Ti-6Al-4V (Gr.5) vs. kommerziell reines Titan: Ein Vergleich

2025,12,19

Die Auswahl des richtigen Titanmaterials ist eine der wichtigsten Entscheidungen für Beschaffungsmanager und Ingenieure in der Luft- und Raumfahrt, der chemischen Verarbeitung und der medizinischen Fertigung. Die Wahl zwischen Titan der Güteklasse 5 (Ti-6Al-4V) und kommerziell reinem (CP) Titan (Klassen 1–4) wirkt sich direkt auf Leistung, Kosten und Projekterfolg aus. Dieser umfassende Leitfaden vergleicht diese beiden Materialfamilien und bietet einen klaren, datengesteuerten Rahmen, der B2B-Käufern dabei hilft, fundierte Beschaffungsentscheidungen für Anwendungen zu treffen, die von Flugzeugzellen bis hin zu Chemietanks reichen.

Die Konkurrenten definieren

Kommerziell reines (CP) Titan (Gr.1, Gr.2, Gr.3, Gr.4)

CP-Titan zeichnet sich durch seinen hohen Titangehalt (typischerweise über 99 %) mit unterschiedlichen Gehalten an Sauerstoff und Eisen als Hauptverunreinigungen aus. Die Sorte steigt mit der interstitiellen Festigkeit: Gr.1 ist die weichste und duktilste, während Gr.4 die höchste Festigkeit unter den CP-Sorten bietet. Seine Hauptvorteile sind hervorragende Korrosionsbeständigkeit , hervorragende Formbarkeit und Schweißbarkeit sowie hervorragende Biokompatibilität . Es ist das Material der Wahl für korrosionskritische, nicht strukturelle oder stark geformte Komponenten. Beispielsweise wird unser CP-Titanblech häufig in Auskleidungen und Wärmetauschern für die chemische Verarbeitung eingesetzt.

Titan der Güteklasse 5 (Ti-6Al-4V, Gr.5)

Grad 5 ist eine Alpha-Beta-Legierung, die aus 6 % Aluminium und 4 % Vanadium besteht. Diese Legierung führt zu einem deutlichen Sprung in der mechanischen Festigkeit – sie ist etwa doppelt so stark wie CP-Titan der Güteklasse 4 – und behält gleichzeitig eine gute Korrosionsbeständigkeit und ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bei. Es hält Dauertemperaturen von bis zu 315 °C stand. Dies macht es zum „Arbeitstier“ für Strukturkomponenten in der Luft- und Raumfahrt, Hochleistungs-Automobilteile und anspruchsvolle Industrieanwendungen. YESINO liefert Titanbleche/-platten der Güteklasse 5 gemäß ASTM B265, einem Eckpfeiler fortschrittlicher Technik.

Head-to-Head: Vergleich der wichtigsten Eigenschaften

In der folgenden Tabelle werden die grundlegenden Unterschiede hervorgehoben, die die Materialauswahl beeinflussen:

Eigentum	Kommerziell reines Titan (z. B. Gr.2)	Ti-6Al-4V (Klasse 5)
Zugfestigkeit	~ 345 MPa (50 ksi)	~ 895 MPa (130 ksi)
Streckgrenze	~ 275 MPa (40 ksi)	~ 828 MPa (120 ksi)
Dichte	4,51 g/cm³	4,43 g/cm³
Hauptvorteil	Korrosionsbeständigkeit, Formbarkeit, Kosten	Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Ermüdungsbeständigkeit
Typische Anwendungen	Chemische Rohrleitungen, Wärmetauscher, Schiffskomponenten, Architektur, Anodensubstrate	Luft- und Raumfahrtstrukturen (z. B. AMS 4911-Platte ), medizinische Implantate ( ASTM F136 ), stark beanspruchte Automobilteile

Neueste technische Dynamik der Branche

Die Branche verschiebt die Grenzen beider Materialfamilien. Bei CP Titanium konzentrieren sich die Innovationen auf ultrahochreine Qualitäten für Halbleiter- und fortschrittliche chemische Anwendungen. Bei Ti-6Al-4V liegt die Grenze in der additiven Fertigung (AM) und der thermomechanischen Verarbeitung, um maßgeschneiderte Mikrostrukturen für spezifische Richtungseigenschaften zu erzielen. Darüber hinaus unterstreicht die Entwicklung von Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitial) für kritische Anwendungen in der Medizin sowie in der Luft- und Raumfahrt den Bedarf an erhöhter Bruchzähigkeit, eine Anforderung, die auch bei hochzuverlässigen Titanschmiedeteilen zu finden ist.

5 Hauptanliegen für europäische und amerikanische Käufer

Anwendungsorientierte Auswahl: Ist die primäre Anforderung Korrosionsbeständigkeit (bevorzugt CP) oder strukturelle Festigkeit (bevorzugt Gr.5)? Eine falsche Anwendung führt zu vorzeitigem Ausfall oder unnötigen Kosten.
Gesamtbetriebskosten (TCO): Während CP-Titan oft niedrigere Anschaffungskosten hat, kann die überlegene Festigkeit von Gr.5 dünnere Stärken und eine längere Lebensdauer in strukturellen Rollen ermöglichen, was die TCO-Gleichung verändert.
Herstellung und Lieferkette: CP-Titan ist im Allgemeinen einfacher und kostengünstiger zu schweißen und zu formen. Gr.5 erfordert speziellere Verfahren (z. B. Wärmebehandlung nach dem Schweißen) und strengere Prozesskontrollen, was sich auf die Komplexität der Lieferkette auswirkt.
Zertifizierung und Rückverfolgbarkeit: Projekte in der Luft- und Raumfahrt (AMS 4911, AMS 4928) und im Medizinbereich (ASTM F136) erfordern eine vollständige Zertifizierung. Käufer müssen die Fähigkeit des Lieferanten überprüfen, konforme, vollständig rückverfolgbare Mühlenprodukte für jede Qualität bereitzustellen.
Technisches Fachwissen des Lieferanten: Ein kompetenter Lieferant wie YESINO verkauft nicht nur Material; Sie bieten Beratung bei der Sortenauswahl und bewährten Herstellungsverfahren und können kompatible Schweißzusätze liefern.

YESINOs Fertigungs- und Forschungs- und Entwicklungskapazitäten

Die Herstellung von CP- und legiertem Titan nach anspruchsvollen Standards erfordert eine fortschrittliche Infrastruktur. Die 3.000 Quadratmeter große Anlage von YESINO beherbergt separate, optimierte Verarbeitungslinien für diese Materialfamilien. Unser 14-köpfiges Ingenieursteam nutzt unsere 10 Erfindungspatente, um die einzigartigen Walz-, Glüh- und Endbearbeitungsparameter für Güten der Güteklasse 5 im Vergleich zu CP-Güten zu steuern. Dies stellt sicher, dass das Material seine spezifizierten Eigenschaften erfüllt, egal ob Sie eine dünne Titanspule oder eine schwere Platte bestellen.

Branchentrendanalyse: Leichtbau und Nachhaltigkeit

Der weltweite Drang nach Effizienz steigert die Nachfrage nach Ti-6Al-4V in Leichtbauinitiativen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, E-Mobilität und Energie. Gleichzeitig gibt es einen wachsenden Trend zur Lebenszyklusanalyse und Materialnachhaltigkeit . Die Langlebigkeit und Recyclingfähigkeit von Titan sind wichtige Verkaufsargumente. Lieferanten, die eine effiziente Produktion und einen geschlossenen Materialkreislauf vorweisen können, verschaffen sich einen Wettbewerbsvorteil.

Produktnutzungs- und Herstellungswissen

Auswählen und Arbeiten mit der richtigen Note:

Korrosions- und Festigkeitsprüfung: Listen Sie alle Umweltbelastungen auf (Chemikalien, Temperatur, Stress). Wenn Korrosion der einzige/Hauptgrund ist, beginnen Sie mit CP (wahrscheinlich Gr.2). Bei hoher mechanischer Belastung Gr.5 auswerten.
Fertigungsplanung: Für CP Titanium ist das Standard-WIG-Schweißen mit passendem Zusatzdraht (ERTi-2) unkompliziert. Planen Sie für Gr.5 eine strengere Abschirmung, eine mögliche Wärmebehandlung nach dem Schweißen und die Verwendung von ERTi-5-Füllstoff ein.
Überlegungen zur Bearbeitung: Gr.5 ist schwieriger zu bearbeiten als CP-Sorten. Verwenden Sie niedrigere Drehzahlen, höhere Vorschübe, scharfe Hartmetallwerkzeuge und ausreichend Kühlmittel. Die Spanabfuhr ist von entscheidender Bedeutung.
Oberflächenschutz: Beide Qualitäten profitieren von der richtigen Handhabung, um eine Eisenverunreinigung zu vermeiden. Für CP-Titan im chemischen Einsatz kann eine gebeizte oder polierte Oberfläche spezifiziert werden, um die Integrität des passiven Films zu verbessern.

