Grade 5 et Grade 23 sont le même alliage Ti-6Al-4V, mais Grade 23 est la version à très faible teneur en éléments interstitiels (ELI), avec des limites plus strictes en oxygène et en fer. Grade 5 est légèrement plus résistant (895 MPa de résistance à la traction minimale contre 828 MPa pour Grade 23) et moins coûteux. Grade 23 échange cette faible quantité de résistance contre une ténacité à la rupture nettement supérieure, une meilleure durée de vie en fatigue et une meilleure ductilité à basse température. Utilisez Grade 5 pour les pièces structurelles et usinées générales à haute résistance. Utilisez Grade 23 (ELI) lorsque la pièce est critique à la rupture, soumise à la fatigue, utilisée à basse température ou constitue un implant chirurgical selon ASTM F136.
Beiyu Titanium fournit Grade 5 (UNS R56400) selon ASTM B348 et AMS 4928, ainsi que Grade 23 selon ASTM B348 sous UNS R56407 ou selon ASTM F136 sous UNS R56401 pour les matériaux destinés aux implants chirurgicaux. Indiquez le document de contrôle requis, les résultats rapportés et les champs de traçabilité par numéro de coulée dans la demande de prix et la commande; Beiyu confirme le périmètre documentaire convenu dans l’offre.
Spécifier la mauvaise nuance parmi ces deux entraîne des coûts dans les deux cas. Surspécifiez Grade 23 ELI pour une pièce qui ne nécessitait que Grade 5, et vous payez le coût ELI plus élevé pour une ténacité à la rupture que la conception n'utilise jamais. Sous-spécifiez Grade 5 pour une pièce critique en fatigue ou à la rupture, et vous économisez un peu sur le matériau tout en risquant une défaillance initiée par une fissure. L'objectif de cette comparaison est de vous orienter vers la version dont la pièce a réellement besoin.
Il s'agit du même alliage : la différence réside dans les éléments interstitiels
Les deux nuances sont Ti-6Al-4V : du titane avec environ 6 pour cent d'aluminium et 4 pour cent de vanadium. La différence ne réside pas dans les éléments d'alliage, mais dans la limite des éléments interstitiels, principalement l'oxygène, ainsi que du fer :
- Grade 5 (Ti-6Al-4V standard) autorise jusqu'à environ 0,20 pour cent d'oxygène et jusqu'à environ 0,40 pour cent de fer.
- Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) limite l'oxygène à environ 0,13 pour cent et le fer à environ 0,25 pour cent.
ELI signifie Extra Low Interstitial. L'oxygène et le fer ne sont pas des contaminants ici, ce sont des éléments de renforcement délibérés : une teneur plus élevée augmente la résistance mais réduit la ténacité à la rupture et la ductilité. En maintenant leurs teneurs basses, Grade 23 perd un peu de résistance et gagne beaucoup en ténacité. Ce seul compromis explique toutes les décisions de sélection ci-dessous.
Ce que ce compromis vous apporte réellement
| Propriété | Grade 5 | Grade 23 (ELI) |
|---|---|---|
| UNS | R56400 | R56407 (B348); R56401 (F136) |
| Résistance à la traction minimale | 895 MPa | 828 MPa |
| Limite d'élasticité minimale | 828 MPa | 759 MPa |
| Limite d'oxygène (approximative) | 0,20 pour cent | 0,13 pour cent |
| Limite de fer (approximative) | 0,40 pour cent | 0,25 pour cent |
| Ténacité à la rupture | Bonne | Nettement supérieure |
| Fatigue et tolérance aux dommages | Bonne | Meilleure |
| Ductilité à basse température | Bonne | Meilleure |
| Coût relatif | Inférieur | Supérieur |
Les valeurs mécaniques indiquées sont des valeurs minimales de comparaison issues des contextes ASTM cités. La norme applicable, sa révision, la forme du produit et l’état régissent la commande; un document de contrôle commandé rapporte les résultats applicables du contrôle spécifique.
