Grau 5 Barra de Titânio Plana (Ti-6Al-4V)

Grau 5 Barra de Titânio Plana (Ti-6Al-4V)

Grau 5 barra plana de titânio (Ti-6Al-4V / UNS R56400) conforme ASTM B348 e AMS 4928, fornecida na condição de recozimento com Certificado de Ensaio de Fábrica EN 10204 3.1 como padrão. Condição STA (AMS 4965 / AMS 4967) disponível mediante solicitação.

  • Material: Ti-6Al-4V (Grau 5), UNS R56400 / DIN 3.7165 / TC4
  • Normas: ASTM B348 / AMS 4928; ASTM F1472 (médico); ISO 5832-3 disponível
  • Espessura: 3–80 mm | Largura: 20–200 mm | Comprimento: até 6.000 mm
  • Estado: Recozido (padrão); STA 140–170 ksi mediante solicitação
  • Tolerância: ASTM B348 Tabela 10 (laminação a quente); acabamento a frio ±0,05 mm disponível
  • MTC: EN 10204 3.1 incluído | Inspeção UT / PT disponível

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Ti-6Al-4V (UNS R56400, DIN 3.7165) é a liga de titânio mais amplamente especificada, representando aproximadamente 50% do consumo global de titânio. A barra plana Grau 5 na condição de recozimento oferece um resistência à tração mínimo de 130 ksi (895 MPa) e uma relação resistência-peso aproximadamente 3× superior à do aço estrutural, tornando-se o material de referência para suportes estruturais aeroespaciais, blanks para implantes médicos, equipamentos para processamento químico e componentes estruturais marinhos.

O material é fornecido conforme ASTM B348 (barras e tarugos) ou AMS 4928 (barras recozidas e forjados), com Certificado de Ensaio de Fábrica EN 10204 3.1 incluído como padrão. As condições recozida e solubilizada e envelhecida (STA) estão ambas disponíveis.

Especificações rápidas

A barra plana de titânio Grau 5 (Ti-6Al-4V) está em conformidade com os parâmetros da tabela abaixo; todos os valores são mínimos ou intervalos conforme a norma referenciada, salvo indicação em contrário.

Parâmetro Valor
Grau do material Grau 5 / Ti-6Al-4V / UNS R56400 / DIN 3.7165 / TC4
Normas Primárias ASTM B348 (barra e tarugo); AMS 4928 (recozido); AMS 4965 / AMS 4967 (STA)
Normas adicionais ASTM F1472 (médico); ISO 5832-3 (implante cirúrgico); MIL-T-9047 / AMS-T-9047
Estado Recozido (padrão); STA disponível mediante solicitação
Faixa de Espessura 3 mm – 80 mm (0,118″ – 3,15″)
Faixa de Largura 20 mm – 200 mm (0,787″ – 7,87″)
Comprimento Até 6 000 mm; disponível em comprimentos à medida
Tolerância Conforme tabela ASTM B348 10 (laminação a quente); tolerâncias mais rigorosas de acabamento a frio disponíveis
Acabamento da superfície Decapado (padrão); polido, anodizado, jateado a pedido
QUANTIDADE MÁXIMA DE ENCOMENDA 1 peça (estoque padrão); corte personalizado aceito
Prazo de execução 3–5 dias úteis (tamanhos em estoque); 7–20 dias úteis (personalizado)
Certificado de ensaio de fábrica EN 10204 3.1 incluída como norma
Sistema de Qualidade Cadeia de suprimentos ISO 9001 / AS9100

Composição química

Composição química do Grau 5 (Ti-6Al-4V) conforme ASTM B348 e AMS 4928 (limites mais rigorosos de AMS 4928 indicados onde diferem):

Elemento Símbolo Mínimo (%) Máximo (%) Máx. AMS 4928
Alumínio Al 5.50 6.75 6.75
Vanádio V 3.50 4.50 4.50
Ferro Fe 0.40 0.30
Oxigénio O 0.20 0.20
Carbono C 0.08 0.08
Nitrogénio N 0.05 0.05
Hidrogénio H 0.015 0.0125
Ítrio Y 0.005
Outros, cada 0.10 0.10
Outros, total 0.40 0.40
Titânio Ti Bal. Bal. Bal.

Nota: O AMS 4928 impõe limites mais rigorosos para Fe (máx. 0,30% vs. 0,40%) e H (0,0125% vs. 0,015%). Aplicações aeroespaciais normalmente especificam AMS 4928 por essas razões.

Propriedades mecânicas

Condição de Recozimento (conforme AMS 4928)

As propriedades mecânicas variam com o tamanho da seção transversal devido a gradientes microestruturais ao longo da espessura em seções maiores.

Seção Transversal (Espessura) resistência à tração Mín limite de escoamento (offset de 0,2%) Mín Alongamento (2″, mín) Redução de Área (mín)
≤ 2.000 pol. (≤ 50,8 mm) 135 ksi / 931 MPa 125 ksi / 862 MPa 10% 25%
> 2.000 – 4.000 pol. (50,8–101,6 mm) 130 ksi / 896 MPa 120 ksi / 827 MPa 10% 25%
> 4.000 – 6.000 pol. (101,6–152,4 mm) 130 ksi / 896 MPa 120 ksi / 827 MPa 10% 20%

Solubilizado e Envelhecido — STA (conforme AMS 4965 / AMS 4967)

O tratamento de solubilização e envelhecimento eleva significativamente a resistência com uma modesta redução na ductilidade. Propriedades típicas de STA para seções de barra plana ≤ 2″:

Imóveis Faixa Típica de STA
Resistência à tração 140–170 ksi (965–1.172 MPa)
Resistência ao escoamento (0,2% offset) 130–150 ksi (896–1.034 MPa)
Alongamento mín de 8–10%
Redução da área mín de 20–25%

A condição STA é tratável termicamente; a resistência máxima atingida depende da espessura da seção e do ciclo de tratamento térmico. Entre em contato com a equipe técnica para especificar a condição requerida.

Propriedades Físicas Adicionais

Imóveis Valor Referência
Densidade 4,43 g/cm³ (0,160 lb/in³) ASTM B311
Módulo de elasticidade 114 GPa (16.500 ksi)
Coeficiente de Poisson 0.31
Condutividade térmica 6,7–7,2 W/(m·K) a 20°C
Coeficiente de expansão térmica 8,8 µm/(m·°C) (0–100°C)
Gama de fusão 1.604–1.660°C (2.920–3.020°F)
Capacidade térmica específica 526 J/(kg·K)

Visão Geral Técnica

Grau 5 titânio (Ti-6Al-4V) é uma liga alfa-beta (α+β) na qual o alumínio estabiliza a fase alfa e o vanádio estabiliza a fase beta, produzindo uma microestrutura de dupla fase que equilibra resistência, ductilidade e estabilidade térmica até 315°C (600°F).

A resistência à corrosão da liga deriva de um filme passivo de óxido de titânio (TiO₂) de formação espontânea e autocicatrizante. Esse filme oferece resistência excepcional à água do mar, ácidos oxidantes, meios clorados (aquosos) e ambientes alcalinos. A degradação limita-se a ácidos redutores em alta concentração (HCl concentrado, H₂SO₄ acima de concentrações limite) e cloro gasoso anidro. O risco de fratura por corrosão sob tensão (SCC) é baixo em serviço aquoso; a fragilização por hidrogênio exige que o teor de hidrogênio seja mantido ≤ 150 ppm durante o processamento e o tratamento térmico.

A barra plana é produzida principalmente por laminação a quente ou forjamento a partir de lingote refundido a arco a vácuo (VAR) ou fundido em forno de feixe de elétrons (EB). A barra plana laminada a quente apresenta excelente plasticidade e é adequada para conformação, estampagem ou soldagem subsequentes. A barra plana acabada a frio alcança tolerâncias dimensionais mais estreitas (±0,05–0,10 mm de espessura) e melhor acabamento superficial para aplicações de usinagem de precisão. A liga é soldável por GTAW (TIG) e soldagem por feixe de elétrons com proteção por gás inerte; o alívio de tensões pós-soldagem é recomendado. A usinabilidade é comparável ao aço inoxidável austenítico 304/316 — são necessárias velocidades de corte baixas, avanços elevados e fluido de corte não clorado para controlar o encruamento e o desgaste da ferramenta.

