsdokumentation). Fremdinspektion durch SGS, Bureau Veritas und TÜV SÜD auf Kundenwunsch erhältlich.
| Standard | Umfang |
|---|---|
| ASTM B381 | Titan- und Titanlegierungsschmiedestücke – Primärstandard für geschmiedetes Stangenprodukt |
| AMS 4928 | Ti-6Al-4V-Stäbe, Draht, Schmiedestücke, Schmiedevormaterial, schweißverpresste Ringe – geglüht |
| AMS 4920 | Ti-6Al-4V-Schmiedestücke – alpha-beta- oder beta-verarbeitet, geglüht |
| AMS 4965 | Ti-6Al-4V-Stäbe und -Schmiedestücke – lösungsgeglüht und ausgelagert |
| ASTM B348 | Titan- und Titanlegierungsstäbe und -Blöcke (anwendbar für Schmiedevormaterial) |
| ASTM F1472 | Geschmiedete Ti-6Al-4V-Legierung für chirurgische Implantatanwendungen |
| ISO 5832-3 | Implantate für die Chirurgie – metallische Werkstoffe – Ti-6Al-4V-Legierung |
| MIL-T-9047 | Titanlegierungsstäbe und -Blöcke (Verteidigungsanwendungen) |
| EN 10204 3.1 | Metallische Erzeugnisse — Arten von Prüfdokumenten (Werkszeugnis) |
Ist Titan Grad 5 dasselbe wie Ti-6Al-4V?
Ja. Güteklasse 5 ist die ASTM-Bezeichnung für die Legierung Ti-6Al-4V (UNS R56400), die weltweit am häufigsten verwendete Titanlegierung. Die Bezeichnungen sind austauschbar: Ti 64, TC4 (chinesischer Standard), DIN 3.7165 und SAE Güteklasse 5 beziehen sich alle auf dieselbe Legierungszusammensetzung mit 5,50–6,75 % Aluminium und 3,50–4,50 % Vanadium.
Wie hoch ist die Zugfestigkeit von geschmiedetem Titanstab der Güteklasse 5?
Gemäß AMS 4928 (geglühter Zustand) beträgt die minimale Zugfestigkeit 931 MPa (135 ksi) für Querschnitte bis Ø50,80 mm und 896 MPa (130 ksi) für Querschnitte Ø50,80–152,40 mm. Im lösungsgeglühten und ausgehärteten (STA) Zustand erreicht die typische Zugfestigkeit 1.100–1.170 MPa (160–170 ksi), abhängig von der Querschnittsgröße und den Wärmebehandlungsparametern.
Was ist der Unterschied zwischen ASTM B381 und AMS 4928 für geschmiedeten Titanstab?
ASTM B381 ist der internationale ASTM-Standard, der speziell Titanschmiedeteile und Titanschmiedelegierungen aller Güteklassen regelt und allgemeine industrielle, chemische und maritime Anwendungen abdeckt. AMS 4928 ist die SAE Aerospace Material Specification für Ti-6Al-4V-Stäbe, -Schmiedeteile und -Schmiedevormaterial für kritische Luft- und Raumfahrtanwendungen; sie stellt höhere Anforderungen an die Prozesskontrolle und Rückverfolgbarkeit, die mit AS9100-Qualitätssystemen übereinstimmen. Beschaffungsteams in der Luft- und Raumfahrt spezifizieren typischerweise AMS 4928; industrielle Beschaffungsteams akzeptieren möglicherweise ASTM B381.
Welche Zerspanbarkeits- und Schweißeigenschaften hat Ti-6Al-4V-Schmiedestab?
