TC4 (Ti-6Al-4V) Titanlegierung
TC4 (Ti-6Al-4V Alpha-Beta-Titanlegierung) ist eine der am weitesten verbreiteten Titanlegierungssorten weltweit. Sie wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, in Medizinprodukten, im Meerestechnikbau und in der High-End-Fertigung eingesetzt.
Dieser Artikel soll Materialauswahl- und Angebotsteams eine vollständige Referenz für die TC4-Titanlegierung bieten – von der grundlegenden Materialdefinition bis zur Angebotsvorbereitung –, damit Sie beurteilen können, ob TC4 für Ihr Projekt geeignet ist.
zu-Gewicht-Verhältnis
Ermüdungsfestigkeit
Alpha-Beta-Legierung
Beständigkeit
TC4 (Ti-6Al-4V) Titanlegierung: Grundlegender Überblick
TC4 (Ti-6Al-4V Alpha-Beta-Titanlegierung) ist eine mittelfeste duale Alpha-Beta-Titanlegierung. Sie basiert auf Titan und ist mit 6% Aluminium und 4% Vanadium legiert. Aluminium wirkt als Alpha-Stabilisator, während Vanadium als Beta-Stabilisator wirkt. Zusammen ermöglichen diese beiden Elemente, dass TC4 sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen ein starkes Gesamtgleichgewicht der mechanischen Eigenschaften beibehält.
Innerhalb der Titanlegierungsfamilie gehört TC4 zur hochfesten Klasse. Im Vergleich zu kommerziell reinen Titansorten wie TA1 und TA2, ist die Zugfestigkeit von TC4 etwa zwei- bis dreimal höher. Gleichzeitig bietet es ein sehr ausgereiftes Gleichgewicht aus Festigkeit, Duktilität und Verarbeitbarkeit, weshalb es die kommerziell am besten etablierte Titanlegierung mit dem umfassendsten technischen Datenbestand bleibt.

Kernvorteile von TC4 (Ti-6Al-4V Alpha-Beta-Titanlegierung)
TC4 im Vergleich mit gängigen Konstruktionswerkstoffen
| Eigenschaft | TC4 (Ti-6Al-4V) | Grade 2 kommerziell reines Titan | Edelstahl 304 | 6061 Aluminiumlegierung |
|---|---|---|---|---|
| Dichte (g/cm³) | 4.43 | 4.51 | 8.0 | 2.7 |
| Zugfestigkeit (MPa) | ≥895 | ≥345 | ≥515 | ≥310 |
| Streckgrenze (MPa) | ≥828 | ≥275 | ≥205 | ≥276 |
| Dehnung (%) | ≥10 | ≥30 | ≥40 | ≥12 |
| Maximale Einsatztemperatur (°C) | ~400 | ~400 | ~870 | ~200 |
| Korrosionsbeständigkeit | Ausgezeichnet | Hervorragend | Gute | Mäßig |

TC4 / Ti-6Al-4V / Grade 5 Querverweis
| Normensystem | Sortenbezeichnung | Gängiger Markt / Region |
|---|---|---|
| ASTM / UNS | Grade 5 / R56400 | Amerika und internationale Märkte |
| ISO | Ti-6Al-4V | International |
| GB (China) | TC4 | Festlandchina |
| DIN / EN (Deutschland / Europa) | 3.7165 / 3.7164 | Europa |
| AMS (Luft- und Raumfahrt) | AMS 4928, AMS 4911 | Luft- und Raumfahrt |
| JIS (Japan) | TAP6400 | Japan |
Gängige Lieferzustände von TC4 und ihre Eigenschaften
| Lieferzustand | Bezeichnung | Typische Zugfestigkeit | Typische Streckgrenze | Dehnung | Typische Anwendungen |
|---|---|---|---|---|---|
| Geglüht | M / A | ≥895 MPa | ≥828 MPa | ≥10% | Allgemeine Fertigung und Schweißen |
| Lösungsgeglüht | ST | ~900 MPa | ~830 MPa | ≥12% | Ausgangszustand vor der Alterung |
| Lösungsgeglüht und ausgehärtet | STA | ≥1000 MPa | ≥900 MPa | ≥8% | Hochfeste Anwendungen |
| Spannungsarmgeglüht | SR | Ähnlich dem geglühten Zustand | Ähnlich dem geglühten Zustand | ≥10% | Geschweißte Strukturteile |
Hinweis: Für die Blechfertigung ist geglühtes TC4-Blech oder -Plattenmaterial im M-Zustand für die meisten Anwendungen in der Regel ausreichend.
