{"id":4022,"date":"2026-06-01T14:33:21","date_gmt":"2026-06-01T14:33:21","guid":{"rendered":"https:\/\/beiyutitanium.com\/interstitial-elements-titanium-oxygen-nitrogen-hydrogen-carbon\/"},"modified":"2026-09-01T23:51:28","modified_gmt":"2026-09-01T23:51:28","slug":"interstitial-elements-titanium-oxygen-nitrogen-hydrogen-carbon","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/beiyutitanium.com\/de\/interstitial-elements-titanium-oxygen-nitrogen-hydrogen-carbon\/","title":{"rendered":"Interstitielle Elemente in Titan: Wie O, N, H und C Festigkeit und Z\u00e4higkeit steuern"},"content":{"rendered":"

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Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff lagern sich in den L\u00fccken des Titangitters ein, statt Titanatome zu ersetzen, sodass schon einige hundert Teile pro Million Festigkeit und Z\u00e4higkeit st\u00e4rker ver\u00e4ndern als \u00c4nderungen auf Legierungsebene. Es sind die vier Zahlen auf einem Zeugnis, die entscheiden, ob ein Bauteil fest, z\u00e4h, schwei\u00dfbar ist oder im Einsatz rei\u00dft.<\/p>\n

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Die Zeile auf einem Titanzeugnis, die am meisten entscheidet, ist nicht Aluminium oder Vanadium. Es sind die vier kleinen Zahlen darunter: Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff. Sie werden in Hundertstel- und Tausendstelprozent angegeben, sie lassen sich leicht \u00fcberlesen und bestimmen unauff\u00e4llig, ob ein Teil fest, z\u00e4h, schwei\u00dfbar ist oder drei Monate im Betrieb rei\u00dft.<\/p>\n

\"Forged
Interstitielle Elemente in Titan: Wie O, N, H und C Festigkeit und Z\u00e4higkeit steuern<\/figcaption><\/figure>\n

Dies sind die interstitielle Elemente<\/strong>: Atome, klein genug, um in den L\u00fccken des Titangitters zu sitzen, statt Titanatome zu ersetzen. Weil sie das Gitter direkt verzerren, ver\u00e4ndern schon wenige hundert parts per million Eigenschaften, die \u00c4nderungen auf Legierungsebene nicht bewirken w\u00fcrden.<\/p>\n

Reale Zahlen zur Veranschaulichung<\/h2>\n

Hier sind die gemessenen interstitiellen Werte einer aktuellen TC4-(Ti-6Al-4V)-Barrencharge, gepr\u00fcft in einem akkreditierten unabh\u00e4ngigen Labor:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Interstitiell<\/th>\nGemessen<\/th>\nIn ppm<\/th>\nGrade-5-Grenzwert<\/th>\nGrenzwert Grade 23 (ELI)<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Sauerstoff (O)<\/td>\n0.186%<\/td>\n1,860<\/td>\n\u2264 0,20%<\/td>\n\u2264 0,13%<\/td>\n<\/tr>\n
Stickstoff (N)<\/td>\n0.007%<\/td>\n70<\/td>\n\u2264 0,05%<\/td>\n\u2264 0,03%<\/td>\n<\/tr>\n
Kohlenstoff (C)<\/td>\n<0,004%<\/td>\n<40<\/td>\n\u2264 0,08%<\/td>\n\u2264 0,08%<\/td>\n<\/tr>\n
Wasserstoff (H)<\/td>\n<0,0006%<\/td>\n<6<\/td>\n\u2264 0,015%<\/td>\n\u2264 0,0125%<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Diese Charge ist ein sauberes, einwandfreies Grade 5, und ebenso n\u00fctzlich zeigt sie, wo Grade 5 endet. Ihr Sauerstoffgehalt (0,186%) erf\u00fcllt Grade 5 komfortabel, w\u00fcrde jedoch bei Grade 23 nicht bestehen<\/strong>, das den Sauerstoffgehalt auf 0,13% begrenzt. Gleiches Ti-6Al-4V, unterschiedliches interstitielles Budget. Der Unterschied zwischen diesen beiden Graden liegt fast vollst\u00e4ndig in dieser Tabelle.<\/p>\n

Sauerstoff: der wichtigste Festigkeitstr\u00e4ger<\/h2>\n

Sauerstoff ist der wirksamste Hebel bei kommerziellem Titan. Er erh\u00f6ht Streckgrenze und Zugfestigkeit stetig, senkt im Gegenzug jedoch Duktilit\u00e4t, Bruchz\u00e4higkeit und Widerstand gegen Erm\u00fcdungsrisse. Dieser Zusammenhang ist so verl\u00e4sslich, dass die Reintitan-Sorten im Wesentlichen eine Sauerstoffleiter bilden:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Reintitan-Grade<\/th>\nSauerstoff (max.)<\/th>\nWirkung<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Grade 1<\/td>\n0.18%<\/td>\nWeichster, am besten umformbar<\/td>\n<\/tr>\n
Grade 2<\/td>\n0.25%<\/td>\nDie universelle Standardsorte<\/td>\n<\/tr>\n
Grade 3<\/td>\n0.35%<\/td>\nH\u00f6here Festigkeit<\/td>\n<\/tr>\n
Grade 4<\/td>\n0.40%<\/td>\nFesteste Reintitan-Sorte, geringste Duktilit\u00e4t<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Vier “G\u00fcten” desselben kommerziell reinen Titans, die sich \u00fcberwiegend dadurch unterscheiden, wie viel Sauerstoff sie’re enthalten d\u00fcrfen. Sobald Sie dies verinnerlichen, wird ein gro\u00dfer Teil der G\u00fcteauswahl nicht mehr zum Auswendiglernen. (Unsere Leitfaden zum Sortenvergleich<\/a> stellt die vollst\u00e4ndige Leiter dar.)<\/p>\n