Les chiffres principaux font paraître Grade 5 plus résistant, et il l'est, d'environ 8 pour cent en résistance à la traction minimale. Mais la résistance est rarement la propriété qui entraîne la défaillance d'une pièce en Ti-6Al-4V en service exigeant. Ce sont les fissures. Grade 23 résiste mieux à l'amorçage et à la propagation des fissures, tolère mieux les défauts et conserve mieux sa ductilité à basse température. Lorsqu'une pièce est chargée statiquement et que la résistance est déterminante, Grade 5 l'emporte en coût. Lorsqu'une pièce est soumise à des cycles, à des chocs, utilisée à basse température ou ne doit pas subir de défaillance catastrophique, Grade 23 justifie son coût plus élevé.
Quand utiliser Grade 5
Grade 5 est le Ti-6Al-4V par défaut lorsque la résistance et le coût priment, et que la ténacité à la rupture n'est pas le facteur limitant de conception.
| Lorsque Grade 5 est le bon choix | Ce qui le détermine | Norme habituelle |
|---|---|---|
| Pièces structurelles usinées et supports | Charge statique, sans exigence critique en matière de rupture | ASTM B348 |
| Arbres, éléments de fixation, raccords haute résistance | La résistance prévaut, et non la propagation des fissures | ASTM B348 |
| Usinage aéronautique général | Le plan exige le Grade 5 standard | ASTM B348 ou AMS 4928 |
| Quincaillerie industrielle et marine | Supporte une charge sans fatigue à grand nombre de cycles | ASTM B348 ou B381 |
Si le plan indique Grade 5 et que la pièce n'est pas critique en fatigue ou en rupture, ne passez pas à ELI. Le coût supplémentaire apporte une ténacité que la pièce n'utilisera pas.
Quand utiliser Grade 23 (ELI)
Grade 23 est spécifié lorsque la tolérance aux dommages, la durée de vie en fatigue ou le comportement à basse température priment sur les derniers pour cent de résistance.
| Lorsque Grade 23 ELI est requis | Ce qui le détermine | Norme habituelle |
|---|---|---|
| Implants chirurgicaux et dispositifs médicaux | La ténacité à la rupture et la durée de vie en fatigue sont obligatoires ; la composition chimique ELI est inscrite dans la norme | ASTM F136 |
| Pièces aéronautiques et structurelles critiques vis-à-vis de la rupture | Une fissure ne doit pas entraîner une rupture entre les contrôles | ASTM B348 Grade 23 |
| Composants soumis à la fatigue | Service avec rotation ou charge cyclique | ASTM B348 Grade 23 |
| Service cryogénique et à basse température | ELI conserve une ductilité que Grade 5 standard perd | ASTM B348 Grade 23 |
Pour le matériau destiné aux implants, Grade 23 selon ASTM F136 n'est pas interchangeable avec Grade 5. La norme, la composition chimique et la documentation font partie de l'exigence, et ne constituent pas une option.
Le numéro UNS correct
Pour Ti-6Al-4V ELI, le numéro UNS n'est pas une propriété de la nuance, mais une propriété de la norme citée dans la commande. Deux numéros différents sont tous deux corrects, selon la spécification indiquée dans la commande.
| Norme indiquée dans la commande | Forme | Nuance | UNS sur le certificat |
|---|---|---|---|
| ASTM B348 | Barre et billette | Grade 23 ELI | R56407 |
| ASTM B265 | Plaque, tôle, bande | Grade 23 ELI | R56407 |
| ASTM B381 | Pièces forgées | Grade 23 ELI (F-23) | R56407 |
| ASTM B863 | Fil | Grade 23 ELI | R56407 |
| ASTM F136 | Barre et fil pour implants chirurgicaux | Ti-6Al-4V ELI | R56401 |
| N'importe lequel des éléments ci-dessus | Toutes formes | Grade 5 standard | R56400 |
Cela est important dans la commande et sur le certificat, car un acheteur, un auditeur ou un contrôle douanier vérifie la nuance par rapport à l'UNS, et une incohérence déclenche une alerte lors de la qualification du fournisseur. Citez ensemble la norme et le numéro UNS afin que le certificat indique le numéro attendu par le plan.
Comment spécifier l'une ou l'autre nuance
| Champ de la demande de prix | À indiquer | Pourquoi cela modifie l'offre |
|---|---|---|
| Nuance, UNS et norme | Grade 5 ou Grade 23, le numéro UNS, et ASTM B348, AMS 4928 ou ASTM F136 | Détermine les limites de composition chimique et le certificat applicables |
| Forme et dimensions | Diamètre et longueur pour la barre, épaisseur pour la plaque, dimensions pour les pièces forgées | Détermine le parcours en usine et la chute |
| État | Indiquez l’état et toute exigence de traitement thermique selon le plan, la norme applicable ou la commande | Modifie les propriétés mécaniques et le temps de traitement |
| Périmètre du contrôle | Pour les pièces critiques en rupture ou les implants, indiquez le contrôle par ultrasons et la classe d'acceptation | Ajoute une opération et un coût réels, il ne peut donc pas être supposé |
| Dossier de certificats | Indiquez le type de document de contrôle requis et les résultats rapportés, y compris EN 10204 3.1 lorsqu’il est commandé | Détermine quelle documentation accompagne le matériau |
Indiquer dès le départ le service et l'exigence de fatigue ou de rupture permet de confirmer la bonne version avant l'offre, au lieu de constater après usinage que la mauvaise nuance a été fournie.
Comment Beiyu Titanium fournit Grade 5 et Grade 23
| Forme | Norme | Nuances fournies |
|---|---|---|
| Barre et billette | ASTM B348, AMS 4928 | Grade 5 (R56400), Grade 23 (R56407) |
| Plaque et tôle | ASTM B265 | Grade 5, Grade 23 |
| Pièces forgées | ASTM B381 | Grade 5, Grade 23 |
| Barre et fil pour implants | ASTM F136 | Ti-6Al-4V ELI (R56401) |
Envoyez la fonction de la pièce, la nuance, le numéro UNS, la norme applicable, la forme du produit et le périmètre requis du document de contrôle. Beiyu confirme la voie disponible, les champs de traçabilité et les résultats d’essai rapportés dans l’offre avant la libération de la commande.
Guides et outils associés
- Titane de qualité médicale (ASTM F136, Grade 23 ELI)
- Nuance de titane pour l'eau de mer et les applications marines
- Outil de sélection des nuances de titane
Détails des spécifications avec sources
L'écart de composition chimique est plus important que les lignes d'oxygène et de fer habituellement citées. ASTM B348 Tableau 1 abaisse également le plafond d'azote de 0,05 pour cent pour Grade 5 à 0,03 pour cent pour Grade 23 et le plafond d'hydrogène de 0,015 à 0,0125 pour cent, de sorte que les quatre contrôles des éléments interstitiels se resserrent ensemble dans la version ELI. L'allongement ne les distingue pas, puisque B348 fixe un minimum de 10 pour cent en 4D pour les deux nuances, raison pour laquelle un contrôleur à réception distingue les deux à partir de l'analyse de coulée déclarée plutôt que de la ligne de ductilité du certificat.
Une ligne d'acceptation va dans l'autre sens : ASTM B348 exige une striction minimale de 25 pour cent pour une barre Grade 5 recuite mais de 15 pour cent pour une barre Grade 23 recuite, de sorte qu'un plan exigeant 25 pour cent pour une barre ELI dépasse la norme et doit figurer dans la commande comme exigence supplémentaire. Les équivalents aéronautiques sont SAE AMS 4928 pour les barres et pièces forgées de nuance standard recuites et AMS 4930 pour ELI recuit, tandis que ASTM F136 indique des minimums de 860 MPa de résistance à la traction et 795 MPa de limite d'élasticité pour les barres d'implant dans des sections de 4.75 à moins de 44.45 mm.