グレード5チタン角棒

グレード5チタン角棒（Ti-6Al-4V、UNS R56400）は、航空宇宙、医療、および産業調達において最も広く指定されているチタン合金であり、世界のチタンミル製品消費量の50%以上を占めています。ASTM B348-19およびAMS 4928Tに準拠して製造されており、これらのバーは最小引張強度896 MPa（130 ksi）と密度4.43 g/cm³を兼ね備えています。これは、同等の構造強度を持つ低合金鋼と比較して約45%軽量です。鍛造、熱間圧延、冷間圧延、押出加工のバリアントで、辺の長さが6 mmから150 mmまで利用可能です。EN 10204 3.1ミルテスト証明書は、すべての出荷に標準で付属しています。.

主な仕様

化学組成

ASTM B348-19およびAMS 4928T（UNS R56400）に準拠したグレード5 Ti-6Al-4Vの化学組成限界：

AMS 4928Tは、市販のASTM B348-19規格と比較して鉄と水素の許容限界をより厳しく定めており、これは航空宇宙主要請負業者の追加的な品質要件を反映しています。化学分析は、光放出分光法（OES、ASTM E2594）および燃焼/不活性ガス融解法（炭素：ASTM E1941；水素：ASTM E1447）によって行われます。各ヒートロットはEN 10204 3.1 MTCで認証されます。.

機械的特性

ミル焼鈍状態 — ASTM B348-19 / AMS 4928T

固溶化処理および時効処理 (STA) — AMS 4967

疲労強度 (焼鈍材、平滑棒、R = −1): ASTM E466に基づき10⁷サイクルで約510 MPa。.
破壊靭性 K_IC (焼鈍材): 一般的に55–75 MPa·√m (ASTM E399)。.

物理的性質

技術概要

グレード5チタン（Ti-6Al-4V、UNS R56400）は、高比強度、化学的不活性、多様な熱間・冷間加工性をバランス良く兼ね備えているため、世界で最も広く使用されているチタン合金であり、全てのチタン圧延製品の50%以上を占めています。この合金の二相アルファ・ベータ微細構造（アルミニウムがアルファ相安定化剤、バナジウムがベータ相安定化剤として機能）により、密度4.43 g/cm³で896 MPa（ASTM E8/E8M）の最小引張強度を発揮し、グレード304ステンレス鋼と比較して約1.8倍の比強度を実現しています。.

空気中や水性媒体に触れると瞬時に形成される自己修復性のTiO₂不働態酸化皮膜は、耐食性に優れており、pH 3～11の広いサービスpH範囲で、塩化物含有環境、希薄な還元酸、高温蒸気などにも耐性を発揮します。この耐性は水深3,000mを超える海水中で維持されるため、Ti-6Al-4V角棒は海中構造物、淡水化設備、オフショア用途の機械部品に適格な材料となっています。.

角棒は熱間圧延（10～80mm）または鍛造（20～150mm）によって製造され、AMS 2801の熱処理要件に従い700～785℃で焼鈍後、空冷されます。標準的な溶解方法は真空アーク再溶解（VAR）であり、重要な航空宇宙材料には二重VARが適用されます。航空宇宙グレードの棒材に対しては、ASTM B594（Acceptance Class A）およびAMS 2631に従って超音波探傷検査が実施されます。各ロットには追跡可能な熱番号が割り当てられ、EN 10204 3.1ミル試験証明書に記載されます。.

加工バリエーションと利用可能なサイズ範囲

寸法、構造、表面仕上げの異なる要件に最適化された4つの製造ルートがあります。

すべてのバリアントでカスタムのカットトゥーレングスが可能です。上記の範囲外の非標準断面サイズは、注文確定後製造できます。.

標準インチベースの在庫サイズ

寸法公差 — ASTM B348-19

熱間加工チタン角棒

冷間加工チタン角棒

冷間加工された棒材が冷間加工後に熱処理される場合、ASTM B348-19表12に基づき公差は2倍になります。.

