Barra forgiata in titanio di grado 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) secondo ASTM B381 e AMS 4928, fabbricata per applicazioni aerospaziali, mediche, petrolifere e gas, e industriali ad alte prestazioni. Certificato di prova del mulino EN 10204 3.1 incluso con ogni lotto.
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La barra forgiata in titanio di grado 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) è il prodotto in lega di titanio più richiesto nelle applicazioni strutturali e motoristiche aerospaziali, fabbricata tramite un processo di forgiatura a caldo controllato secondo ASTM B381 e AMS 4928. La lega combina una densità di 4,43 g/cm³ con una resistenza alla trazione minima di 931 MPa (135 ksi) in sezioni fino a Ø50,8 mm, offrendo un vantaggio nel rapporto resistenza-peso che nessuna lega di acciaio o alluminio convenzionale può eguagliare. Disponibile da Ø20 mm a Ø400 mm con certificati di prova del mulino EN 10204 3.1 e ispezione ultrasonica opzionale.
| Parametro | Dettaglio |
|---|---|
| Grado del materiale | Grado 5 (Ti-6Al-4V), UNS R56400 |
| Norme principali | ASTM B381 / AMS 4928 / ISO 5832-3 |
| Sistema Alloy | Titanio Alfa-Beta (α+β) |
| Diametro Disponibile | Ø20 mm – Ø400 mm |
| Lunghezza Disponibile | Fino a 6.000 mm (disponibili lunghezze personalizzate) |
| Condizioni della superficie | Come forgiato; tornito; rettificato (Ra ≤ 1.6 µm); lucidato |
| Trattamento termico | Ricottura (standard); STA disponibile su richiesta |
| Tolleranza | Come forgiato secondo ASTM B381; h9–h11 (tornito/rettificato) |
| MOQ | 100 kg |
| Tempi di consegna | 2-4 settimane (misure standard); 4-8 settimane (su misura) |
| Certificato di prova in fabbrica | EN 10204 3.1 inclusa |
La barra forgiata in titanio di grado 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) è una lega di titanio bifase alfa-beta prodotta tramite forgiatura a caldo controllata, conforme a ASTM B381 e AMS 4928, con una resistenza alla trazione minima di 931 MPa (135 ksi) in sezioni fino a Ø50,8 mm — la specifica di riferimento per le barre di titanio di grado aerospaziale.
Le prestazioni meccaniche della lega derivano da due elementi leganti: l'alluminio (5,50–6,75 wt%), che stabilizza la fase α e mantiene la resistenza a temperature elevate fino a 400°C; e il vanadio (3,50–4,50 wt%), che stabilizza la fase β, migliora la duttilità a temperatura ambiente e consente il trattamento termico alla condizione di soluzione trattata e invecchiata (STA) per resistenze alla trazione fino a 1.170 MPa (170 ksi). Il processo di forgiatura — condotto al di sopra della temperatura di transizione beta e rifinito nel campo alfa-beta — produce una struttura granulare raffinata e controllata direzionalmente che offre una resistenza alla fatica e un'uniformità meccanica misurabilmente superiori lungo la sezione trasversale della barra rispetto alle barre laminate o trafilate di identica composizione.
| Elemento | Simbolo | Min (wt%) | Max (wt%) |
|---|---|---|---|
| Alluminio | Al | 5.50 | 6.75 |
| Vanadio | V | 3.50 | 4.50 |
| Ferro | Fe | — | 0.30 |
| Ossigeno | O | — | 0.20 |
| Carbonio | C | — | 0.08 |
| Azoto | N | — | 0.05 |
| Idrogeno | H | — | 0.0125 |
| Ittrio | Y | — | 0.005 |
| Altri elementi, ciascuno | — | — | 0.10 |
| Altri elementi, totale | — | — | 0.40 |
| Titanio | Ti | Equilibrio | — |
I requisiti minimi delle proprietà meccaniche variano in base alle dimensioni della sezione trasversale secondo AMS 4928:
| Dimensione della Sezione | resistenza a trazione Min | Resistenza allo snervamento Min (0,2% di scostamento) | Allungamento in 50 mm | Riduzione dell'area |
|---|---|---|---|---|
| Ø ≤ 50,80 mm (2.000 pollici) | 931 MPa (135 ksi) | 862 MPa (125 ksi) | 10% min | 25% min |
| Ø 50,80–101,60 mm (2–4 pollici) | 896 MPa (130 ksi) | 827 MPa (120 ksi) | 10% min | 25% min |
| Ø 101,60–152,40 mm (4–6 pollici) | 896 MPa (130 ksi) | 827 MPa (120 ksi) | 10% min | 20% min |
Metodo di prova: ASTM E8 (trazione), ASTM E18 (durezza), temperatura ambiente.
