4級チタン丸棒

グレード4の商業用純チタン丸棒は、最高強度のCPチタングレードであり、ASTM B348/B348M-25およびAMS 4921に準拠して供給され、EN 10204 3.1に準拠したトレーサブルな工場試験証明書が付属しています。 直径範囲は6～300 mmで、鍛造仕上げ、旋削仕上げ、または研削仕上げの状態で提供されます。代表的な用途としては、化学プロセス機器、船舶用構造部品、および医療機器の製造などが挙げられ、これらは酸化腐食環境下において、合金添加を行わずに実証済みの耐食性が求められる分野です。.

主な仕様

グレード4チタンの化学組成と機械的特性

グレード4チタン（UNS R50700）は、4つの商業用純チタン（CP）グレードの中で最も強度が高く、その高い強度は主に、許容酸素含有量が高いことに起因しています。許容酸素含有量は最大0.40 wt%であり、グレード2の0.25 wt%を上回っています。 以下のすべての成分限界値は、ASTM B348/B348M-25に準拠しています。.

化学成分（ASTM B348/B348M-25、グレード4）

酸素は、商業用純チタンの主要な固溶強化元素です。グレード4における酸素含有量の上限が、グレード1～3との主な違いであり、その高い降伏強度のメカニズムとなっています。.

機械的特性（ASTM B348/B348M-25、グレード4、焼きなまし）

物理的性質

製造基準および品質関連文書

グレード4のチタン丸棒は、複数の国際規格に基づいて製造・認証されており、世界中の航空宇宙、医療、および産業分野の調達部門が直接参照することができます。.

適用規格の相互参照

質の高いドキュメントの提供

各出荷品には、EN 10204 3.1 規格に基づく工場試験証明書（MTC）が添付されており、そこには以下の事項が記載されています：

• ヒート番号およびロット追跡可能性
• 化学分析結果と規格限界値の比較
• 機械的試験結果（引張強さ、降伏強さ、伸び）とASTM B348の最低基準値との比較
• 寸法および目視検査の確認
• 材料メーカーの署名権限者

ご注文の際、ご要望に応じて、第三者機関による検査（SGS、ビューロー・ベリタス、インターテック）および追加書類（DFARS準拠証明書、原産地証明書）をご用意いたします。.

取り扱い可能な形状、サイズ範囲、および表面状態

グレード4のチタン丸棒は、試作から大量生産に至るまでのあらゆるニーズに対応できるよう、幅広い寸法範囲で在庫を確保し、製造しています。.

寸法範囲

利用可能な断面形状

• 丸棒（最も一般的；本仕様）
• フラットバー（厚さ 2～200 mm、幅 6～250 mm）
• 角棒（辺の長さ 6～200 mm）
• 六角棒（内接直径 6～150 mm）

表面状態と仕上げの選択肢

許容基準

寸法公差は、デフォルトでASTM B348の要件に準拠しています。研削仕上げおよび旋削仕上げの製品については、ISO 286-2に準拠したより厳しいh9/h11公差も選択可能です。航空宇宙および医療用途向けのカスタム公差については、受注審査の際に確認いたします。.

グレード4 CPチタン丸棒の産業用途

グレード4チタンは、商業用純チタングレードの中で最高の強度を備え、この材料特有の耐食性、低密度（4.51 g/cm³）、および生体適合性を兼ね備えています。 こうした特性から、グレード2では構造上の余裕が不足し、合金化されたグレード5ではコストが高すぎるか、あるいは医学的に推奨されない場合において、グレード4チタンは最適なCPグレードとして選ばれています。.

化学プロセス・石油化学
塩化物、硫酸、硝酸、および有機酸が存在する環境下で使用されるポンプシャフト、撹拌機部品、バルブ本体、および締結部品用の丸棒。グレード4は、316Lステンレス鋼が孔食や隙間腐食を起こすような酸化環境下でも、確かな性能を発揮します。.

マリン＆オフショア・エンジニアリング
構造用締結部品、プロペラシャフト部品、海底用ハードウェア、および海水冷却システム部品。チタンは、塩素を含む海水中で生物付着による腐食が加速される現象の影響を受けないため、長期間使用される洋上設備に最適な材料となっています。.

医療機器および手術器具
ASTM F67およびISO 5832-2に準拠して製造された骨用スクリュー、歯科用アバットメント、器具ハンドル、およびインプラント隣接部品。グレード2では得られない、より高い降伏強度が求められる場合、合金元素を添加することなく、グレード4が指定される。.

航空宇宙構造物および油圧システム
鋼材に比べて軽量化が不可欠であり、かつ使用環境の都合上アルミニウム合金の使用が不可能な場合における、機体ブラケット、油圧継手本体、および構造用締結部品。棒材および鍛造品の調達については、AMS 4921の適用対象となる。.

電気化学・塩素アルカリ装置
塩素製造および電気めっき施設における電極基板、セルフレーム、および集電体。この分野では、強酸化性電解液中におけるチタンの不動態化特性と（白金族金属のコーティングを施した際の）電気伝導性が広く活用されている。.

海水淡水化・水処理
多段フラッシュ（MSF）および逆浸透（RO）式海水淡水化プラントにおける熱交換器チューブ、ポンプインペラ、およびバルブトリム。高温下における塩水、次亜塩素酸塩、およびブラインに対する耐性が、選定の主な決定要因となる。.

グレード4対グレード2のチタン — 適切なCPグレードの選定

ASTM B348で規定されている4種類の商業用純チタングレードのうち、グレード2および4が工業用棒材の調達量の大部分を占めています。これら2つのグレードの選択は、必要な強度余裕と、加工時に求められる冷間成形性の程度によって決まります。.

CPチタンのグレード比較（ASTM B348）

グレード2ではなくグレード4を指定すべき場合

• グレード2の引張強さ（UTS）345 MPaでは不十分な構造用耐力部材
• 重量比で約60%に相当する、焼鈍オーステナイト系ステンレス鋼（304/316）と同等の強度が求められる用途
• Ti-6Al-4V（グレード5）を使用することで不要な合金元素が混入してしまう状況――特にインプラントに隣接する医療用部品において重要
• （加工硬化されたCPグレードのように延性がほぼゼロであるのとは異なり、ある程度の冷間加工性が依然として求められる）加工済みアセンブリ

2年生の方が依然として良い選択である場合

• 薄肉チューブ、板金部品、または大規模な冷間成形を必要とする部品
• グレード2に比べてグレード4の強度向上がわずかなものの、そのわずかな延性と成形性の低下を正当化できないような環境

グレード4チタン棒の加工性および溶接性

加工性

グレード4 CPチタンは、標準的なチタン切削手順に従えば、従来の設備でも問題なく加工できます。 その被削性指数は、快削鋼（AISI B1112 = 100%）を基準として約28%であり、酸素および鉄の含有量が高いため、グレード2（約40%）よりも低くなっています。主な指針：

• 切削速度： 超硬工具を用いた旋削の場合、45～100 m/min。小径や断続切削の場合は、この速度を下げて調整してください。
• 工具： 切れ味が鋭く、正前角の超硬合金または高速度鋼（HSS）製インサートを使用すること。摩耗した工具の使用は避けること。チタンは摩擦により急速に加工硬化するため。
• 冷却水： 熱の蓄積や工具の溶着を防ぐため、すべての作業工程において冷却液（水溶性オイル）を循環させてください。
• チップ制御： チタンは糸状の切りくずを発生させるが、切りくず防止用の形状により絡まりが軽減される
• 運用： 旋削、フライス加工、穴あけ、研削のすべてが可能。複雑な形状の加工には、放電加工（EDM）も選択肢の一つとなる。

グレード5（Ti-6Al-4V）と比較すると、グレード4のCPチタンは、硬化を招く合金元素が含まれていないため、加工がやや容易ですが、いずれのグレードにおいても、工具の選定や冷却管理には同様の細心の注意を払う必要があります。.

溶接性

グレード4のチタンは、ガスタンタルクアーク溶接（GTAW/TIG）によって容易に溶接可能であり、これはCPチタン棒材と継手、あるいは棒材とプレートの接合において標準的な接合プロセスとなっています。.

• シールドガス： 99.995%純度のアルゴン（グレード5.0）をトーチ側およびパージ側の両方に使用すること。酸素汚染が約50 ppmを超えると、変色や脆化が生じる。
• 接合部の色基準： 溶接ビードの色は、明るい銀色から淡い麦わら色であるべきです。青、灰色、または白への変色は、シールドが不十分であることを示しています。
• 溶加材： マッチンググレードの溶接部にはERTi-4（AWS A5.16）を適用する。溶接部の延性が強度のマッチングよりも優先される場合は、ERTi-2を使用してもよい。
• 溶接後の処理： ほとんどの環境において、CPグレードには通常必要とされませんが、疲労強度が重要な航空宇宙用部品については、真空または不活性雰囲気下で480～595°Cの応力除去処理が施されます。
• 異種金属の溶接： グレード4は、冶金学上の大きな懸念なくグレード2およびグレード3と接合できます。グレード5との接合も可能ですが、溶接部における強度の不一致について技術的な検討が必要となります。