Ti-6Al-4V lässt sich mit etwa 25–40 % der Zerspanbarkeitswerte von Automatenstählen bearbeiten. Empfohlene Praxis: scharfe Hartmetall- oder Keramikwerkzeuge, langsame Schnittgeschwindigkeiten (15–60 m/min), hohe Vorschubgeschwindigkeiten, Flutkühlung mit nicht-chloriertem Kühlmittel und starre Werkstückspannung zur Minimierung von Rattern. Die Legierung ist schweißbar mittels WIG (GTAW), MIG (GMAW mit Inertgasschutz) und Elektronenstrahlschweißen; alle Titanschweißungen erfordern einen 100%igen Inertgasschutz auf Vorder- und Rückseite, um Sauerstoff-/Stickstoffversprödung zu vermeiden.
Kann geschmiedeter Stab aus Grade 5 Ti-6Al-4V für medizinische Implantate verwendet werden?
Güteklasse 5 ist für chirurgische Implantatanwendungen gemäß ASTM F1472 und ISO 5832-3 zugelassen, wenn sie mit den erforderlichen Reinheitsgraden hergestellt wird. Für dauerhafte lasttragende Implantate (Hüfte, Knie, Wirbelsäule) spezifizieren viele Chirurgen und OEM-Designer stattdessen Güteklasse 23 ELI (Ti-6Al-4V ELI, ASTM F136), da ihre niedrigeren Sauerstoff- und Eisengrenzen (O max. 0,13 %, Fe max. 0,25 %) eine höhere Bruchzähigkeit unter zyklischer physiologischer Belastung bewirken. Güteklasse 5 wird häufig für chirurgische Instrumente, Zahnimplantat-Aufbauten und nicht-permanente Implantatkomponenten verwendet.
Welche Dokumentation des Werksprüfzeugnisses (MTC) wird bereitgestellt?
Jede Charge wird mit einem EN 10204 3.1 Werksprüfzeugnis geliefert, das Folgendes dokumentiert: Schmelzennummer, Schmelz-/Schmiedeprozess, chemische Zusammensetzung mittels ICP-OES und Verbrennungsanalyse, mechanische Prüfergebnisse (Zugfestigkeit, Härte), Einhaltung anwendbarer Standards und Unterschrift des Inspektors. EN 10204 3.1 verlangt, dass das Zertifikat von einem unabhängigen, autorisierten Inspektionsvertreter außerhalb der Fertigungsabteilung validiert wird – der anerkannte Standard für Beschaffung in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Industrie.
Wie ist die Korrosionsbeständigkeit von Titan Grad 5?
Ti-6Al-4V verdankt seine Korrosionsbeständigkeit einem stabilen, passiven TiO₂-Oxidfilm, der sich in oxidierenden Umgebungen spontan regeneriert. Die Legierung zeigt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Meerwasser, chlorierten Lösungen und den meisten organischen Säuren und ist für den Einsatz in feuchtem Chlor und Chlordioxid klassifiziert. Sie wird nicht für wasserfreie Bedingungen (trockenes Chlor, rauchende Salpetersäure) empfohlen, wo sich der passive Film nicht bilden kann; ASTM B265 und NACE MR0175/ISO 15156 bieten Richtlinien zur Korrosionsqualifizierung für saure Umgebungen.
Unsere Titanprodukte und Fertigungskapazitäten bieten einen hohen Mehrwert für zahlreiche Branchen. Hier sind die wichtigsten Vorteile, die HonTitan zu einem zuverlässigen Partner machen.
Wir bieten schnelle Bearbeitungszeiten für Muster und Großaufträge. Mit effizienter Titanverarbeitung - einschließlich Schneiden, Schmieden und CNC-Bearbeitung - gewährleisten wir Präzision und Schnelligkeit für jedes Projekt.
Von der komplexen CNC-Bearbeitung bis hin zum Schweißen, Formen und der Oberflächenveredelung kann HonTitan kundenspezifische Titanteile mit Merkmalen wie Löchern, Schlitzen, Gewinden, Nuten und präzisen Geometrien herstellen.
HonTitan stellt Titanwerkstoffe her, die im Verhältnis zu ihrem Gewicht sehr stark sind und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Das macht sie stabil für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt, der Medizin, der Chemie und der Schifffahrt.