| Proprietà | Valore tipico |
|---|---|
| Resistenza alla trazione | 1.100–1.170 MPa (160–170 ksi) |
| Resistenza allo snervamento (offset 0,2%) | 965–1.035 MPa (140–150 ksi) |
| Allungamento in 50 mm | 8–10% |
| Riduzione dell'area | 15–25% |
STA: trattamento in soluzione a 954°C (1.750°F) per 1 ora, tempra in acqua; invecchiamento a 538°C (1.000°F) per 4 ore, raffreddamento ad aria. Le proprietà dipendono dalle dimensioni della sezione e dai parametri specifici del processo.
| Proprietà | Imperiale | Metrico |
|---|---|---|
| Densità | 0,160 lb/in³ | 4,43 g/cm³ |
| Modulo di elasticità | 16,5 × 10⁶ psi | 114 GPa |
| Coefficiente di Poisson | 0.342 | 0.342 |
| Conduttività termica | 4,2 BTU/(ora·ft·°F) | 7,2 W/(m·K) |
| Coefficiente di espansione termica | 4,9 × 10⁻⁶ /°F | 8,8 × 10⁻⁶ /°C |
| Calore Specifico | 0,13 BTU/(lb·°F) | 560 J/(kg·K) |
| Intervallo di fusione | 2.995–3.020°F | 1.646–1.660°C |
| Temperatura di servizio (continua) | da −350°F a 750°F | da −210°C a 400°C |
| Densità vs Acciaio al Carbonio | ~57% dell'acciaio | ~57% dell'acciaio |
La barra forgiata in Titanio Grado 5 raggiunge una resistenza alla fatica e un'uniformità meccanica della sezione trasversale superiori rispetto alla barra laminata o trafilata, perché il processo di forgiatura controlla il flusso delle fibre in allineamento con l'asse di carico primario del componente finito.
Durante la forgiatura a caldo al di sopra del transus beta (~995°C), seguita dalla lavorazione termomeccanica nel campo alfa-beta, la microstruttura sviluppa un grano primario alfa fine ed equiasico circondato da una matrice beta trasformata. Questa microstruttura bimodale offre tre miglioramenti quantificabili rispetto alla barra laminata:
Per i componenti rotanti, i recipienti a pressione e le strutture aerodinamiche critiche per la fatica, questi vantaggi si traducono direttamente in una maggiore durata in servizio e in modalità di guasto più prevedibili.
| Parametro | Gamma standard | Note |
|---|---|---|
| Diametro (tondo) | Ø20–Ø400 mm | Grandi diametri (>Ø200 mm) tramite forgiatura a stampo aperto |
| Lunghezza | Fino a 6.000 mm | Sezioni più corte disponibili; lunghezze personalizzate su ordinazione |
| Barra piatta / quadrata | Dimensioni personalizzate | Disponibile su richiesta per applicazioni strutturali |
| Superficie: come forgiata | Superficie scagliata/ossidata secondo ASTM B381 | Tipico per grezzi di componenti lavorati in modo grezzo |
| Superficie: tornita | Ra ≤ 3.2 µm | Finitura lavorata standard, tolleranza dimensionale h11 |
| Superficie: rettificata | Ra ≤ 1.6 µm | Rettificato di precisione, tolleranza h9 |
| Superficie: lucidata | Ra ≤ 0.8 µm | Applicazioni mediche / critiche per la corrosione |
Per programmi ad alto volume sono disponibili scalini di diametro personalizzati, lunghezze speciali e fucinati quasi finiti. Contattare il team tecnico per requisiti specifici di tolleranza e rugosità.