よくある質問

グレード2とグレード4のチタンの違いは何ですか？

いずれも意図的な合金添加を行っていない商業用純チタン（CP）です。グレード4（UNS R50700）は、許容される酸素および鉄の含有量が高く、最小引張強度はグレード2の345 MPaに対し、550 MPaとなっています。 その代償として、伸びが低下し（15%対20%の最小値）、成形性もわずかに劣ります。グレード2は薄肉チューブやシート用途で主流であり、グレード4は構造的余裕が主な選定基準となる場合に採用されます。.

ASTM B348 グレード4の機械的特性の最低基準はどのようなものですか？

ASTM B348/B348M-25 に基づき、グレード 4 の焼鈍棒は、以下の要件を満たさなければならない：引張強さ ≥ 550 MPa (80 ksi)、 0.2% 降伏強度 ≥ 480 MPa (70 ksi)、4Dゲージ長における伸び ≥ 15%、および断面積減少率 ≥ 25%。 これらの値は、各出荷に添付されるEN 10204 3.1 工場試験証明書において検証され、記載されています。.

グレード4のチタンは、医療用インプラントに適していますか？

はい。グレード4 CPチタンは、ASTM F67（外科用インプラント用途の非合金チタンに関する標準仕様）およびISO 5832-2において明示的に規定されています。 その生体適合性および骨統合性は、整形外科および歯科用途において十分に確立されています。より高い疲労強度が要求される場合（例：荷重を受ける整形外科用インプラント）、通常は代わりにTi-6Al-4V ELI（グレード23、ASTM F136）が好まれます。.

グレード4のチタン丸棒は溶接できますか？

グレード4のチタンは、溶接性が良好と分類されています。ERTi-4溶加線（AWS A5.16）を用いたガスタンタルクアーク溶接（GTAW/TIG）が標準的な溶接方法です。 トーチ側およびパージ側の両方で、適切な不活性ガスシールド（99.995% Ar）が必須である。酸素混入が約50 ppmを超えると、脆化を引き起こす。 電子ビーム溶接（EBW）およびプラズマアーク溶接（PAW）は、高精度な航空宇宙部品の製造に使用される。.

出荷時にはどのような工場検査証明書が添付されますか？

すべての材料には、製造ロットに遡及可能なEN 10204 3.1規格の工場試験証明書（MTC）が付属しています。この証明書には、ASTM B348の要件に基づく化学成分、機械的試験結果、および寸法検査の結果が記載されています。 ご要望に応じて、第三者立会い検査（SGS、ビューローベリタス、インターテック）および補足書類（DFARS、原産国）もご用意可能です。.

最小発注数量（MOQ）と一般的な納期はどのくらいですか？

最小注文数量および納期は、直径、仕上げ状態、在庫状況によって異なります。標準在庫の直径（通常10～80 mm、圧延仕上げ／酸洗い仕上げ）については、3～7営業日以内に出荷可能です。 特注寸法、より厳しい公差、または特定の仕上げ条件（研削、旋削）の場合は、通常、3～6週間の生産リードタイムがかかります。確定見積もりをご希望の場合は、直径、長さ、数量、および必要な規格を営業チームまでご連絡ください。.

どのような直径および長さの公差がありますか？

標準公差は、直径および真直度についてASTM B348の要件に準拠しています。研削および旋削加工済みの棒材については、ISO 286-2に準拠したh9/h11公差の製品をご用意しています。精密加工や医療用途向けのより厳しい公差にも対応可能であり、注文確認の段階で確定されます。.

化学プラントでの使用において、グレード4チタンと316Lステンレス鋼を比較するとどうでしょうか？

グレード4チタンは、塩化物を含む環境、酸化性酸（硝酸、クロム酸）、および混合酸環境において、316Lステンレス鋼よりも著しく優れた耐食性を発揮します。316Lが影響を受けやすい海水や塩水においても、孔食や隙間腐食の影響を受けません。 密度は316Lの約57%（4.51 g/cm³ 対 7.99 g/cm³）であり、回転部品や高温環境下で使用される部品の軽量化を可能にします。1キログラムあたりの材料コストは高くなりますが、過酷な環境下での耐用年数の差により、通常は総所有コスト（TCO）の面で有利となります。 腐食性が中程度である場合や、常温の淡水環境での使用においては、316Lの方が依然として経済的な選択肢となります。.