{"id":4234,"date":"2026-07-03T01:26:31","date_gmt":"2026-07-03T01:26:31","guid":{"rendered":"https:\/\/hontitan.com\/?p=4234"},"modified":"2026-07-03T01:26:32","modified_gmt":"2026-07-03T01:26:32","slug":"titanium-heat-treatment-guide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hontitan.com\/de\/titanium-heat-treatment-guide\/","title":{"rendered":"W\u00e4rmebehandlung von Titan: Gl\u00fchtemperaturen, STA und Spannungsarmgl\u00fchen nach G\u00fcteklasse"},"content":{"rendered":"

Die W\u00e4rmebehandlung von Titan variiert je nach Legierungssorte erheblich. Die kommerziell reinen (CP) Sorten 1\u20134 k\u00f6nnen lediglich gegl\u00fcht (538\u2013760 \u00b0C \/ 1000\u20131400 \u00b0F) und spannungsfrei gemacht werden \u2013 eine Festigkeitssteigerung durch W\u00e4rmebehandlung ist nicht m\u00f6glich. Die Legierung der G\u00fcteklasse 5 (Ti-6Al-4V), die am h\u00e4ufigsten verwendete Legierung, kann bei 691\u2013760 \u00b0C (1275\u20131400 \u00b0F) gegl\u00fcht oder bei 913\u2013954 \u00b0C (1675\u20131750 \u00b0F) und bei 524\u2013552 \u00b0C (975\u20131025 \u00b0F) gealtert werden, um eine um ca. 20% h\u00f6here Festigkeit als im gegl\u00fchten Zustand zu erreichen. Die kritische Referenztemperatur f\u00fcr jede Titanlegierung ist die Beta-Transus<\/strong>\u2014eine Erw\u00e4rmung \u00fcber diesen Wert hinaus ver\u00e4ndert die Mikrostruktur und die Eigenschaften grundlegend. Jede W\u00e4rmebehandlung \u00fcber 538 \u00b0C (1000 \u00b0F) erfordert gem\u00e4\u00df AMS 2801 ein Vakuum, Inertgas oder eine Schutzatmosph\u00e4re.<\/p>\n\n\n\n

Kurz\u00fcbersicht: W\u00e4rmebehandlungstemperaturen f\u00fcr Titan nach G\u00fcteklasse<\/h2>\n\n\n\n
\"Industrieller<\/figure>\n\n\n\n

Die Tabelle, die jeder Titaningenieur als Lesezeichen gespeichert haben sollte. Alle Temperaturangaben stammen aus den Datenbl\u00e4ttern der ATI-Hersteller und den Anforderungen der Norm AMS 2801.<\/p>\n\n\n\n

Klasse<\/th>Legierung<\/th>Beta Transus<\/th>Stressabbau<\/th>Gl\u00fchtemperatur<\/th>Gl\u00fchdauer<\/th>STA-Option<\/th><\/tr><\/thead>
Klasse 1<\/td>CP Ti (0,18% O max)<\/td>~888 \u00b0C \/ 1630 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1000\u20131100 \u00b0F<\/td>538\u2013704 \u00b0C \/ 1000\u20131300 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 Std., Klimaanlage<\/td>Nein<\/td><\/tr>
Klasse 2<\/td>CP Ti (0,25% O max)<\/td>~913 \u00b0C \/ 1675 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1000\u20131100 \u00b0F<\/td>649\u2013760 \u00b0C \/ 1200\u20131400 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 Std., Klimaanlage<\/td>Nein<\/td><\/tr>
Klasse 3<\/td>CP Ti (0,35% O max)<\/td>~921 \u00b0C \/ 1690 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1000\u20131100 \u00b0F<\/td>649\u2013760 \u00b0C \/ 1200\u20131400 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 Std., Klimaanlage<\/td>Nein<\/td><\/tr>
Klasse 4<\/td>CP Ti (0,40% O max)<\/td>~949 \u00b0C \/ 1740 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1000\u20131100 \u00b0F<\/td>649\u2013760 \u00b0C \/ 1200\u20131400 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 Std., Klimaanlage<\/td>Nein<\/td><\/tr>
Klasse 5<\/td>Ti-6Al-4V<\/td>995 \u00b0C \u00b1 14 \u00b0C \/ 1820 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F<\/td>538\u2013649 \u00b0C \/ 1000\u20131200 \u00b0F<\/td>691\u2013760 \u00b0C \/ 1275\u20131400 \u00b0F<\/td>\u00bd\u20132 Std., AC oder FC<\/td>Ja (STA)<\/strong><\/td><\/tr>
Klasse 23<\/td>Ti-6Al-4V ELI<\/td>977 \u00b0C \u00b1 4 \u00b0C \/ 1790 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F<\/td>482\u2013649 \u00b0C \/ 900\u20131200 \u00b0F<\/td>704\u2013732 \u00b0C \/ 1300\u20131350 \u00b0F<\/td>1\u20138 Std., Wechselstrom<\/td>Ja (selten)<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