La barra forgiata in Ti-6Al-4V Grado 5, conforme a ASTM B381 e AMS 4928, è utilizzata in sei settori industriali primari dove la sua combinazione di elevata resistenza, bassa densità, resistenza alla corrosione e biocompatibilità non può essere replicata da leghe alternative.
Il Grado 23 (Ti-6Al-4V ELI, Extra Low Interstitial, UNS R56401) è la variante biomedicale del Grado 5 con limiti più stringenti per ossigeno, ferro, azoto e carbonio, migliorando la tenacità alla frattura e la resistenza alla propagazione delle cricche da fatica a costo di una resistenza a trazione minima leggermente inferiore.
| Proprietà | Grado 5 (Ti-6Al-4V) | Grado 23 ELI (Ti-6Al-4V ELI) |
|---|---|---|
| Numero UNS | R56400 | R56401 |
| Standard primario | ASTM B381 / AMS 4928 | ASTM F620 / AMS 4930 |
| Standard medico | ASTM F1472 | ASTM F136 |
| Ossigeno massimo (peso%) | 0.20 | 0.13 |
| Ferro massimo (peso%) | 0.30 | 0.25 |
| Resistenza a trazione minima (≤Ø50 mm) | 931 MPa (135 ksi) | 896 MPa (130 ksi) |
| Carico di Scorrimento Min (≤Ø50 mm) | 862 MPa (125 ksi) | 827 MPa (120 ksi) |
| Tenacità alla Frattura (Kᵢ꜀) | ~55–75 MPa√m | ~65–85 MPa√m |
| Caso d'uso principale | Aerospaziale, industriale, strutturale generale | Impianti ortopedici portanti, criogenici |
Guida alle specifiche: Utilizzare il Grado 5 per applicazioni aerospaziali, industriali, petrolifere e gas, e motorsport. Specificare il Grado 23 ELI per impianti portanti permanenti (anca, ginocchio, colonna vertebrale) dove la tenacità alla frattura sotto carico fisiologico ciclico è il principale fattore di progettazione.
Ogni lotto di produzione di barre forgiate in Ti-6Al-4V Grado 5 viene sottoposto ai seguenti passaggi di controllo qualità prima della spedizione:
Certificazioni disponibili: ISO 9001:2015, AS9100D (su richiesta con documentazione di qualificazione). Ispezione di terze parti da parte di SGS, Bureau Veritas e TÜV SÜD disponibile su richiesta del cliente.
| Standard | Ambito di applicazione |
|---|---|
| ASTM B381 | Forgiati in titanio e leghe di titanio — standard primario per la forma del prodotto in barre forgiate |
| AMS 4928 | Barre, filo, forgiati, semilavorati per forgiatura, anelli saldati per scintillio in Ti-6Al-4V — ricotti |
| AMS 4920 | Forgiati in Ti-6Al-4V — lavorati alfa-beta o beta, ricotti |
| AMS 4965 | Barre e forgiati in Ti-6Al-4V — trattati in soluzione e invecchiati |
| ASTM B348 | Barre e billette in titanio e leghe di titanio (applicabile a semilavorati per forgiatura) |
| ASTM F1472 | Lega Ti-6Al-4V lavorata per applicazioni di impianti chirurgici |
| ISO 5832-3 | Impianti per chirurgia — materiali metallici — lega Ti-6Al-4V |
| MIL-T-9047 | Barre e billette in lega di titanio (applicazioni per la difesa) |
| EN 10204 3.1 | Prodotti metallici — tipi di documenti di ispezione (Certificato di prova del mulino) |
Il titanio di grado 5 è uguale al Ti-6Al-4V?
Sì. Il Grado 5 è la designazione ASTM per la lega Ti-6Al-4V (UNS R56400), la lega di titanio più ampiamente utilizzata a livello globale. Le designazioni sono intercambiabili: Ti 64, TC4 (standard cinese), DIN 3.7165 e SAE Grado 5 si riferiscono tutte alla stessa composizione della lega con il 5.50–6.75% di alluminio e il 3.50–4.50% di vanadio.
Qual è la resistenza alla trazione della barra forgiata in titanio Grado 5?