Nota sobre piroforicidade: Finos, cavacos e poeira de retificação de titânio podem se inflamar acima de 480°F (250°C). Os resíduos de usinagem devem ser coletados em recipientes metálicos fechados; agentes extintores Classe D são obrigatórios.

Tolerâncias Dimensionais

Barra Plana Laminada a Quente (conforme ASTM B348 Tabela 10)

Largura (pol.) Largura (mm) Tolerância de espessura ≤ 0,500″ Tolerância de espessura > 0,500–1,000″ Espessura Tolerância > 1.000–2.000″
≤ 1.000 ≤ 25.4 ±0,008″ (±0,20 mm) ±0,010″ (±0,25 mm)
> 1.000 – 2.000 25.4 – 50.8 ±0,012″ (±0,30 mm) ±0,015″ (±0,38 mm) ±0,031″ (±0,79 mm)
> 2.000 – 4.000 50.8 – 101.6 ±0,015″ (±0,38 mm) ±0,020″ (±0,51 mm) ±0,031″ (±0,79 mm)
> 4.000 – 6.000 101.6 – 152.4 ±0,015″ (±0,38 mm) ±0,020″ (±0,51 mm) ±0,031″ (±0,79 mm)

Barra Chata Acabada a Frio (conforme ASTM B348)

Faixa de Largura (pol.) Faixa de Largura (mm) Espessura Tolerância
> 0,375 – 1,000 9.5 – 25.4 ±0,002″ (±0,05 mm)
> 1.000 – 2.000 25.4 – 50.8 ±0,003″ (±0,08 mm)
> 2.000 – 3.000 50.8 – 76.2 ±0,004″ (±0,10 mm)
> 3.000 – 4.500 76.2 – 114.3 ±0,005″ (±0,13 mm)

Formas de Produto Disponíveis

Grau 5 (Ti-6Al-4V) barra chata está disponível em quatro rotas de produção, cada uma otimizada para diferentes requisitos a jusante:

Formulário Espessura Típica Largura Típica Principal Vantagem
Barra Chata Laminada a Quente 6,35–50 mm 25–150 mm Formabilidade plástica; adequada para soldagem, estampagem e conformação a quente
Barra Chata Forjada 10–80 mm 30–200 mm Microestrutura densa de grão fino; resistência à tração 950–1.000 MPa típico; estruturas críticas para aeroespacial
Barra Plana Extrudada 5–25 mm Até 100 mm Seção transversal consistente; comprimentos de até 6.000 mm; aplicações de perfil OEM
Barra Plana Acabada a Frio 2,0–25 mm 20–100 mm Tolerância apertada (±0,05–0,10 mm); superfície lisa para usinagem CNC de precisão, componentes médicos

Resistência à corrosão

A barra plana de Ti-6Al-4V mantém taxas de corrosão próximas de zero em água do mar e em muitos meios industriais devido à estabilidade de seu filme de óxido passivo.

resistência à corrosão por Meio

Meio Corrosivo Grau Notas
Água do mar Excelente Taxa de corrosão ≈ nula à temperatura ambiente
Ácido acético Excelente Estável em ampla faixa de concentração
Névoa salina de NaCl Excelente Filme passivo estável
Umidade / condensação Excelente Nenhuma corrosão por pite observada
Sulfuric acid (dilute, <5%) Moderado Dependente da concentração e da temperatura
Hidróxido de sódio (25%) Moderado Taxa ≈ 0,046–0,051 mm/ano a 65,6°C
Ácido clorídrico (2%) Baixa 0,03 mm/ano a 37,8°C
Gás cloro seco Inaceitável Quebra do filme passivo — evitar
HF concentrado Inaceitável Dissolução rápida — evitar

Aplicações

Grau 5 titanium flat bar is specified across six primary industries where the combination of high specific strength, resistência à corrosão, and bio-compatibility is required:

  • Estruturas aeroespaciais — Suportes de estrutura de aeronave, longarinas de asa, quadros de fuselagem, conexões de anteparo, blanks de fixadores (ASTM B348 / AMS 4928; Boeing BMS 7-269 disponível mediante solicitação)
  • Dispositivos médicos — Orthopedic implant blanks, spinal instrumentation, prosthetic components (ASTM F1472; ISO 5832-3; BAIXO TEOR INTERSTICIAL Grau 23 available for fatigue-critical implants)
  • Processamento químico — Defletores de trocadores de calor, revestimentos de vasos de reação, componentes de bomba onde a resistência a cloretos é necessária (ASTM B348)
  • Marine & Offshore — Hardware estrutural submarino, corpos de braçadeiras, fixadores, cascos (desempenho de resistência à corrosão em grau de água do mar)
  • Defense & Space — Componentes de vasos de pressão, carcaças de motores de foguete, invólucros de sistemas de guiagem de mísseis, elementos estruturais de satélites (MIL-T-9047 / AMS-T-9047)
  • Motorsport & High-Performance Engineering — Componentes de suspensão, blanks de bielas, estruturas de gaiola de proteção onde a redução de massa é o fator principal

Grau 5 vs. Grau 23 (Ti-6Al-4V BAIXO TEOR INTERSTICIAL)

Grau 5 and Grau 23 share the same nominal alloy chemistry (Ti-6Al-4V) but differ in interstitial element limits. Grau 23 (Extra Low Interstitial — BAIXO TEOR INTERSTICIAL) specifies lower oxygen, nitrogen, and carbon maxima to improve fracture toughness and fatigue performance in cryogenic and medical applications.

Imóveis Grau 5 (ASTM B348) Grau 23 BAIXO TEOR INTERSTICIAL (ASTM F136)
Oxygen max 0.20% 0.13%
Nitrogênio máx. 0.05% 0.03%
Iron max 0.40% 0.25%
Resistência à tração min 895 MPa (130 ksi) 860 MPa (125 ksi)
Tenacidade à fratura Padrão Superior (menor teor de elementos intersticiais)
Uso principal Aeroespacial, industrial, marítimo Implantes médicos, criogênico, crítico à fratura
Padrão ASTM B348 / AMS 4928 ASTM F136 (surgical implants); ASTM B348 Grau 23 (bar form)

Grau 23 BAIXO TEOR INTERSTICIAL flat bar is available; specify ASTM F136 (surgical implant applications) or ASTM B348 Grau 23 (industrial bar form) at time of inquiry.

Quality Assurance & Certifications

All Grau 5 titanium flat bar is tested and documented prior to shipment. Standard inspection package includes:

  • Análise de composição química conforme ASTM E1456 / ASTM E2371 (ICP-OES), verificando a conformidade com os limites de elementos do ASTM B348 ou AMS 4928
  • Ensaios de propriedades mecânicas conforme ASTM E8 (tração), ASTM E517 (alongamento), confirmando os requisitos mínimos de resistência à tração, limite de escoamento e alongamento
  • Ensaio por ultra-sons (UT) conforme AMS 2631 para barra plana de grau aeroespacial, detectando vazios internos, trincas ou inclusões
  • Ensaio por penetrante líquido (LP) conforme ASTM E165 para detecção de trincas superficiais
  • Inspeção dimensional com instrumentos calibrados, rastreáveis aos padrões NIST
  • EN 10204 3.1 Certificado de ensaio de moagem emitido com cada envio; inclui número de lote, análise química, resultados de testes mecânicos e declaração de conformidade com normas

Sistemas de qualidade: ISO 9001:2015; cadeia de fornecimento de fábrica AS9100 disponível mediante pedido.

Processamento de Valor Acrescentado

Os seguintes serviços de processamento estão disponíveis antes do envio para reduzir o tempo de espera da maquinação subsequente:

  • Corte por serra / cisalhamento to specified length, tolerância ±0.5 mm
  • Corte por jato de água para perfis complexos e aplicações sensíveis ao calor
  • Fresagem CNC / fresagem frontal para espessura próxima da final
  • Perfuração e roscagem (M3–M20, furos passantes, escareados)
  • Tratamentos de superfície: decapagem, polimento mecânico, anodização, jato de areia
  • Inspeção ultrassónica mediante pedido para lotes de qualificação aeroespacial

FAQ

What standard covers Grau 5 titanium flat bar?

Grau 5 titanium flat bar conforms to ASTM B348, que abrange barras e tarugos de titânio e ligas de titânio. A AMS 4928 especifica requisitos adicionais para o estado recozido e é a principal norma de aquisição aeroespacial. A ASTM B265 abrange tiras, chapas e placas — e não produtos de barra. A especificação ASTM B348 ou AMS 4928 garante que os limites corretos de composição química e os requisitos de propriedades mecânicas sejam aplicados à barra plana.

What is the resistência à tração of Grau 5 (Ti-6Al-4V) titanium flat bar?

In the annealed condition per AMS 4928, Grau 5 titanium flat bar achieves a minimum resistência à tração of 135 ksi (931 MPa) for sections ≤ 2″ thick, and 130 ksi (896 MPa) for sections 2–6″ thick. Solution-treated and aged (STA) flat bar per AMS 4965/4967 reaches typical tensile strengths of 140–170 ksi (965–1.172 MPa), dependendo do tamanho da secção e do ciclo de tratamento térmico.

What is the difference between Grau 5 and Grau 23 titanium?

Grau 5 (Ti-6Al-4V, ASTM B348) and Grau 23 (Ti-6Al-4V BAIXO TEOR INTERSTICIAL, ASTM F136) share the same base alloy composition but differ in interstitial limits. Grau 23 specifies lower oxygen (0.13% max vs 0.20%), lower nitrogen (0.03% vs 0.05%), and lower iron (0.25% vs 0.40%). These tighter limits improve fracture toughness and fatigue life, making Grau 23 the standard choice for medical implants and cryogenic structures. Grau 5 is preferred for aerospace, industrial, and marine applications where maximum strength at lower cost is the priority.

A barra plana de Ti-6Al-4V pode ser soldada?

A barra plana de Ti-6Al-4V é soldável por soldadura TIG (GTAW) e soldadura por feixe de eletrões quando se mantém uma proteção de gás inerte (árgon ou hélio). A contaminação atmosférica acima de 260°C (500°F) causa fragilização; é necessária uma purga completa de gás inerte na retaguarda. Recomenda-se o alívio de tensões pós-soldadura a 538–649°C (1.000–1.200°F) durante 1–4 horas, com arrefecimento ao ar. Devem ser evitados fluidos de corte clorados e agentes de limpeza antes e durante a soldadura.

O que significa a condição STA para barra plana de titânio?

STA significa Tratado em Solução e Envelhecido (Solution Treated and Aged), a two-step heat treatment process. The material is first solution-treated above the beta transus temperature, then aged at a lower temperature to precipitate strengthening phases. For Ti-6Al-4V flat bar, STA per AMS 4965 or AMS 4967 produces typical tensile strengths of 140–170 ksi compared to 130–135 ksi in the annealed condition, with a modest reduction in ductilidade. STA material is used where maximum strength is the design driver, such as aerospace fasteners and structural forgings.

What is the density and strength-to-weight ratio of Grau 5 titanium?

Grau 5 titanium has a density of 4,43 g/cm³ (0,160 lb/in³), approximately 56% of the density of steel (7.85 g/cm³) — roughly 45% lighter than structural steel — and 60% of nickel alloys. With a minimum resistência à tração of 895 MPa (annealed), Ti-6Al-4V delivers a specific strength (strength-to-density ratio) of approximately 202 kN·m/kg, mais do que três vezes a do aço carbono estrutural (A36) e aproximadamente comparável às ligas de alumínio de alta resistência, com uma capacidade de temperatura de serviço significativamente superior.

What industries specify Grau 5 titanium flat bar?

Grau 5 titanium flat bar is specified in aerospace (airframe structures, engine components), medical device manufacturing (implant blanks, spinal hardware), chemical processing (corrosion-resistant hardware), marine and offshore engineering (subsea structural components), defense and space (pressure vessels, rocket structures), and high-performance motorsport (lightweight structural members). The alloy accounts for approximately 50% of total global titanium consumption due to its combination of strength, low density, and resistência à corrosão.

Que certificações e documentação acompanham cada encomenda?

Every shipment of Grau 5 titanium flat bar includes an EN 10204 3.1 Certificado de ensaio de moagem com resultados de composição química, dados de testes mecânicos, número do lote e declaração de conformidade com as normas (ASTM B348 ou AMS 4928, conforme especificado). Relatórios de teste ultrassónico, registos de líquidos penetrantes e relatórios de inspeção dimensional estão disponíveis mediante pedido. O material é rastreável desde o lingote até ao produto acabado.

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