Stickstoff und Kohlenstoff: kleine Budgets aus gutem Grund<\/h2>\n

Stickstoff verfestigt Titan noch st\u00e4rker als Sauerstoff, etwa doppelt so wirksam, weshalb Normen ihn eng begrenzen und weshalb er in der untenstehenden Sauerstoff\u00e4quivalent-Formel doppelt eingeht. Seine eigentliche Gefahr ist lokal: Eine stickstoffreiche Zone kann harte, spr\u00f6de TiN-Einschl\u00fcsse (“hard alpha”) bilden, die als Risseinleiter wirken. Niedrig und gleichm\u00e4\u00dfig ist das Ziel; die 70 ppm auf unserem Beispiellos liegen eine Gr\u00f6\u00dfenordnung unter der Grade-5-Obergrenze.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
Interstitiell<\/th>\nAussage des Leitfadens<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Stickstoff<\/td>\nVerfestigt Titan etwa doppelt so stark wie Sauerstoff, weshalb Normen es eng begrenzen<\/td>\n<\/tr>\n
Wasserstoff<\/td>\nBringt keinen Nutzen und kann das Bauteil kosten; gel\u00f6ster Wasserstoff verursacht Wasserstoffverspr\u00f6dung und verz\u00f6gerte, spr\u00f6de Rissbildung<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Kohlenstoff ist der mildeste der vier Bestandteile. Bei normalen Gehalten bewirkt er wenig; erst deutlich oberhalb der Spezifikation bildet er Carbide, die die Duktilit\u00e4t beeintr\u00e4chtigen. Hier mit unter 40 ppm angegeben, ist er unkritisch.<\/p>\n

Das Sauerstoff\u00e4quivalent: eine Zahl f\u00fcr die Festigkeitswirkung<\/h2>\n

Da Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff alle gleichzeitig verfestigen und verspr\u00f6den, fassen Metallurgen sie in einer einzigen Sauerstoff\u00e4quivalent<\/strong>:<\/p>\n

Oeq<\/sub> = %O + 2 \u00d7 %N + 0.67 \u00d7 %C<\/strong><\/p>\n

F\u00fcr unsere Charge: 0.186 + 2(0.007) + 0.67(0.004) \u2248 0.203%<\/strong>. Diese einzelne Kennzahl erfasst die gesamte interstitielle Verfestigung und den gesamten Z\u00e4higkeitsverlust besser als Sauerstoff allein, weshalb bruchkritische und ELI-Spezifikationen sie genau \u00fcberwachen.<\/p>\n

Wasserstoff: derjenige, der ausschlie\u00dflich belastend ist<\/h2>\n

Die anderen drei verschaffen Festigkeit. Wasserstoff verschafft keinen Nutzen und kann das Bauteil kosten. Gel\u00f6ster Wasserstoff verursacht Wasserstoffverspr\u00f6dung<\/strong> und verz\u00f6gerte, spr\u00f6de Rissbildung, manchmal lange nachdem das Teil im Einsatz ist. Er ist auf 150 ppm f\u00fcr Grade 5 und 125 ppm f\u00fcr ELI begrenzt, und gute Praxis h\u00e4lt ihn deutlich niedriger; unter 6 ppm auf diesem Barren.<\/p>\n

Der Haken ist, dass Wasserstoff aufgenommen wird nach<\/em> auch beim Schmelzen: aggressives S\u00e4urebeizen, verunreinigtes Schwei\u00dfen und bestimmte Einsatzumgebungen f\u00fcgen jeweils Wasserstoff hinzu. Ein sauberer Barren ist notwendig, aber nicht ausreichend; Handhabung und Verarbeitung m\u00fcssen ihn sauber halten.<\/p>\n