Per AMS 4928 (condizione ricotto), la resistenza alla trazione minima è di 931 MPa (135 ksi) per sezioni fino a Ø50.80 mm e 896 MPa (130 ksi) per sezioni da Ø50.80 a 152.40 mm. Nello stato trattato in soluzione e invecchiato (STA), la resistenza alla trazione tipica raggiunge 1.100–1.170 MPa (160–170 ksi), a seconda delle dimensioni della sezione e dei parametri del trattamento termico.
Qual è la differenza tra ASTM B381 e AMS 4928 per la barra forgiata in titanio?
ASTM B381 è lo standard internazionale ASTM che regola specificamente le fucinature in titanio e leghe di titanio di tutti i gradi, coprendo applicazioni industriali generali, chimiche e marine. AMS 4928 è la specifica SAE Aerospace Material Specification che copre barre, fucinature e scorte per forgiatura in Ti-6Al-4V per applicazioni aerospaziali critiche; impone controlli di processo più stringenti e requisiti di tracciabilità allineati ai sistemi di qualità AS9100. I team di approvvigionamento aerospaziale specificano tipicamente AMS 4928; i team di approvvigionamento industriale possono accettare ASTM B381.
Quali sono le caratteristiche di lavorabilità e saldabilità della barra forgiata in Ti-6Al-4V?
Il Ti-6Al-4V si lavora a circa il 25–40% del grado di lavorabilità degli acciai da taglio rapido. Pratica raccomandata: utensili affilati in carburo o ceramica, velocità di taglio basse (15–60 m/min), elevati avanzamenti, raffreddamento a inondazione con liquido non clorurato e bloccaggio rigido del pezzo per minimizzare le vibrazioni. La lega è saldabile tramite GTAW (TIG), GMAW (MIG con schermatura inerte) e saldatura a fascio elettronico; tutte le saldature di titanio richiedono il 100% di schermatura con gas inerte sulle superfici anteriore e posteriore per prevenire l'infragilimento da ossigeno/azoto.
La barra forgiata in Ti-6Al-4V Grado 5 può essere utilizzata per impianti medicali?
Il Grado 5 è approvato per applicazioni di impianti chirurgici secondo ASTM F1472 e ISO 5832-3, se prodotto ai livelli di purezza richiesti. Per impianti permanenti portanti (anca, ginocchio, colonna vertebrale), molti chirurghi e progettisti OEM specificano invece il Grado 23 ELI (Ti-6Al-4V ELI, ASTM F136), poiché i suoi limiti inferiori di ossigeno e ferro (O max 0.13%, Fe max 0.25%) producono una maggiore tenacità alla frattura sotto carico fisiologico ciclico. Il Grado 5 è comunemente utilizzato per strumenti chirurgici, abutment dentali e componenti di impianti non permanenti.
Quale documentazione del Certificato di Collaudo (MTC) viene fornita?
Ogni lotto viene fornito con un Certificato di Collaudo (MTC) EN 10204 3.1 che documenta: numero di colata, processo di fusione/forgiatura, composizione chimica tramite ICP-OES e analisi di combustione, risultati delle prove meccaniche (trazione, durezza), conformità agli standard applicabili e firma dell'ispettore. La EN 10204 3.1 richiede che il certificato sia convalidato da un rappresentante di ispezione autorizzato indipendente dal reparto di produzione – lo standard riconosciuto per gli acquisti nel settore aerospaziale e industriale.
Qual è la resistenza alla corrosione del titanio Grado 5?
Il Ti-6Al-4V deve la sua resistenza alla corrosione a un film passivo di ossido stabile di TiO₂ che si riforma spontaneamente in ambienti ossidanti. La lega presenta un'eccellente resistenza all'acqua di mare, alle soluzioni clorurate e alla maggior parte degli acidi organici, ed è classificata per l'uso in cloro umido e diossido di cloro. Non è raccomandata per condizioni anidre (cloro secco, acido nitrico fumante rosso) dove il film passivo non può formarsi; ASTM B265 e NACE MR0175/ISO 15156 forniscono indicazioni sulla qualificazione alla corrosione per ambienti con servizio acido.
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