AC = Luftk\u00fchlung, FC = Ofenk\u00fchlung. Quellen: Technische Datenbl\u00e4tter von ATI; AMS 2801D; Datenblatt zu CP Ti von Carpenter Technology.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Das allerwichtigste Prinzip:<\/strong> Bei den G\u00fcten 5 und 23 muss die Gl\u00fchtemperatur mindestens 35\u201380 \u00b0C unterhalb des Beta-Transus liegen. Wird dieser Grenzwert \u00fcberschritten, entsteht beim Abk\u00fchlen eine vollst\u00e4ndig umgewandelte Beta-Mikrostruktur \u2013 ein Teil, das gr\u00f6ber, z\u00e4her und weniger erm\u00fcdungsfest ist, als es f\u00fcr die meisten Anwendungen erforderlich ist.<\/p>\n\n\n\n

Das Ph\u00e4nomen \u201eBeta Transus\u201c verstehen \u2013 Warum diese Temperatur alles ver\u00e4ndert<\/h2>\n\n\n\n

Der Beta-Transus ist der wichtigste thermische Bezugspunkt in der Titanmetallurgie.<\/strong> Jeder Parameter der W\u00e4rmebehandlung \u2013 Gl\u00fchen, L\u00f6sungsgl\u00fchen, Spannungsarmgl\u00fchen \u2013 wird in Bezug darauf definiert.<\/p>\n\n\n\n

Reines Titan durchl\u00e4uft bei 882,5 \u00b0C eine allotropische Umwandlung: Unterhalb dieser Temperatur weist die Kristallstruktur eine hexagonal dicht gepackte Gitterstruktur (HCP) auf, die als Alpha-Phase<\/strong>. Dar\u00fcber geht die Struktur in eine kubisch-raumzentrierte (BCC) Struktur \u00fcber, die Beta-Phase<\/strong>. Wenn man Legierungselemente \u2013 Aluminium, Vanadium, Sauerstoff, Zinn \u2013 hinzuf\u00fcgt, verschiebt sich diese Umwandlungstemperatur.<\/p>\n\n\n\n

Bei Ti-6Al-4V liegt der Beta-Transus bei etwa 995 \u00b0C (1820 \u00b0F)<\/strong>, mit einer vom Hersteller angegebenen typischen Toleranz von \u00b114 \u00b0C (\u00b125 \u00b0F). Das bedeutet, dass eine bestimmte Charge von Ti-6Al-4V bei Temperaturen zwischen 981 \u00b0C und 1009 \u00b0C umwandeln kann. Die Produktionsdaten von ATI geben f\u00fcr ihr 6-4-Produkt 999 \u00b0C \u00b1 14 \u00b0C (1830 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F) an.<\/p>\n\n\n\n