Chemische Zusammensetzung und Schlüsselparameter von TC4
Die chemische Zusammensetzung von TC4 (Ti-6Al-4V Alpha-Beta-Titanlegierung) ist sorgfältig ausbalanciert, um die bestmögliche Kombination aus mechanischer Leistung und Verarbeitungskompatibilität zu erzielen.
Chemische Zusammensetzung von TC4 nach Gewicht
| Element | Minimum | Maximum | Hinweise |
|---|---|---|---|
| Aluminium (Al) | 5.50% | 6.75% | Alpha-Stabilisator, der die Festigkeit erhöht |
| Vanadium (V) | 3.50% | 4.50% | Beta-Stabilisator, der die Duktilität verbessert |
| Eisen (Fe) | — | 0.40% | Verunreinigungselement |
| Sauerstoff (O) | — | 0.20% | Interstitielles Element, das die Festigkeit beeinflusst |
| Kohlenstoff (C) | — | 0.08% | Verunreinigungselement |
| Stickstoff (N) | — | 0.05% | Interstitielles Element |
| Wasserstoff (H) | — | ≤0,015% | Muss kontrolliert werden, um die Schweißbarkeit zu gewährleisten |
| Andere Elemente, jeweils | — | 0.10% | Verunreinigungsgrenze pro Element |
| Andere Elemente, gesamt | — | 0.40% | Gesamtverunreinigungsgrenze |
| Titan (Ti) | Rest | — | Basiselement |
Physikalische Eigenschaften von TC4
| Eigenschaft | Metrischer Wert | Imperialer Wert | Hinweise |
|---|---|---|---|
| Dichte | 4,43 g/cm³ | 0,160 lb/in³ | Bei Raumtemperatur |
| Schmelzbereich | 1604-1660°C | 2920-3020°F | Solidus- bis Liquidus-Bereich |
| Beta-Transus-Temperatur | ~995°C | ~1820°F | Alpha-plus-Beta-zu-Beta-Umwandlungstemperatur |
| Wärmeleitfähigkeit | 6,6-7,9 W/m·K | 45,8-54,8 BTU·in/hr·ft²·°F | Niedriger als bei den meisten Metallen |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 8,6×10⁻⁶ /°C | 5,0×10⁻⁶ /°F | Von 0 bis 100 °C |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,586 J/g·°C | 0,14 BTU/lb·°F | Bei Raumtemperatur |
| Elektrischer Widerstand | 1,68×10⁻⁶ Ω·m | 1,68×10⁻⁶ Ω·m | Bei Raumtemperatur |
| Elastizitätsmodul | 105–114 GPa | 200–16.500 ksi | Bei Zug / Druck |
| Querkontraktionszahl | 0.31 | 0.31 | — |
Mechanische Eigenschaften von TC4 geglühtem Blech
| Eigenschaft | Metrischer Wert | Imperialer Wert | Hinweise |
|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit, UTS | ≥895 MPa | ≥130 ksi | Mindestanforderung |
| Streckgrenze, 0,2% Dehnung | ≥828 MPa | ≥120 ksi | Mindestanforderung |
| Dehnung, 50 mm Messlänge | ≥10% | ≥10% | Mindestanforderung |
| Querschnittsverringerung | ≥25% | ≥25% | Typischer Wert |
| Härte | 280–360 HB | 32–38 HRC | Typischer Bereich |
| Ermüdungsfestigkeit | 570–620 MPa | 83–90 ksi | Bei 10⁷ Zyklen |
| Schubmodul | 41–45 GPa | 950–6.530 ksi | — |
Für welche Blechumformverfahren ist TC4 geeignet?
TC4 (Ti-6Al-4V Alpha-Beta-Titanlegierung) wird in der Blechverarbeitung immer häufiger eingesetzt. Im Vergleich zu Standardstählen stellt es jedoch spezifischere Anforderungen an die Verarbeitungsmethoden.
TC4 Blechverarbeitung – Prozesskompatibilität
| Verfahren | Eignung | Wichtige Überlegungen |
|---|---|---|
| Laserschneiden | Hoch | Am besten für Dicken bis 15 mm geeignet; Wärmeeintrag muss kontrolliert werden |
| Wasserstrahlschneiden | Hoch | Minimale wärmebeeinflusste Zone; höhere Verarbeitungskosten |
| Plasmaschneiden | Mittel | Größere wärmebeeinflusste Zone; besser für dickere Bleche geeignet |
| Scheren | Hoch | Gut geeignet für geradliniges Schneiden von dünnem Blech |
| CNC-Biegen | Mittel | Rückfederung ist erheblich; Überbiegungskompensation ist in der Regel erforderlich |
| Stanzen und Umformen | Mittel | Hohe Umformkraft erforderlich; Warmumformung wird empfohlen |
| WIG-Schweißen | Hoch | Argonschutz ist zwingend erforderlich; Rückseitenschutz ist unerlässlich |
| MIG-Schweißen | Mittel | Argonbasiertes Mischschutzgas ist erforderlich |
Wesentliche Zeichnungsprüfpunkte für TC4-Blechumformteile
| Prüfpunkt | Was zu bestätigen ist | Risiko bei Nichtbeachtung |
|---|---|---|
| Materialspezifikation | Anforderungen an Werkstoffgüte, Norm und MTR | Falsches Material geliefert |
| Maßtoleranzen | Ob die Toleranz für die Prozessfähigkeit realistisch ist | Zusätzliche Bearbeitung oder Ausschuss |
| Biegeradius | Vergleich zwischen erforderlichem Radius und erreichbarem Mindestradius | Rissbildung oder übermäßige Rückfederung |
| Wandstärke | Ob die tatsächliche Dicke der Konstruktionsabsicht entspricht | Bauteilversagen oder unnötiges Gewicht |
| Lochgröße und -abstand | Schneidspalt und Randabstand | Verformung oder Materialriss |
| Oberflächenrauheit | Erforderliche Oberflächenart und Ra-Wert | Zusätzliche Nachbearbeitungsvorgänge können erforderlich sein |
| Schweißanforderungen | Verbindungsart, Festigkeitsanforderungen und Prüfkriterien | Schwache Verbindungen oder Ausschuss |
| Wärmebehandlungsanforderungen | Erforderlicher Zustand und Validierungsmethode | Festigkeit kann außerhalb der Spezifikation liegen |
Welche Projektarten eignen sich besser für TC4?
Empfohlene Anwendungsbereiche für TC4-Blechbauteile
| Branche | Typische Anwendung | Warum TC4 gewählt wird |
|---|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Strukturhalterungen, Gehäuse, Wärmetauscher | Gewichtsreduzierung und hohe Ermüdungsfestigkeit |
| Medizinische Geräte | Gehäuse für chirurgische Instrumente, Implantat-Teststücke | Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit |
| Meerestechnik | Meerwassersystemkomponenten, Offshore-Ausrüstung | Meerwasserkorrosionsbeständigkeit |
| Chemische Verarbeitung | Tanks, Behälter, Rohrverteiler | Beständigkeit gegen Säuren und Laugen |
| Hochleistungsautomobilbau | Abgaskomponenten, Aufhängungsteile | Leichtbau und Hochtemperaturbeständigkeit |
| Sportartikel | Fahrradrahmen, Rennkomponenten | Hohe spezifische Festigkeit |
| Halbleiter | Prozesskammerkomponenten | Gute Reinheit und Korrosionsbeständigkeit |
Welche Informationen sollten Sie bei der Angebotsanfrage für TC4 bereitstellen?
RFQ-Checkliste für TC4-Blechbauteile
| Kategorie | Spezifischer Artikel | Zweck |
|---|---|---|
| Material | Güte wie TC4 / Ti-6Al-4V / Grade 5, anwendbare Norm wie ASTM B265 oder AMS 4911 und erforderliche Dicke | Stellt sicher, dass das richtige Material beschafft wird |
| Abmessungen | Gesamtgröße, einschließlich Länge × Breite × Höhe, Blechdicke und Menge | Wird zur Berechnung des Materialgewichts und der Bearbeitungsschritte verwendet |
| Geometrie | 2D-Zeichnungen wie DXF oder PDF oder 3D-Modelle wie STEP oder IGES, zusammen mit Biegedetails | Wird zur Bewertung der Fertigungsmachbarkeit verwendet |
| Toleranzen | Maßtoleranzen und erforderliche Oberflächenrauheit | Hilft bei der Bestimmung des Bearbeitungsschwierigkeitsgrads |
| Fertigungsprozess | Schneidverfahren, Biegeschritte, Schweißanforderungen falls Schweißen erforderlich ist, und Oberflächenbehandlung | Klärt die erforderlichen Arbeitsgänge |
| Qualitätsanforderungen | Ob MTR- oder EN 10204 3.1-Zertifizierung erforderlich ist, Prüfanforderungen und etwaige Sonderprüfungen | Definiert den Prüfumfang |
| Anwendungsinformationen | Endgültige Einsatzumgebung, Temperaturbereich und Lastbedingungen | Hilft bei der Bestätigung der Materialeignung |
| Logistikinformationen | Lieferort, Verpackungsanforderungen und Lieferzeit | Unterstützt Produktionsplanung und Versandarrangements |

