Gr2 vs. Gr5 Titan: Ein praktischer Vergleich für die Materialauswahl
May 14, 2026
Grad 2 und Grad 5 sind die beiden in der Industrie am häufigsten spezifizierten Titanmaterialien. Sie haben das gleiche Grundmetall, die gleiche hohe Korrosionsbeständigkeit und das gleiche geringe Gewicht, unterscheiden sich jedoch grundlegend in Festigkeit, Formbarkeit, Schweißbarkeit und Preis. Dieser Vergleich umfasst Zusammensetzung, physikalische und mechanische Eigenschaften, Korrosions- und Herstellungsverhalten sowie typische Anwendungen, sodass die richtige Sorte anhand von Daten und nicht anhand einer Faustregel ausgewählt werden kann.
Ein-Diagramm-Schnellvergleich
| Aspekt | Gr2 (CP Ti) | Gr5 (Ti-6Al-4V) |
|---|---|---|
| UTS / YS (MPa) | 345-420 / 275-360 | 895-1100 / 830-900 |
| Verlängerung | 20-30% | 8-14% |
| Betriebstemperatur | Typischerweise bis zu 315 Grad | Kurzfristig bis zu 400-450 Grad |
| Korrosion in Meerwasser / feuchtem Chlor | Hervorragender, stabiler Passivfilm | Gut, aber bei unterschiedlichen Metallen ist eine galvanische Trennung erforderlich |
| Schweißbarkeit | Großes Schweißfenster | Erfordert eine strenge Kontrolle der Wärmezufuhr und Abschirmung |
| Bearbeitbarkeit | Schwierig, aber verzeihender | Schwerer; niedrige Drehzahl, ausreichende Kühlung, scharfe Werkzeuge |
| Kosten und Verfügbarkeit | Niedrigere Kosten, weitreichende Lagerbestände | Höherer Stückpreis, längere Lieferzeiten |
Chemische Zusammensetzung der Klasse 2 vs. Klasse 5
| Element | Note 2 (%) | Note 5 (%) |
|---|---|---|
| Titan, Ti | Gleichgewicht | Gleichgewicht |
| Aluminium, Al | - | 5.50-6.75 |
| Vanadium, V | - | 3.50-4.50 |
| Eisen, Fe | 0,30 max | 0,40 max |
| Sauerstoff, O | 0,25 max | 0,20 max |
| Kohlenstoff, C | 0,08 max | 0,08 max |
| Stickstoff, N | 0,03 max | 0,05 max |
| Wasserstoff, H | 0,015 max | 0,015 max |
| Sonstiges (jeweils / gesamt) | 0,10 / 0,40 max | 0,10 / 0,40 max |
Grad 2 ist ein einphasiges Alpha-Titan: unlegiert, duktil und leicht zu schweißen. Grad 5 ist eine zweiphasige Alpha-plus-Beta-Legierung, die lösungsbehandelt und gealtert werden kann, was ihr eine viel höhere Festigkeit und Ermüdungslebensdauer verleiht.
Physikalische Eigenschaften der Klasse 2 vs. Klasse 5
| Eigentum | Klasse 2 (CP Ti) | Güteklasse 5 (Ti-6Al-4V) |
|---|---|---|
| Dichte (g/cm³) | 4.50-4.51 | 4.42-4.43 |
| Elastizitätsmodul (GPa) | 103-110 | 110-114 |
| Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) | 15-22 | 6.5-7.2 |
| Elektrischer Widerstand (µΩ·cm) | 42-46 | 165-175 |
| WAK 20–100 Grad (µm/m·K) | 8.4-8.8 | 8.6-9.2 |
| Schmelzpunkt (Grad) | Ungefähr. 1668 | 1604-1660 |
Die höhere Wärmeleitfähigkeit von Gr2 (15–22 W/m·K gegenüber 6,5–7,2 W/m·K) macht es zur bevorzugten Sorte für Wärmetauscher und elektrochemische Anwendungen. Beide Qualitäten haben einen ähnlichen Elastizitätsmodul um 110 GPa, sodass die strukturelle Steifigkeit hauptsächlich von der Querschnittsgeometrie bestimmt wird.
Mechanische Eigenschaften der Klasse 2 vs. Klasse 5
| Eigenschaft (geglüht) | Klasse 2 | Klasse 5 |
|---|---|---|
| Ultimative Zugfestigkeit | 344 MPa min | 895 MPa min |
| Streckgrenze (0,2 %) | 275 MPa min | 828 MPa min |
| Verlängerung | 20 % mind | 10 % mind |
Mindestwerte gemäß ASTM B348 und ASTM B265 für den geglühten Zustand. Die tatsächlichen Anforderungen müssen dem Vertrag oder der Kaufspezifikation entsprechen.
Korrosion, Schweißen und Machbarkeit der Bearbeitung
Korrosion
In Meerwasser, feuchtem Chlor und chloridhaltigen Umgebungen bildet Klasse 2 einen stabilen Passivfilm mit geringem Risiko von Lochfraß und Spaltkorrosion, was es zur Standardwahl für Wärmetauscher und Flüssigkeitshandhabungsgeräte macht. Klasse 5 kann verwendet werden, wenn in chemischen Medien eine höhere Festigkeit erforderlich ist, galvanische Korrosion jedoch bei der Konstruktion durch die Verwendung von Befestigungselementen aus demselben Material, Isolierdichtungen oder Beschichtungsbarrieren sowie durch die Vermeidung von stagnierenden Zonen und Spaltstrukturen bewältigt werden muss. Für stark reduzierende Säuren, fluoridhaltige Medien oder trockenes Hochtemperatur-Chlor wird keine der Sorten für den direkten Einsatz ohne eine Einzelfallbewertung empfohlen.
Schweißen
Klasse 2 hat ein breiteres Schweißfenster und eine höhere Toleranz gegenüber den Bedingungen vor Ort. Klasse 5 erfordert eine strenge Kontrolle der Wärmezufuhr und der Schutzgasqualität. WIG (GTAW) mit hochreinem Argon, einer ausreichenden Abschirmung und Rückspülung ist für beide das bevorzugte Verfahren. Die Verbindungsflächen müssen vor dem Schweißen von Öl und Oxid gereinigt werden und die Montagespalte sollten gleichmäßig sein. Empfohlene Zusatzmetalle sind ERTi-2 für Güteklasse 2 und ERTi-5 für Güteklasse 5; Folgen Sie bei unterschiedlichen Verbindungen der Seite mit der geringeren Festigkeit. Eine einwandfreie Schweißnaht erscheint silbrig bis hell strohgelb; Blaue, violette oder dunkle Verfärbungen weisen auf eine Überhitzung hin und erfordern eine erneute Inspektion und Nacharbeit. Für drucktragende oder kritische Komponenten sollten Schweißverfahren gemäß AWS D17.1 oder ISO 15614-5 qualifiziert sein, mit PT- oder Helium-Leckprüfung auf Dichte.
Bearbeitung
Beide Sorten verschleißen und verhärten sich, Klasse 5 stärker. Befolgen Sie die Grundsätze niedriger Schnittgeschwindigkeit, hoher Vorschubgeschwindigkeit, geringer Schnitttiefe und ausreichender Kühlung. Verwenden Sie scharfe PVD-beschichtete Hartmetalleinsätze und eine starre Befestigung und vermeiden Sie Luftschneiden und Pausen, die die Reibungserwärmung erhöhen. Zum Bohren kurze Bohrer mit Hochdruckkühlung und Stufenrückzug zur Spanabfuhr verwenden; Fasen Sie den Locheintritt vor-an, um Grate zu reduzieren. Für die automatisierte Chargenzuführung verbessert die geschliffene Stange-mit engen{9}}Toleranzen und doppelter{10}}Endanfasung die Zuführzuverlässigkeit. Reduzieren Sie bei der Sorte 5 die Schnittgeschwindigkeit weiter und verkürzen Sie die Eingriffszeit des Werkzeugs, um Wärmestau und Werkzeugablenkung zu kontrollieren.
Typische Anwendungen
Klasse 2
Meerwasserentsalzung und Offshore-Technikausrüstung
Auskleidungen und Flüssigkeitskanäle für die chemische Verarbeitung unter sauren oder chloridischen Bedingungen
REA-Entschwefelung und Kraftwerksrauchgassysteme
Geräte zum Bleichen von Zellstoff, die nassem Chlor ausgesetzt sind
Meerwasserwärmetauscher und Kondensatoren
Klasse 5
Luft- und Raumfahrtstrukturen und Befestigungselemente
Motorgehäuse und Hochtemperaturkomponenten-
Medizinische Implantate und chirurgische Instrumente (Grade 23 ELI für dauerhafte Implantate gemäß ASTM F136)
Motorsport- und hoch{0}leistungsbearbeitete Teile
Hochwertige-Werkzeuge und Vorrichtungen, die Steifigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern
Drei-Leitfaden zur Materialauswahl
Für Meerwasser- oder Chemieanwendungen, bei denen Formbarkeit, Schweißbarkeit und Wirtschaftlichkeit wichtig sind: Wählen Sie Klasse 2.
Für Luft- und Raumfahrt-, Verbindungselemente- oder medizinische lasttragende Teile, bei denen Festigkeit und Ermüdung das Design bestimmen: Wählen Sie Klasse 5.
Wenn das Budget oder die Lieferzeit begrenzt sind, bewerten Sie zunächst Lagerbestände der Güteklasse 2, sofern Festigkeit und Temperatur dies zulassen. Andernfalls wählen Sie Klasse 5 und berücksichtigen Sie die Schweiß- und Bearbeitungsrisiken während der Konstruktion.
Häufig gestellte Fragen
Ist Grad 5 stärker als Grad 2?
Ja. Im geglühten Zustand weist die Güteklasse 5 eine Mindestzugfestigkeit von 895 MPa gegenüber 344 MPa für die Güteklasse 2 auf, etwa 2,5-mal höher, weshalb sie der Standard für last{6}tragende und ermüdungskritische-Teile ist.
Welche Sorte widersteht Meerwasserkorrosion besser?
Klasse 2. Sein stabiler Passivfilm in Chloridumgebungen verringert das Risiko von Lochfraß und Spaltkorrosion und wird daher für den Langzeiteinsatz in Meerwasser und für den Einsatz in Wärmetauschern bevorzugt.
Kann Grad 5 wie Grad 2 geschweißt werden?
Güteklasse 5 kann geschweißt werden, erfordert jedoch eine strengere Kontrolle der Wärmezufuhr, des Schutzgases und der Verbindungsreinheit. