Festigkeitsvergleich zwischen Titanlegierungen der Güteklasse 5 und anderen Titanlegierungen
Grad 5 (Ti-6Al-4V) ist die am häufigsten verwendete Titanlegierung und unterscheidet sich in ihrer Festigkeit deutlich von handelsüblichem Reintitan und anderen Spezialtitanlegierungen.
Im Vergleich zu handelsüblichem Reintitan (Grad 1 bis Grad 4) weist Grad 5 eine deutlich höhere Festigkeit auf.
Reines Titan bietet eine ausgezeichnete Duktilität und Korrosionsbeständigkeit, aber eine relativ geringe Zugfestigkeit, die typischerweise zwischen 240 und 550 MPa liegt. Grad 5 bietet im geglühten Zustand eine Zugfestigkeit von mindestens 860 MPa, fast doppelt so viel wie normales reines Titan. Bei einer Lösungs- und Alterungsbehandlung (STA) kann seine Zugfestigkeit 1100 MPa übersteigen, was es für strukturelle tragende Anwendungen deutlich überlegen macht.
Im Vergleich zu Titanlegierungen mit hoher Duktilität und geringer Festigkeit (z. B. Grad 9 Ti-3Al-2,5V) ist Grad 5 auch stärker.
Klasse 9 ist auf mäßige Festigkeit und gute Formbarkeit ausgelegt und wird hauptsächlich in Rohren und Hydraulikleitungen verwendet. Die Zugfestigkeit beträgt etwa 620–860 MPa und liegt damit unter der Klasse 5.
Im Vergleich zu Nahe-Alpha-Hochtemperatur-Titanlegierungen (wie Ti-6242, IMI 834) weist Grad 5 bei erhöhten Temperaturen über 400 Grad eine geringere Festigkeit auf.
Diese Speziallegierungen wurden für Kriechfestigkeit und Hochtemperaturstabilität in Luft- und Raumfahrtmotoren entwickelt, sind jedoch teurer, schlechter bearbeitbar und für die meisten Raumtemperaturanwendungen unnötig.
Im Vergleich zu Beta-Titanlegierungen (wie Beta-C, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)
Grad 5 hat eine geringere Endfestigkeit als hochgealterte Beta-Legierungen, die 1200–1400 MPa erreichen können. Beta-Legierungen bieten eine bessere Härtbarkeit und Ermüdungsbeständigkeit für stark beanspruchte Luft- und Raumfahrtkomponenten, sind jedoch viel teurer und werden in der allgemeinen Industrie nicht häufig verwendet.
Zusammenfassend
Grad 5 bietet ein hervorragendes Gleichgewicht: stärker als handelsübliches Reintitan und mittelfeste Legierungen, kostengünstiger und einfacher zu verarbeiten als Hochtemperatur-Beta-Legierungen. Diese Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Erschwinglichkeit macht Grade 5 zur universellen Standard-Titanlegierung für Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Medizin- und allgemeine Industrieanwendungen
