グレード5 チタン製六角棒

グレード5のチタン六角棒（Ti-6Al-4V、UNS R56400）は、構造用、航空宇宙用、および医療用途において最も広く指定されているチタン合金であり、高強度と低密度、そして優れた耐食性を兼ね備えています。 ASTM B348-21およびAMS 4928Wに準拠して提供され、EN 10204 3.1に準拠した工場試験証明書が標準で付属しています。.

主な仕様

化学成分 — ASTM B348-21 グレード5 (UNS R56400)

ASTM B348-21に準拠したグレード5チタン（Ti-6Al-4V）は、主合金元素としてアルミニウムを5.50～6.75%、バナジウムを3.50～4.50%含有しており、機械的性能を左右する格子間元素 （酸素、窒素、水素、炭素）には、機械的性能を左右する厳格な制限が設けられている。.

出典：ASTM B348-21、表1、グレード5の成分要件。.

機械的特性

焼なまし状態 — ASTM B348-21 最低要件

焼きなまし状態のグレード5チタン六角棒は、ASTM E8/E8Mに準拠した引張試験により検証された結果、以下のASTM B348-21の最低物性要件を満たすか、それを上回っています。.

溶液処理および時効処理済み（STA）状態 — AMS 4965（STA 棒材および鍛造品）

より高い強度が求められる用途において、STA状態のグレード5チタン六角棒は、AMS 4965（Ti-6Al-4V棒材および鍛造品に関するSTA規格）に基づき、以下の代表的な特性を満たしています。 注：焼鈍材についてはAMS 4928Wが適用され、STA状態についてはAMS 4965が適用されます。.

その他の代表的な物理的特性（焼鈍状態）

ASM Internationalハンドブック第2巻に基づく代表値であり、ASTM B348の最低基準値ではありません。.

利用可能なサイズと公差

標準的なアクロス・フラッツ（AF）サイズ

グレード5のTi-6Al-4V六角棒は、以下の標準的な対辺寸法でご用意しております。特注の対辺寸法や長さについては、お問い合わせください。.

• h9 許容差： 精密研磨仕上げ。ファスナーブランクや厳密な公差が求められる機械加工用途向けに、最高水準の寸法管理を実現
• h11の許容差： 引抜き仕上げまたはミル仕上げ；一般的な構造用および機械加工用素材の標準仕様
• カスタム公差（h8、特殊AF寸法）にも対応可能です。図面を添付の上、見積依頼をご提出ください。

技術概要：Ti-6Al-4V アルファ・ベータチタン

グレード5チタン（Ti-6Al-4V）は、アルファ-ベータ合金であり、世界のチタン消費量の約50%を占めています。この合金は、市販されているチタン棒材製品の中で最高の強度対重量比を実現するとともに、ほとんどの産業環境において完全な耐食性を維持しています。.

この合金の特性は、二相組織に由来しています。アルミニウムによって安定化されたアルファ（α）相は、一般的な使用条件下において、約400°C（750°F）までの耐クリープ性と熱安定性を提供します。 バナジウムによって安定化されたベータ（β）相は、延性を高め、熱処理への応答性を可能にします。 焼なまし状態において、この合金は密度わずか4.43 g/cm³で895 MPaの最小引張強度を達成しており、これはAISI 4340鋼の密度の約57%に相当します（体積あたり43%軽量）。.

六角断面プロファイルは、丸棒に比べて加工および設計上の特定の利点があります。面と面が接する形状により、ファスナーブランクの製造において二次加工を必要とせずに直接クランプが可能となり、六角ソケットやバルブステムの旋削加工における材料のロスを低減し、組立用途において確実な回転防止機能を発揮します。 6 mmから120 mmまでの平らな面間の寸法は、小型のファスナーブランクから大型の構造用コネクタやバルブ本体に至るまで、幅広い用途をカバーしています。.

耐食性は、空気中や水環境において自然発生する、不動態化かつ自己修復性のTiO₂酸化皮膜に由来しています。 グレード5のチタンは、塩素系媒体、海水、およびほとんどの希酸に対する耐食性を有していますが、発煙硝酸、無水塩素、またはフッ化水素酸での使用については、追加の腐食評価を行わない限り推奨されません。.