Wann sich ELI (Grade 23) lohnt<\/h2>\n

Grade 23 ist Ti-6Al-4V mit abgesenkten interstitiellen Elementen: Sauerstoff \u22640,13%, Stickstoff \u22640,03%, engere Grenzen f\u00fcr Eisen und Wasserstoff. Man gibt etwas Festigkeit auf und gewinnt Bruchz\u00e4higkeit, Duktilit\u00e4t und Erm\u00fcdungsverhalten sowie Tieftemperatur- und biologische Vertr\u00e4glichkeit. Es ist in der Regel in drei F\u00e4llen gerechtfertigt:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Anwendung<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Medizinische Implantate, wo Z\u00e4higkeit und Biokompatibilit\u00e4t wichtig sind und das Material nach ASTM F136 bezogen wird; typischerweise als Grade 23 (ELI) Platte<\/a> und Stab.<\/td>\n<\/tr>\n
Bruchkritische Luft- und Raumfahrtstruktur, bei der ein Bauteil so ausgelegt ist, dass es einen Riss toleriert, ohne zu versagen.<\/td>\n<\/tr>\n
Tieftemperatureinsatz, bei dem Titan mit Standard-Interstitialgehalt zu viel Duktilit\u00e4t verliert.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Wenn Ihre Anwendung in keine dieser Kategorien f\u00e4llt, ist Standard Grade 5 in der Regel die richtige und wirtschaftlichere Wahl. Wir liefern beide Ti-6Al-4V (Grade 5)<\/a> und Grade 23 ELI<\/a> mit der Interstitialanalyse auf dem Werkstoffzeugnis, sodass die Wahl anhand von Zahlen getroffen wird und nicht anhand der Sortenbezeichnung.<\/p>\n

FAQ<\/h2>\n
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\nWarum wird der Sauerstoffgehalt von Titan in Prozent angegeben, aber in ppm genannt?<\/summary>\n

Es ist dasselbe, nur unterschiedlich skaliert: 0,18% Sauerstoff entsprechen 1800 ppm. Zeugnisse geben \u00fcblicherweise Prozent an; Ingenieure sprechen oft von ppm, weil die relevanten \u00c4nderungen im Bereich von Hunderten ppm liegen.<\/p>\n<\/details>\n

\nKann man Sauerstoff aus Titan entfernen, wenn der Gehalt zu hoch ist?<\/summary>\n

Praktisch nein. Interstitieller Sauerstoff ist ab dem Schmelzen im Gitter gebunden; man kann ihn nicht herausgl\u00fchen. Deshalb muss er auf der Barrenstufe kontrolliert werden, und deshalb ist das Barrenzertifikat wichtig.<\/p>\n<\/details>\n

\nIst "ELI" eine andere Legierung als Grade 5?<\/summary>\n

Nein, es ist dieselbe Ti-6Al-4V-Chemie mit einer engeren Grenze f\u00fcr interstitielle Elemente (Grade 23). Die Legierungselemente sind nominell identisch; die O\/N\/Fe\/H-Obergrenzen sind niedriger.<\/p>\n<\/details>\n

\nWie best\u00e4tige ich die Interstitialgehalte des Materials, das ich kaufe?<\/summary>\n

Fordern Sie das Werkstoffzeugnis mit der vollst\u00e4ndigen Chemie an, und pr\u00fcfen Sie es gegen die Sorte und<\/em> die Anwendung. Anfrage senden<\/a> mit der ben\u00f6tigten Sorte, Norm und Dokumentation.<\/p>\n<\/details>\n<\/div>\n

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Spezifikationsdetails mit Quellenangabe<\/h2>\n

ASTM weist jedem interstitiellen Element in Titan eine eigene Pr\u00fcfmethode zu, und diese Methode macht die vier auf einem Zeugnis ausgewiesenen Werte zwischen Laboren vergleichbar: Sauerstoff und Stickstoff werden durch Inertgas-Schmelzextraktion bestimmt nach ASTM E1409<\/a>, Wasserstoff durch Inertgas-Schmelzextraktion nach ASTM E1447<\/a>, und Kohlenstoff durch Verbrennungsanalyse nach ASTM E1941<\/a>. Das sind die Methoden, auf die die Titan-Produktnormen f\u00fcr die chemische Analyse verweisen, sodass eine Bestellung, die sie nennt, 3 Methodennormen, die alle 4 Elemente abdecken, im Voraus kl\u00e4rt, wessen Instrument ma\u00dfgeblich ist, wenn eine Nachpr\u00fcfung des K\u00e4ufers vom Werkswert abweicht.<\/p>\n

Beiyu Titanium l\u00e4sst die Analyse der interstitiellen Elemente f\u00fcr jede Produktionscharge in einem externen Werkslabor oder im werkseigenen Labor durchf\u00fchren, 2 Laborwege, und meldet Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff auf dem EN-10204-3.1-Zertifikat f\u00fcr diese Charge. F\u00fcr Arbeiten, bei denen das Budget f\u00fcr interstitielle Elemente der Kern der Bestellung ist, liefert Beiyu ELI Grade 23 \u00fcber 4 Knetformen, Stab, Platte, Rohr und Schmiedeteile, sodass eine Fertigung dieselben Obergrenzen f\u00fcr interstitielle Elemente vom Rohteil bis zum zerspanten Teil halten kann.<\/p>\n

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Technische RFQ senden<\/h2>\n

Geben Sie f\u00fcr Anfragen zur Titangradeauswahl das Gradeziel, die Anforderung an Sauerstoff oder Festigkeit, die Produktform, Abmessungen, Toleranz, Anwendung und Zeugnisanforderung an.<\/p>\n

RFQ-Details senden<\/a><\/p>\n<\/div>\n

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Verwandte Titan-Leitf\u00e4den<\/h2>\n