品質保証と認証

チタン合金 Grade 5の角棒は、ISO 9001:2015およびAS9100D品質マネジメントシステムに基づき製造・検査されています。ASTM B348-19およびAMS 4928Tに準拠した標準品質管理には以下が含まれます。

• 化学分析： 各ヒートロットごとにASTM E2594準拠のOES分析、ASTM E1447準拠の不活性ガス融解法による水素分析、ASTM E1941準拠の燃焼法による炭素分析を実施
• 機械的試験： ASTM E8/E8M準拠の引張試験と絞り試験、ASTM E18準拠のロックウェル硬さ試験。ASTM B348-19セクション9に基づき、ロットごとに1回の試験を実施
• 寸法検査： ASTM B348-19表12準拠のCMMによる断面寸法、真直度、直角度の検証
• 超音波探傷検査（航空宇宙向け）： ASTM B594準拠の浸漬式超音波探傷試験、合否クラスA。AMS 2631の要求事項はご要望に応じて対応可能です。
• 材料のトレーサビリティ： VARインゴットから完成した棒材までの完全なヒートロットトレーサビリティ。各ピースにヒート番号を記載。
• 工場試験証明書： EN 10204 3.1標準。EN 10204 3.2（第三者立会い）はご要望に応じて対応可能。
• DFARSへの準拠： 米国の防衛調達要件を満たす溶解および製造元の証明書が利用可能です。

航空宇宙関連注文（AMS 4928T、AMS 4967）および医療関連注文（ASTM F1472 / ISO 5832-3）は、検査記録を強化した個別の品質トラベラーで処理されます。.

グレード5チタン角棒の用途

Ti-6Al-4V角棒は、その高い比強度、耐食性、生体適合性が角断面形状で必要とされる様々な産業で指定されています。

航空宇宙および防衛

航空機の構造ブラケット、着陸装置のピンブランク、ファスナーのプリフォーム、ミサイルフィン材、衛星バスハードウェアなど — 896 MPaの最小引張強度と4.43 g/cm³の密度により、高張力鋼やチタンを含まないアルミニウム構造と比較して構造重量を軽減できる用途です。.

医療機器製造

外科用器具のハンドル、整形外科用試験ツールの部品、体外固定フレーム部材、MRI対応構造要素などは、Ti-6Al-4Vの非磁性特性、生理食塩水環境での耐食性、および生体適合性から恩恵を受けます。恒久的な整形外科用インプラントにはグレード23（ASTM F136）が指定されており、グレード5は非インプラントの外科および器具用途に利用されます。.

化学処理装置

塩素環境、硝酸処理、およびオーステナイト系ステンレス鋼が高温で孔食または応力腐食割れを起こすような酸化環境で使用されるバルブ内部、ポンプインペラ、反応器撹拌シャフト、および熱交換器サポート。.

海洋・オフショア工学

ROV構造フレームセクション、水中コネクタブロック、テザー終端ハードウェア、および海水に継続的に浸漬される脱塩システムサポート。周囲温度の自然海水における測定腐食速度は0.01mm/年未満です。.

石油・ガス掘削用ダウンホールツール

市販の純チタンの性能を超える耐食性と機械的強度を必要とする高圧・高温（HPHT）坑井環境向けのツールボディブランク、ドリルカラーの断面、およびパッカー部品。.

モータースポーツおよび高性能自動車

スチールに対する密度優位性（4.43 vs. 7.85 g/cm³）が、測定可能なばね下質量または往復運動質量の低減に貢献するフォーミュラクラスや耐久レースプログラムにおけるエンジンバルブブランク、サスペンションリンクインサート、アンチロールバー部品。.

グレード5とグレード23チタン角棒の比較

グレード23（Ti-6Al-4V ELI、極低介在物、UNS R56401）は、グレード5と同じ公称合金組成を持ちますが、酸素、鉄、水素の最大許容値がより厳しく定められており、特に低温環境や周期荷重を受けるインプラント環境において、破壊靭性と疲労亀裂進展抵抗を向上させます。.

グレード5は、構造、航空宇宙、および産業用途に適しています。グレード23は、恒久的な外科用インプラント（FDA、ISO）の規制遵守が必要な場合や、極低温での優れた破壊靭性が求められる場合に指定されます。.

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？
グレード5はASTMの数字による呼称です。Ti-6Al-4Vは公称組成の指定子であり、「6Al-4V」または「Ti 6-4」は一般的な略称の商標名です。これらすべては、ASTM B348-19およびAMS 4928Tに基づき、約6%のアルミニウム、4%のバナジウム、残りがチタンである同じ合金、UNS R56400を指します。.