溶接性：Ti-6Al-4V 六角棒は、AWS D1.9 および適用される航空宇宙用溶接規格に準拠し、GTAW および EBW プロセスによる溶接が可能です。 溶接時には不活性ガスシールドが必要です。構造用途では、540～650°C（1,000～1,200°F）での溶接後応力除去が推奨されます。.

ヘックスバーを選ぶ理由：用途と活用事例

グレード5のチタン製六角棒は、高強度、軽量、耐食性、および六角形状の組み合わせが明確な技術的価値をもたらす6つの主要な用途分野で採用されています。.

航空宇宙 — ファスナーブランクおよび構造用コネクタ

AMS 4928Wに準拠したTi-6Al-4V六角棒は、航空宇宙グレードのチタン製ファスナーブランク、構造用ブラケット、およびコネクタ本体の主要な原料です。六角断面を採用することで、ボルト頭部やナット本体の用途において、丸棒と比較して機械加工時の切削量を最小限に抑えることができます。 適用規格：AMS 4928W、ASTM B348-20、ボーイング BMS 7-323。.

医療機器および手術器具

ISO 5832-3に準拠したグレード5チタン六角棒は、手術器具の本体、骨ネジドライバー、および整形外科用インプラントの試着用部品の製造に使用されます。この材料は生体適合性があり、MRI対応のため非磁性であり、体液による腐食にも耐性があります。 永久インプラント用途では、酸素含有量が低いため、グレード23（Ti-6Al-4V ELI、ASTM F136）が好まれます。.

石油・ガス・化学プロセス

Ti-6Al-4V ヘックスバーは、ステンレス鋼合金では耐食性が不十分な塩素含有ガスやサワーガス環境下で動作するバルブステム、ポンプシャフト、および流量制御部品に指定されています。 一般的な使用温度は約400°C（750°F）ですが、疲労強度が重要な用途では、315°C（600°F）という保守的な設計限界がしばしば適用されます。.

海洋・オフショア工学

チタングレード5の六角棒は、海底用ハードウェア、コネクタ部品、およびROVの構造部材において、海水による腐食や生物付着に対して優れた耐性を発揮します。ステンレス鋼に比べて密度が低いため、海洋施設のトップサイドの重量を軽減することができます。.

高性能自動車およびモータースポーツ

Ti-6Al-4Vの六角棒は、部品1つあたりの軽量化がパフォーマンスに直接影響するモータースポーツ用途において、サスペンション用ファスナー、ショックアブソーバー部品、およびエンジン用ハードウェアに加工されます。この合金は、重要ファスナーに関するFIAおよび各公認団体の材料要件を満たしています。.

産業用・防衛用機器

ヘックスバー材は、防衛および重工業分野において、バルブ本体、精密ドライブシャフト、および兵器用部品のブランク材として供給されています。AMS 4965に準拠した溶体化処理および時効処理（STA）を施した材料は、過酷な荷重がかかる用途において最大の引張強度を発揮します。.

適用される規格および認証

すべてのグレード5 Ti-6Al-4V 六角棒は、以下の規格に準拠して製造および検査されています。出荷のたびに、EN 10204 3.1に準拠した工場検査証明書が添付されます。.

材料規格

ASTM B348とAMS 4928の違い

ASTM B348-21は、工業用、医療用、および一般機械用途のチタン棒材に適用される一般的な商業規格であり、最低限の化学成分および機械的特性を規定しています。 AMS 4928W（SAE航空宇宙材料規格）は、同合金のアネリング状態を規定していますが、特に航空宇宙および防衛用途向けに、AMS 2631Gに基づく超音波検査、より厳しい水素含有量制限、追加の認証書類など、より厳格な試験要件を課しています。 STA状態の材料については、適用される規格はAMS 4965です。AS9100D認定を受けた生産品を調達する際は、AMS 4928W（焼なまし）またはAMS 4965（STA）の認証を要求する必要があります。.

品質およびトレーサビリティに関する文書

よくある質問

グレード5のチタンはTi-6Al-4Vと同じですか？

はい。グレード5とTi-6Al-4Vは、同じ合金を指す2つの名称です。 「Grade 5」はASTM B348で使用されるASTM規格の呼称であり、「Ti-6Al-4V」は公称組成（6%アルミニウム、4%バナジウム）を表し、UNS R56400は統一番号体系（UNS）の識別番号です。 これら3つの呼称はすべて同じ合金を指しており、その欧州材料番号はW.-Nr. 3.7164です（Grade 23 / Ti-6Al-4V ELIを指定する3.7165と混同しないでください）。.

