Grade 5 und Grade 23 sind dieselbe Legierung Ti-6Al-4V; Grade 23 ist jedoch die ELI-Variante mit besonders niedrigen Gehalten an interstitiellen Elementen und engeren Grenzwerten für Sauerstoff und Eisen. Grade 5 weist eine etwas höhere Festigkeit auf (mindestens 895 MPa Zugfestigkeit gegenüber 828 MPa bei Grade 23) und ist kostengünstiger. Grade 23 nimmt eine geringe Festigkeitseinbuße zugunsten einer deutlich höheren Bruchzähigkeit, einer längeren Ermüdungslebensdauer und einer besseren Tieftemperaturduktilität in Kauf. Verwenden Sie Grade 5 für allgemeine hochfeste Strukturteile und spanend bearbeitete Bauteile. Verwenden Sie Grade 23 (ELI), wenn das Bauteil bruchkritisch oder ermüdungsbeansprucht ist, bei niedrigen Temperaturen eingesetzt wird oder ein chirurgisches Implantat nach ASTM F136 ist.
Beiyu Titanium liefert Grade 5 (UNS R56400) nach ASTM B348 und AMS 4928 sowie Grade 23 nach ASTM B348 als UNS R56407 oder nach ASTM F136 als UNS R56401 für chirurgisches Implantatmaterial. Geben Sie das geforderte Prüfdokument, die zu berichtenden Ergebnisse und die Felder zur Chargenrückverfolgbarkeit in Anfrage und Bestellung an; Beiyu bestätigt den vereinbarten Dokumentationsumfang im Angebot.
Eine falsche Spezifikation in diesem Vergleich führt entweder zu unnötigen Mehrkosten oder zu technischen Risiken. Wird Grade 23 ELI für ein Bauteil spezifiziert, das nur Grade 5 benötigt, zahlen Sie den ELI-Aufpreis für eine Bruchzähigkeit, die die Konstruktion nicht nutzt. Wird dagegen Grade 5 für ein ermüdungs- oder bruchkritisches Bauteil spezifiziert, sparen Sie etwas am Material und riskieren ein rissbedingtes Versagen. Dieser Vergleich soll zu der Variante führen, die das Bauteil tatsächlich benötigt.
Es ist dieselbe Legierung: der Unterschied liegt in den interstitiellen Elementen
Beide Grades sind Ti-6Al-4V: Titan mit etwa 6 % Aluminium und 4 % Vanadium. Der Unterschied liegt nicht in den Legierungselementen, sondern in den Grenzwerten für interstitielle Elemente, vor allem Sauerstoff, sowie für Eisen:
- Grade 5 (Standard-Ti-6Al-4V) lässt einen Sauerstoffgehalt von bis zu etwa 0,20 % und einen Eisengehalt von bis zu etwa 0,40 % zu.
- Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) begrenzt Sauerstoff auf etwa 0,13 % und Eisen auf etwa 0,25 %.
ELI steht für „Extra Low Interstitial“. Sauerstoff und Eisen sind in den maßgebenden Spezifikationen streng begrenzte Begleitelemente: Höhere Gehalte können die Festigkeit erhöhen, zugleich aber Bruchzähigkeit und Duktilität verringern. Durch die niedrigeren Grenzwerte gibt Grade 23 etwas Festigkeit ab und gewinnt an Zähigkeit. Diese Abwägung bestimmt die nachfolgenden Auswahlentscheidungen.
Was der Tausch tatsächlich bringt
| Eigenschaft | Grade 5 | Grade 23 (ELI) |
|---|---|---|
| UNS | R56400 | R56407 (B348); R56401 (F136) |
| Mindest-Zugfestigkeit | 895 MPa | 828 MPa |
| Mindest-Streckgrenze | 828 MPa | 759 MPa |
| Sauerstoffgrenze (ca.) | 0,20 Prozent | 0,13 Prozent |
| Eisengrenze (ca.) | 0,40 Prozent | 0,25 Prozent |
| Bruchzähigkeit | Gut | Deutlich höher |
| Ermüdung und Schadenstoleranz | Gut | Besser |
| Tieftemperatur-Duktilität | Gut | Besser |
| Relative Kosten | Niedriger | Höher |
Die gezeigten mechanischen Werte sind minimale Vergleichswerte aus den zitierten ASTM-Zusammenhängen. Die maßgebliche Norm, Revision, Produktform und der Zustand regeln die Bestellung; ein bestelltes Prüfdokument berichtet die anwendbaren spezifischen Prüfergebnisse.