グレード5チタン角棒の化学組成は何ですか？
ASTM B348-19によると、Al 5.50–6.75%、V 3.50–4.50%、Fe ≤ 0.40%、O ≤ 0.20%、C ≤ 0.08%、N ≤ 0.05%、H ≤ 0.0150%、Y ≤ 0.005%、その他の元素はそれぞれ ≤ 0.10%、合計 ≤ 0.40%で、残りがチタンです。AMS 4928Tでは、航空宇宙グレードの棒鋼についてFeを ≤ 0.30%、Hを ≤ 0.0125%に制限しています。各ロットは光放出分光法で検証され、EN 10204 3.1 MTCに報告されます。.

チタン棒のASTM B348-19とAMS 4928Tの違いは何ですか？
ASTM B348-19は、チタン棒およびビレットの全38グレードにおける一般商用規格です。グレード5はその広範な仕様内の一つのグレードです。AMS 4928T（SAE航空宇宙材料規格）は、Ti-6Al-4V焼きなまし棒、ビレット、リングに特化しており、追加の航空宇宙要件を含みます。より厳格なFeおよびHの制限、AMS 2631に基づく強制超音波試験、強化された文書化、および主要請負業者承認済み加工業者リスト（ボーイング、GE、サフラン、エアバス）への適合が求められます。グレード5焼きなまし棒に関して、両規格間の機械的特性の最小値およびAl/V組成限界は同一です。.

どのようなサイズのグレード5チタン角棒が入手可能ですか？
熱間圧延棒: 辺10～80mm、長さ最大6,000mm。鍛造棒: 辺20～150mm、長さ最大2,000mm。冷間圧延棒: 辺6～40mm、長さ最大4,000mm。標準インチ在庫は0.25インチ × 0.25インチから4インチ × 4インチまでです。全ての種類でカスタム切断販売が可能で、非標準の断面形状も受注生産できます。.

グレード5チタン角棒はどのような熱処理状態で出荷されますか？
標準の供給条件はミル焼きなまし (MA) で、AMS 2801に基づき700～785℃での焼きなましとそれに続く空冷によって達成されます。AMS 4967に基づいた溶体化処理および時効処理 (STA) 条件 — 最小引張強度1,103 MPa (160 ksi) を実現 — は注文に応じて対応可能です。熱処理条件はEN 10204 3.1ミル試験証明書に記載されます。.

グレード5チタン角棒は溶接できますか？
Ti-6Al-4Vは、ガスタングステンアーク溶接（GTAW/TIG）および電子ビーム溶接（EBW）によって溶接可能です。酸素および窒素による脆化を防ぐため、すべての溶接部表面でアルゴン（純度 ≥ 99.998%、O₂ < 20 ppm）による不活性ガスシールドが必要です。溶接後、700℃で2時間の応力除去を行うと、残留応力分布が改善されます。GTAW用途には、溶加棒AWS A5.16 ERTi-6Al-4Vが推奨されます。.

グレード5 と グレード23 チタンの違いは何ですか？
グレード23（Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401）は、グレード5と比較して酸素含有量（≤ 0.13% vs. 0.20%）と鉄含有量（≤ 0.25% vs. 0.40%）が低く、それに伴い破壊靭性が高くなっています。グレード23は、永久的な整形外科および歯科インプラント（ASTM F136-13 / ISO 5832-3）や、優れた損傷許容度を必要とする極低温用途に指定されています。グレード5は、ELIグレードのより厳格な介在物管理が機能的な利点をもたらさない、航空宇宙構造、産業用ハードウェア、モータースポーツ部品の標準的な選択肢です。.

出荷時にミルシートは同梱されますか？
EN 10204 3.1ミルシートはすべての出荷品に標準で添付されます。MTCには、ヒートごとの化学組成、ロットごとの機械的試験結果、熱処理条件、適用規格、および完全なトレーサビリティのためのヒート/ロット番号が記載されています。EN 10204 3.2（第三者立会い検査）は、原子力、海底、防衛関連、または顧客が義務付けるQAプログラムの要請により利用可能です。.