Titaaniluokka 5 – maailmanlaajuisesti eniten käytetty titaaniseos – tunnetaan poikkeuksellisesta yhdistelmästään suurta lujuutta, keveyttä, korroosionkestävyyttä ja hyvää hitsattavuutta. Sitä käytetään lähes kaikilla teollisuudenaloilla, joilla vaaditaan korkeaa suorituskykyä, ilmailusta ja lääketieteestä offshore-, kilpa- ja edistyneeseen teollisuuteen.
Suositeltu hitsauslisäaine on titaani AWS A5.16-90 ERTi-5.
Materiaalin yleinen kuvaus:
Tyyppi: α + β titaaniseos (~6 % alumiinia, ~4 % vanadiinia)
Rakenne: Sekarakenne – alfa + beta, erinomainen tasapaino lujuuden ja sitkeyden välillä
Kehitetty: Korkea lujuus alhaisella painolla, säilyttäen muovattavuuden ja korroosionkestävyyden
Vaihtoehtoiset nimet: Titaaniluokka 5, Ti-6Al-4V, UNS R56400, Werkstoffnr 3.7165, ASTM B348, AMS 4911
Tärkeimmät edut:
Erittäin korkea lujuus (jopa 1100 MPa)
Matala tiheys – noin 45 % kevyempi kuin teräs
Erinomainen korroosionkestävyys monissa ympäristöt
Hyvä bioyhteensopivuus – käytetään usein implanteissa
Hyvä hitsattavuus ja mittapysyvyys koneistuksen aikana
Säilyttää lujuuden jopa ~400 °C:seen asti
Haitat / Rajoitukset:
Kalliimpaa kuin ruostumattomat teräkset ja luokat 1–4
Rajoitettu kylmämuovattavuus – vaatii kuumamuokkausta monimutkaisille muodoille
Ei optimaalinen erittäin kloridipitoisissa liuoksissa (rako-/pistekorroosion riski)
Vedyn aiheuttaman haurastumisen riski, jos sitä käsitellään huonosti
Sovellukset toimialan ja arvon mukaan:
Ilmailu / Avaruus: Rakenneosat, turbiinikomponentit, kiinnikkeet – lujuus + kevyt
Lääketieteellinen tekniikka: Implantit, ortopediset ruuvit – bioyhteensopivuus + kuormituksen kantokyky
Offshore / Marine: Kiinnittimet, putkistot – korroosionkestävyys + lujuus
Energiateollisuus: Turbiinin lavat, kompressorit – lämpöstabiilius
Urheilu / Kilpa-ajo / Teollisuus: Polkupyörän osat, moottorilohkot, työkalut – lujuus + keveys
Yleinen korroosio kuvaus:
Muodostaa tiheän ja itsestään korjautuvan oksidikalvon, joka suojaa useimmissa ympäristöissä
Erinomainen kestävyys merivedelle, klorideille ja orgaanisille hapoille
Kestää kohtalaisia happoja ja emäksiä
Korroosioympäristöt, joissa materiaali toimii hyvin:
Merivesi ja meriympäristöt (erityisesti liikkeessä)
Hapettavat hapot (typpihappo, kromihappo)
Orgaaniset hapot, emäksiset liuokset
Biologiset ympäristöt / kehon nesteet
Korroosioympäristöt, joissa materiaalia tulisi välttää:
Fluorivetyhappo (HF)
Voimakas kloridiympäristö seisovassa nesteessä (pistekorroosion/rakokorroosion riski)
Pelkistävät hapot (väkevöity HCl, H₂SO₄ kuumassa ympäristössä)
Materiaalin tekniset ominaisuudet (liuoskäsitelty + vanhentunut tila):
Ominaisuus (tyypillinen arvo)
Myötöraja (0,2 %): ~825–950 MPa
Vetolujuus: ~900–1100 MPa
Murtovenymä: ~10–15 %
Tiheys: ~4,43–4,50 g/cm³
Elastisuusmoduuli: ~114 GPa
Lämmönjohtavuus: ~6,7 W/m·K
Käyttölämpötila: Suositeltu ≤ 400 °C (lyhytaikaisesti jopa ~540 °C)
Hitsauskyky: Erittäin hyvä – mutta vaatii suojakaasun (argon)
Lastettavaus: Hyvä – mutta vaatii kulutusta kestävät työkalut