ASTM B348とAMS 4928の違いは何ですか？

ASTM B348-21は、チタン棒材に関する商業用材料規格であり、一般的な工業用途における最低限の化学成分および機械的特性を規定しています。 AMS 4928W (SAE) は、航空宇宙グレードの規格であり、より厳格な試験（より厳格な水素管理、AMS 2631G に基づく超音波検査の義務化、AS9100D のサプライチェーン要件に準拠したトレーサビリティ文書など）が求められる焼鈍処理済みの Ti-6Al-4V を対象としています。 溶体化処理および時効処理（STA）を施した材料については、適用される規格は AMS 4965 です。航空宇宙および防衛関連のプログラムでは通常、AMS 4928W（焼なまし）または AMS 4965（STA）が要求されますが、一般的な産業用途では通常、ASTM B348 が受け入れられます。.

グレード5のチタン六角棒の機械的特性はどのようなものですか？

ASTM B348-21に準拠した焼鈍状態において、 グレード5のチタン六角棒は、引張強さ895 MPa（130,000 psi）以上、降伏強さ828 MPa（120,000 psi）以上、および10%以上の伸びを満たしています。 AMS 4965に準拠した溶体化処理および時効処理（STA）状態では、 引張強度は約1,170 MPa（170,000 psi）、降伏強度は約1,100 MPa（160,000 psi）に達します。STA状態は、最高荷重が要求される航空宇宙用途に使用されます。.

グレード5のチタンにはどのような用途がありますか？

Ti-6Al-4Vの六角棒は、主に航空宇宙用ファスナーのブランクや構造用コネクタ、外科用器具の部品、石油・ガス用バルブステム、海洋・海底用ハードウェア、およびモータースポーツ用サスペンションファスナーの原料として使用されています。 六角断面は、ボルト頭部やナット本体の直接加工（スクラップの最小化）、回転防止アセンブリ、およびバルブステム用途において特に高く評価されています。.

グレード5のチタンは、グレード2よりも強度が高いのでしょうか？

チタングレード5（Ti-6Al-4V）は、グレード2よりも著しく強度が高い。グレード2は商業用純チタンであり、最小引張強度は約345 MPa（50,000 psi）で、耐食性を重視し、かつ負荷が中程度の用途に適している。 グレード5は、焼きなまし状態で最低895 MPaの引張強度を達成しており、これはグレード2の引張強度の約2.6倍に相当します。グレード2は、成形性、溶接性、および永久インプラント用途における生体適合性（グレード23/ELI）の点で依然として優位性を保っています。.

Ti-6Al-4Vの密度はどれくらいですか？

グレード5チタン（Ti-6Al-4V）の密度は4.43 g/cm³（0.160 lb/in³）です。 これは鋼の密度（7.85 g/cm³）の約57%であり、つまりチタンは体積あたりで約43%軽量であり、通常8.1～8.9 g/cm³の範囲にあるニッケル基超合金よりも大幅に軽量です。 この密度の優位性により、この合金は、重量が重要な航空宇宙構造物や回転部品に広く使用されています。.

グレード5のチタン製六角棒は溶接できますか？

Ti-6Al-4Vの六角棒は、ガスタングステンアーク溶接（GTAW）および電子ビーム溶接（EBW）による溶接が可能です。大気汚染を防ぐため、溶接部、熱影響部、および溶接根元に不活性ガス（アルゴンまたはヘリウム）によるシールドを施す必要があります。 構造用途では、540～650°C（1,000～1,200°F）での溶接後応力除去が推奨されます。また、航空宇宙産業におけるファスナー頭部の取り付けには、摩擦溶接も広く用いられています。.

グレード5のチタンは、医療用インプラントに適していますか？

ISO 5832-3に準拠したグレード5のTi-6Al-4Vは、手術用器具のハンドル、試用用インプラント、および非永久的なインプラント本体などの金属製外科用インプラント部品に使用することが承認されています。 組織と直接接触する恒久的な荷重支持用インプラント（股関節・膝関節ステム、骨ネジ）には、酸素含有量が低く、疲労強度が向上していることから、通常、グレード23（Ti-6Al-4V ELI、ASTM F136）が指定されます。いずれのグレードも生体適合性があり、非磁性であるため、MRI対応が可能です。.