Warum diese Toleranz wichtig ist:<\/strong> Wenn Sie bei 960 \u00b0C eine L\u00f6sungsgl\u00fchung durchf\u00fchren und der Beta-Transus f\u00fcr diese bestimmte Gl\u00fchung bei 981 \u00b0C liegt, befinden Sie sich immer noch unterhalb des Transus und arbeiten im Zweiphasenbereich Alpha+Beta \u2013 genau dort, wo Sie f\u00fcr die STA sein wollen. Liegt der Transus jedoch bei 958 \u00b0C und Sie befinden sich bei 960 \u00b0C, haben Sie ihn \u00fcberschritten. Der Beta-Anteil bei dieser Temperatur betr\u00e4gt nun 100%, und die Mikrostruktur nach dem Abk\u00fchlen wird v\u00f6llig anders aussehen.<\/p>\n\n\n\n

Aus diesem Grund sieht das ATI-Datenblatt eine L\u00f6sungsgl\u00fchung bei 1675\u20131750\u00b0F (913\u2013954\u00b0C) vor \u2013 ein Bereich, der bewusst 45\u201385\u00b0C unterhalb des nominalen Beta-Transus festgelegt wurde, um einen ausreichenden Puffer f\u00fcr Temperaturschwankungen zu bieten.<\/p>\n\n\n\n

Die Klasse 23 (ELI) weist einen messbar niedrigeren Beta-Transus auf: 977 \u00b0C \u00b1 4 \u00b0C (1790 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F)<\/strong>. Die strengere ELI-Chemie (geringerer Fe-Gehalt, geringere Interstitialanteile) verschiebt den Transus leicht nach unten. Dies wirkt sich auf alle W\u00e4rmebehandlungsparameter aus \u2013 das Gl\u00fchen, das L\u00f6sungsgl\u00fchfenster und die geltenden AMS-Spezifikationen unterscheiden sich alle von denen der Standardg\u00fcte 5.<\/p>\n\n\n\n

CP-Titan-Sorten<\/a> 1\u20134 sind reine Alpha-Legierungen. Ihr Beta-Transus reicht von 888 \u00b0C bei der G\u00fcteklasse 1 bis zu 949 \u00b0C bei der G\u00fcteklasse 4 (ein h\u00f6herer Sauerstoff- und Eisengehalt stabilisiert die Beta-Phase und erh\u00f6ht den Transus). Da diese G\u00fcteklassen keine Beta-stabilisierenden Elemente wie Vanadium enthalten, gibt es w\u00e4hrend der Alterung nichts, was ausfallen k\u00f6nnte \u2014 Es ist keine STA m\u00f6glich.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die vier Arten der W\u00e4rmebehandlung von Titan \u2013 und was sie jeweils bewirken<\/h2>\n\n\n\n
Behandlung<\/th>Temperaturzone<\/th>Hauptzweck<\/th>Betroffene Klassenstufen<\/th><\/tr><\/thead>
Stressabbau<\/td>482\u2013649 \u00b0C (900\u20131200 \u00b0F) \u2014 deutlich unterhalb der Gl\u00fchtemperatur<\/td>Abbau von Restspannungen, die durch Zerspanung, Umformung und Schwei\u00dfen entstehen<\/td>Alle Klassenstufen<\/td><\/tr>
Gl\u00fchen<\/td>538\u2013760 \u00b0C je nach Sorte \u2014 unterhalb des Beta-Transus<\/td>Optimierung von Duktilit\u00e4t, Z\u00e4higkeit und Ma\u00dfhaltigkeit<\/td>Alle Klassenstufen<\/td><\/tr>
Solution Treat + Age (STA)<\/td>ST: 913\u2013954 \u00b0C, anschlie\u00dfend Alterung: 480\u2013595 \u00b0C<\/td>Feste maximieren (bis zu ~201 TP3T gegen\u00fcber gegl\u00fchtem Material)<\/td>G\u00fcteklasse 5, G\u00fcteklasse 23 (selten), einige Beta-Legierungen<\/td><\/tr>
Beta-Gl\u00fchen<\/td>Oberhalb von Beta-Transus, anschlie\u00dfend kontrollierte Abk\u00fchlung<\/td>Maximierung der Bruchz\u00e4higkeit und der Risswachstumsbest\u00e4ndigkeit<\/td>Klasse 5, Beta-Legierungen<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Die meisten Bauteile aus der Luft- und Raumfahrt sowie aus der Industrie werden in einem von zwei Zust\u00e4nden angeliefert: walzgegl\u00fcht<\/strong> (AMS 4928 f\u00fcr Ti-6Al-4V-Stangen\/Kn\u00fcppel) oder l\u00f6sungsgegl\u00fcht und gealtert<\/strong> (AMS 4965). Die Wahl h\u00e4ngt von der erforderlichen Festigkeit, der Querschnittsgr\u00f6\u00dfe und davon ab, ob die Geometrie der Wasserabschreckung bei der L\u00f6sungsgl\u00fchung standhalten kann.<\/p>\n\n\n\n

Gl\u00fchen von Titan: Walzgl\u00fchen, Vollgl\u00fchen und Duplexgl\u00fchen<\/h2>\n\n\n\n
\"Vergleichsdiagramm<\/figure>\n\n\n\n

Durch das Standardgl\u00fchen von Titan wird ein stabiler, duktiler Ausgangszustand erreicht \u2013 doch der Begriff \u201cGl\u00fchen\u201d umfasst mindestens drei unterschiedliche Verfahren, die jeweils zu unterschiedlichen Ergebnissen f\u00fchren.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Walzgl\u00fchen<\/h3>\n\n\n\n

Die g\u00e4ngigste Zustandsbezeichnung f\u00fcr Ti-6Al-4V im Handel. Das Material wird vom Hersteller w\u00e4hrend oder nach der Erstverarbeitung gegl\u00fcht \u2013 typischerweise bei 700\u2013790 \u00b0C (1292\u20131454 \u00b0F) f\u00fcr Stangen und Bleche. AMS 4928 gilt f\u00fcr Stangen, Kn\u00fcppel und Schmiedeteile aus Ti-6Al-4V im gegl\u00fchten Zustand mit folgenden Mindesteigenschaften: 895 MPa (130 ksi) Streckgrenze und 825 MPa (120 ksi) Flie\u00dfgrenze bei einer Dehnung von 10%<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr CP-Titan<\/a> (Stufen 1\u20134): Durch das Gl\u00fchen entsteht eine vollst\u00e4ndig rekristallisierte, gleichachsige Alpha-Struktur. Korngr\u00f6\u00dfe und Festigkeit lassen sich durch Variieren der Gl\u00fchtemperatur innerhalb des Bereichs anpassen \u2013 niedrigere Temperaturen f\u00fchren zu feineren K\u00f6rnern und h\u00f6herer Festigkeit; h\u00f6here Temperaturen vergr\u00f6bern die K\u00f6rner und maximieren die Duktilit\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n

Vollgl\u00fchen \/ Rekristallisationsgl\u00fchen<\/h3>\n\n\n\n

Bei Ti-6Al-4V, das stark kaltverformt wurde oder aufgrund aggressiver Bearbeitung eine verformte Mikrostruktur aufweist, wird ein vollst\u00e4ndiger Rekristallisationsgl\u00fchvorgang durchgef\u00fchrt: 704\u2013760 \u00b0C (1300\u20131400 \u00b0F)<\/strong>, 2 Stunden, an der Luft oder im Ofen abk\u00fchlen lassen. Dadurch entsteht eine vollst\u00e4ndiger rekristallisierte, gleichachsige Alpha-Struktur als bei einer Walzgl\u00fchung.<\/p>\n\n\n\n

