Ti6Al4V (3.7165)
Leichtmetall nach EN ISO 5832-3 / ASTM B348 · geglüht, Stab d ≤ 100 mm
Dichte 4,43 g/cm³ · E-Modul 114 GPa · Ausdehnung 8,9 · 10⁻⁶/K. Gültig für geglüht, Stab d ≤ 100 mm.
Mechanische und physikalische Kennwerte
| Kennwert | Wert | Bedeutung |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit Rm | 900–1160 MPa | höchste ertragene Spannung im Zugversuch |
| Streckgrenze Rp0,2 | 830 MPa | ab hier bleibt Verformung zurück — die Größe, gegen die ausgelegt wird |
| Bruchdehnung A | 10 % | Verlängerung der Probe bis zum Bruch — ein Maß für die Zähigkeit |
| Härte | 30–36 HRC | Rockwell C, im gehärteten Zustand |
| Dichte ρ | 4,43 g/cm³ | Rundstab Ø 20 mm wiegt 1,39 kg/m |
| E-Modul | 114 GPa | bestimmt die Durchbiegung, nicht die Tragfähigkeit |
| Längenausdehnung α | 8,9 · 10⁻⁶/K | 1 m dehnt sich bei 100 K um 0,89 mm |
| Wärmeleitfähigkeit λ | 6,7 W/(m·K) | maßgeblich für Kühlung, Schweißen und Zerspanung |
| Spezifische Festigkeit | 233 kN·m/kg | Rm/ρ — die Kennzahl des Leichtbaus |
Die Festigkeitswerte gelten für den angegebenen Behandlungs- und Dickenzustand (geglüht, Stab d ≤ 100 mm). Bei Stählen fällt die Streckgrenze mit zunehmender Erzeugnisdicke ab; Dichte, E-Modul und Ausdehnung sind davon unberührt. Für eine Nachweisrechnung gilt das Datenblatt des Lieferanten.
Bezeichnung, Norm und Zustand
| Angabe | Wert |
|---|---|
| Werkstoffnummer | 3.7165 (EN 10027-2) |
| Kurzname | Ti6Al4V (EN 10027-1) |
| Werkstoffgruppe | Leichtmetall |
| Norm | EN ISO 5832-3 / ASTM B348 |
| Kennwerte gelten für | geglüht, Stab d ≤ 100 mm |
| Andere Bezeichnungen | TiAl6V4 · Grade 5 · R56400 (UNS) |
Schweißen und Zerspanen
| Eigenschaft | Beurteilung |
|---|---|
| Schweißen | nur unter Schutzgas/Vakuum, mit Nachbehandlung |
| Zerspanen | sehr schwierig — geringe Wärmeleitfähigkeit staut die Hitze an der Schneide |
Leichtmetall im Vergleich
| Werkstoff | Rm | Streckgrenze | Dichte | Rm/ρ |
|---|---|---|---|---|
| Titan Grade 2 (3.7035) | 390–540 MPa | 275 MPa | 4,51 g/cm³ | 103 |
| Ti6Al4V (3.7165) | 900–1160 MPa | 830 MPa | 4,43 g/cm³ | 233 |
| AZ91D (3.5912) | ≥ 240 MPa | 160 MPa | 1,81 g/cm³ | 133 |
Rm/ρ in kN·m/kg — die spezifische Festigkeit. Sie entscheidet dort, wo Masse zählt: Bei gleicher Bauteilmasse trägt der Werkstoff mit dem höheren Wert mehr, unabhängig davon, welcher die höhere Zugfestigkeit hat.
Ti6Al4V (3.7165) — wofür der Werkstoff genommen wird
Luft- und Raumfahrt, Implantate und Prothesen, Rennsport, hochbelastete Leichtbauteile, Federelemente.
Die höchste spezifische Festigkeit aller gängigen Konstruktionswerkstoffe: 830 MPa Streckgrenze bei 4,43 g/cm³ — Stahlfestigkeit bei etwas mehr als der halben Dichte. Der Preis ist der Zerspanungsaufwand, der die Teilekosten oft dominiert.
Was die Zahlen praktisch bedeuten
Ein Bauteil gleicher Geometrie wiegt aus Ti6Al4V nur 56 % dessen, was es aus Stahl wöge. Ein Rundstab Ø 20 mm wiegt 1,39 kg je Meter — für andere Abmessungen rechnet das der Halbzeug-Gewichtsrechner.
Der E-Modul von 114 GPa bestimmt, wie weit sich ein Bauteil unter Last durchbiegt — nicht, wie viel es trägt. Beides zu verwechseln ist der häufigste Fehler bei der Werkstoffwahl: Ein festerer Stahl macht einen Träger nicht steifer. Was er unter Last tut, zeigt die Trägerbiegung; die Querschnittswerte dazu liefert das Flächenträgheitsmoment.
Mit α = 8,9 · 10⁻⁶/K dehnt sich ein Meter bei 100 K Erwärmung um 0,89 mm. Das ist der Grund, weshalb Passungen zwischen verschiedenen Werkstoffen im Betrieb wandern — wie stark, rechnet der Wärmeausdehnungs-Rechner, die Auswirkung auf die Fügestelle der ISO-Passungsrechner.
Die Härte von 30–36 HRC lässt sich mit dem Härte-Umrechner in die übrigen Härteskalen umwerten. Die Schnittwerte für die Bearbeitung stellt der Schnittdaten-Rechner zusammen.
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