Übersicht über Industriestandards

Das Verständnis der geltenden Standards ist für die Beschaffung und Qualitätssicherung von entscheidender Bedeutung:

ASTM B265: Der primäre Standard für Titanbleche, -bänder und -platten, der sowohl CP- als auch Legierungsqualitäten einschließlich Gr.5 abdeckt.
AMS 4911: Die luft- und raumfahrtspezifische Spezifikation für Ti-6Al-4V-Bleche mit strengeren Kontrollen als ASTM B265.
ASTM F67 / ASTM F136: Standards für CP- bzw. Ti-6Al-4V ELI-Materialien für chirurgische Implantatanwendungen.
ASME SB-265: Der ASME Boiler and Pressure Vessel Code, der ASTM B265 entspricht und für den Druckbehälterbau verwendet wird.

Die Produktionssysteme von YESINO sind auf diese Standards ausgerichtet und stellen die Materialleistung wie geplant sicher.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich Titan der Güteklasse 2 durch Titan der Güteklasse 5 ersetzen, um Gewicht zu sparen?
A: Möglicherweise, aber es handelt sich nicht um einen direkten Tausch. Die höhere Festigkeit von Gr.5 ermöglicht möglicherweise eine dünnere Stärke, aber Sie müssen die Konstruktion hinsichtlich Steifigkeit, Knickung und Herstellungsmethoden (Schweißen, Formen) neu bewerten. Konsultieren Sie immer einen Techniker.
F: Was ist korrosionsbeständiger, Grad 2 oder Grad 5?
A: In den meisten gängigen Umgebungen (z. B. Meerwasser, Chloride) sind sie aufgrund der stabilen Titanoxidschicht vergleichsweise hervorragend. In stark reduzierenden Säuren (z. B. heiße, unbelüftete Salzsäure) können CP-Typen Gr.5 übertreffen. Für schwierige Bedingungen sind möglicherweise spezielle Legierungen wie Gr.7 (Ti-Pd) erforderlich.
F: Ist Titan Grad 5 schweißbar?
A: Ja, aber mit Vorsicht. Um eine Versprödung zu verhindern, ist eine strenge Inertgasabschirmung (Argon) erforderlich. Für kritische Anwendungen wird häufig eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen empfohlen, um Spannungen abzubauen und die Eigenschaften in der Wärmeeinflusszone wiederherzustellen.
F: Wie sind die Kosten normalerweise im Vergleich?
A: Als Faustregel gilt, dass Ti-6Al-4V (Gr.5) aufgrund der Legierungselemente und der aufwändigeren Verarbeitung pro Kilogramm deutlich teurer ist als CP-Titan (Gr.2). Bei den endgültigen Komponentenkosten müssen jedoch Unterschiede im erforderlichen Volumen/Gewicht und den Herstellungskosten berücksichtigt werden.

Referenzquellen

ASTM International. (2021). „ASTM B265-21: Standardspezifikation für Bänder, Bleche und Platten aus Titan und Titanlegierungen.“ West Conshohocken, PA.
SAE International. (2021). „AMS4911: Titanlegierung, Blech, Streifen und Platte 6Al – 4V geglüht.“ Warrendale, PA.
Boyer, R., Collings, EW, & Welsch, G. (Hrsg.). (1994). Handbuch zu Materialeigenschaften: Titanlegierungen. ASM International.
Reddit-Benutzer Materials_Selector. (2023, 5. Dezember). „Erfahrung aus der Praxis: Wann sollte man CP Ti gegenüber Ti-6-4 für Armaturen in Chemieanlagen wählen?“ r/Chemieingenieurwesen . Abgerufen von https://www.reddit.com/r/ChemicalEngineering/.
Wikipedia-Mitwirkende. (2024, 10. April). „Ti-6Al-4V.“ In Wikipedia, Die freie Enzyklopädie . Abgerufen von https://en.wikipedia.org/wiki/Ti-6Al-4V.

Abschluss

Bei der Wahl zwischen kommerziell reinem Titan und Ti-6Al-4V (Grad 5) kommt es nicht darauf an, dass eines davon allgemein besser ist, sondern darauf, das richtige Werkzeug für die jeweilige Aufgabe auszuwählen. CP-Titan zeichnet sich dort aus, wo Korrosionsbeständigkeit, Formbarkeit und Kosteneffizienz im Vordergrund stehen. Titan der Güteklasse 5 dominiert dort, wo hohe Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Leistung bei erhöhten Temperaturen nicht verhandelbar sind. Für Einkaufsmanager liegt der Erfolg in einem klaren Verständnis der Anwendungsanforderungen und in der Zusammenarbeit mit einem sachkundigen, zertifizierten Lieferanten wie YESINO, der das gesamte Spektrum an Titanlösungen zusammen mit der technischen Unterstützung für deren korrekte Umsetzung bereitstellen kann.