Duplex-Gl\u00fchen<\/h3>\n\n\n\n

Beim Duplex-Gl\u00fchen werden zwei Temperaturschritte eingesetzt, um das Gleichgewicht zwischen Alpha- und transformiertem Beta-Phasen zu optimieren. Forschungsdaten von TotalMateria und Scientific Reports zeigen, dass durch die Duplex-Verarbeitung von Ti-6Al-4V \u2013 bei der ein L\u00f6sungsgl\u00fchschritt bei h\u00f6herer Temperatur mit einer Stabilisierung bei niedrigerer Temperatur kombiniert wird \u2013 Festigkeitssteigerungen von bis zu 25%, \u00fcber Standard-Walzgl\u00fchen<\/strong> und dabei eine ausreichende Duktilit\u00e4t zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n\n\n

Das Duplex-Verfahren: Zun\u00e4chst Erhitzen auf den oberen Alpha-Beta-Bereich (~925 \u00b0C), Abk\u00fchlen an der Luft oder im Ofen, anschlie\u00dfend Halten bei einer niedrigeren Temperatur (~700 \u00b0C) zur Stabilisierung der Mikrostruktur. Dadurch entsteht eine bimodale (gleichachsige prim\u00e4re Alpha-Phase + umgewandelte Beta-Phase) Mikrostruktur, die Erm\u00fcdungsfestigkeit und Bruchz\u00e4higkeit in Einklang bringt.<\/p>\n\n\n\n

Beta-Gl\u00fchen<\/h3>\n\n\n\n

Erw\u00e4rmt man Ti-6Al-4V \u00fcber seinen Beta-Transus (~995 \u00b0C) hinaus und l\u00e4sst es anschlie\u00dfend langsam abk\u00fchlen, entsteht eine vollst\u00e4ndig lamellare \u201cWidmanst\u00e4tten\u201d-Alpha-Beta-Mikrostruktur. Das Beta-Gl\u00fchen maximiert die Bruchz\u00e4higkeit und die Risswachstumsbest\u00e4ndigkeit<\/strong> auf Kosten einer geringeren Streckgrenze und einer geringeren Dauerfestigkeit. Es wird f\u00fcr dickwandige Bauteile in Drehfl\u00fcglern und bestimmten Anwendungen im Flugzeugbau verwendet, bei denen die Z\u00e4higkeit gegen\u00fcber der Spitzenfestigkeit Vorrang hat.<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4rmebehandlung von Ti-6Al-4V: Die Parameter, die Ihre Eigenschaften bestimmen<\/h2>\n\n\n\n
\"Diagramm<\/figure>\n\n\n\n

Die L\u00f6sungsgl\u00fchbehandlung (ST) ist der erste Schritt des STA-Verfahrens \u2013 und die hier gew\u00e4hlten Parameter bestimmen die endg\u00fcltige Mikrostruktur und Festigkeit st\u00e4rker als jede andere Variable.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Das \u201eSolution Treat\u201c-Fenster<\/h3>\n\n\n\n

Gem\u00e4\u00df den Produktionsdaten von ATI und den Anforderungen der Norm AMS 4965 liegt der Behandlungsbereich f\u00fcr Ti-6Al-4V bei 913\u2013954 \u00b0C (1675\u20131750 \u00b0F)<\/strong>, mindestens 1 Stunde lang gehalten. Einige Quellen geben den Temperaturbereich mit einem Startwert von 904 \u00b0C (1660 \u00b0F) an \u2013 im ATI-Datenblatt wird f\u00fcr das jeweilige Produkt 913 \u00b0C als untere Grenze angegeben.<\/p>\n\n\n\n

Dieser Bereich wurde bewusst 45\u201380 \u00b0C unterhalb des nominalen Beta-Transus (~995 \u00b0C) festgelegt. Bei 913\u2013954 \u00b0C besteht die Mikrostruktur zu etwa 70\u201385% aus der Alpha-Phase, w\u00e4hrend bei dieser Temperatur 15\u201330% der Beta-Phase vorhanden sind. Bei einer Wasserabschreckung aus diesem Bereich wandelt sich die Beta-Phase entweder in:<\/p>\n\n\n\n