Die Kennwerte auf den ersten Blick lassen Grade 5 fester erscheinen; bei der Mindestzugfestigkeit liegt er tatsächlich rund 8 % höher. Bei anspruchsvollen Bauteilen aus Ti-6Al-4V ist die Festigkeit jedoch selten die Eigenschaft, die zum Versagen führt. Entscheidend sind Risse. Grade 23 widersteht Rissbildung und Risswachstum besser, ist fehlertoleranter und behält seine Duktilität bei Kälte besser bei. Bei statischer Belastung und einer festigkeitsbestimmten Auslegung ist Grade 5 wirtschaftlicher. Wird ein Bauteil zyklisch oder schlagartig belastet, kalt betrieben oder darf es nicht katastrophal versagen, rechtfertigt Grade 23 die höheren Kosten.
Wann Grade 5 einzusetzen ist
Grade 5 ist das Standard-Ti-6Al-4V überall dort, wo Festigkeit und Kosten führend sind und Bruchzähigkeit nicht der begrenzende Konstruktionsfaktor ist.
| Wo Grade 5 die richtige Wahl ist | Was darüber entscheidet | Übliche Norm |
|---|---|---|
| Bearbeitete Strukturteile und Halterungen | Statische Last, kein bruchkritischer Einsatz | ASTM B348 |
| Wellen, Verbindungselemente, hochfeste Formstücke | Die Festigkeit ist maßgeblich, nicht das Risswachstum | ASTM B348 |
| Allgemeine Luftfahrt Zerspanung | Zeichnung fordert Standard-Grade 5 | ASTM B348 oder AMS 4928 |
| Industrie- und Marinebeschläge | Trägt Last ohne Hochzyklus-Ermüdung | ASTM B348 oder B381 |
Wenn die Zeichnung Grade 5 angibt und das Teil nicht ermüdungs- oder bruchkritisch ist, nicht auf ELI aufrüsten. Die Mehrkosten kaufen Zähigkeit, die das Teil nicht nutzen wird.
Wann Grade 23 (ELI) einzusetzen ist
Grade 23 wird spezifiziert, wo Schadenstoleranz, Ermüdungslebensdauer oder Tieftemperaturverhalten wichtiger sind als die letzten Prozent an Festigkeit.
| Wo Grade 23 ELI erforderlich ist | Was darüber entscheidet | Übliche Norm |
|---|---|---|
| Chirurgische Implantate und Medizinprodukte | Bruchzähigkeit und Ermüdungslebensdauer sind verpflichtend; die ELI Chemie ist in der Norm festgeschrieben | ASTM F136 |
| Bruchkritische Luftfahrt- und Strukturteile | Ein Riss darf zwischen den Prüfungen nicht zum Versagen führen | ASTM B348 Grade 23 |
| Ermüdungsbeanspruchte Komponenten | Rotierender oder zyklisch belasteter Einsatz | ASTM B348 Grade 23 |
| Kryogener und Tieftemperatureinsatz | ELI behält Duktilität, die Standard-Grade 5 verliert | ASTM B348 Grade 23 |
Bei Implantatmaterial ist Grade 23 nach ASTM F136 nicht mit Grade 5 austauschbar. Die Norm, die Chemie und die Dokumentation sind Teil der Anforderung, keine Option.
Die korrekte UNS-Nummer
Bei Ti-6Al-4V ELI ist die UNS Nummer keine Eigenschaft der Güte, sondern eine Eigenschaft der in der Bestellung zitierten Norm. Zwei unterschiedliche Nummern können beide korrekt sein, abhängig davon, welche Spezifikation in der Bestellung genannt wird.
| Norm auf der Bestellung | Form | Güte | UNS auf dem Zeugnis |
|---|---|---|---|
| ASTM B348 | Stangen und Knüppel | Grade 23 ELI | R56407 |
| ASTM B265 | Platte, Blech, Band | Grade 23 ELI | R56407 |
| ASTM B381 | Schmiedeteile | Grade 23 ELI (F-23) | R56407 |
| ASTM B863 | Draht | Grade 23 ELI | R56407 |
| ASTM F136 | Stab und Draht für chirurgische Implantate | Ti-6Al-4V ELI | R56401 |
| Jede der oben genannten | Alle Formen | Grade-5-Norm | R56400 |
Dies ist sowohl für die Bestellung als auch für das Zertifikat relevant, denn ein Käufer, ein Auditor oder eine Zollprüfung verifiziert die Güte anhand der UNS-Nummer, und eine Abweichung führt bei der Lieferantenqualifizierung zu einer Beanstandung. Nennen Sie Norm und UNS-Nummer gemeinsam, damit das Zertifikat die von der Zeichnung erwartete Nummer angibt.
So spezifizieren Sie einen der beiden Grade
| Anfragefeld | Was anzugeben ist | Warum es das Angebot verändert |
|---|---|---|
| Grade, UNS und Standard | Grade 5 oder Grade 23, die UNS-Nummer, und ASTM B348, AMS 4928 oder ASTM F136 | Legt fest, welche Chemiegrenzwerte und welches Zeugnis gelten |
| Form und Abmessungen | Durchmesser und Länge für Stab, Dicke für Platte, Abmessungen für Schmiedeteile | Bestimmt den Fertigungsweg im Werk und den Verschnitt |
| Zustand | Geben Sie den Zustand und etwaige Wärmebehandlungsanforderungen aus Zeichnung, maßgeblicher Norm oder Bestellung an | Verändert mechanische Eigenschaften und Verarbeitungszeit |
| Prüfumfang | Für bruchkritische Teile oder Implantatteile Ultraschallprüfung und Abnahmeklasse angeben | Fügt einen realen Arbeitsschritt und Kosten hinzu und kann daher nicht vorausgesetzt werden |
| Zertifikatspaket | Geben Sie den erforderlichen Prüfdokumenttyp und die berichteten Ergebnisse an, einschließlich EN 10204 3.1, sofern bestellt | Bestimmt, welche Dokumentation mit dem Material versendet wird |
Die vorab erfolgte Angabe der Beanspruchung sowie der Ermüdungs- oder Bruchanforderung ermöglicht es, die richtige Variante bereits vor der Kalkulation zu bestätigen, statt erst nach der Zerspanung festzustellen, dass die falsche Güte geliefert wurde.
Wie Beiyu Titanium Grade 5 und Grade 23 liefert
| Form | Norm | Gelieferte Güten |
|---|---|---|
| Stangen und Knüppel | ASTM B348, AMS 4928 | Grade 5 (R56400), Grade 23 (R56407) |
| Platte und Blech | ASTM B265 | Grade 5, Grade 23 |
| Schmiedeteile | ASTM B381 | Grade 5, Grade 23 |
| Implantatstab und -draht | ASTM F136 | Ti-6Al-4V ELI (R56401) |
Geben Sie Einsatzzweck, Güte, UNS-Nummer, maßgebliche Norm, Produktform und erforderlichen Prüfdokumentumfang an. Beiyu bestätigt die verfügbare Route, Rückverfolgbarkeitsfelder und ausgewiesenen Prüfergebnisse im Angebot vor der Bestellfreigabe.
Verwandte Leitfäden und Werkzeuge
- Medizinisches Titan (ASTM F136, Grade 23 ELI)
- Titan-Grade für Meerwasser- und Marineanwendungen
- Titan-Grade-Auswahlwerkzeug
Spezifikationsdetails mit Quellenangabe
Die Chemielücke ist größer als die üblicherweise angegebenen Sauerstoff- und Eisenwerte. ASTM B348 Tabelle 1 senkt zudem die Stickstoff-Obergrenze von 0,05 Prozent bei Grade 5 auf 0,03 Prozent bei Grade 23 und die Wasserstoff-Obergrenze von 0,015 auf 0,0125 Prozent, sodass sich in der ELI-Version alle vier Grenzwerte für interstitielle Elemente gemeinsam verschärfen. Die Bruchdehnung unterscheidet die beiden nicht, da B348 für beide Güten 10 Prozent minimum bei 4D festlegt, weshalb ein Wareneingangsprüfer die beiden anhand der angegebenen Chargenanalyse unterscheidet, nicht anhand der Duktilitätszeile auf dem Zertifikat.
Eine Abnahmegrenze verläuft in die andere Richtung: ASTM B348 verlangt mindestens 25 Prozent Brucheinschnürung für geglühten Grade-5-Stab, aber nur 15 Prozent für geglühten Grade 23. Eine Zeichnung, die 25 Prozent bei ELI-Stab fordert, geht daher über die Norm hinaus und gehört als Zusatzanforderung in den Auftrag. Die Luftfahrt-Entsprechungen sind SAE AMS 4928 für geglühten Standard-Stab und Schmiedeteile und AMS 4930 für geglühtes ELI, während ASTM F136 nennt Mindestwerte von 860 MPa Zugfestigkeit und 795 MPa Streckgrenze für Implantatstäbe in Querschnitten von 4,75 bis unter 44,45 mm.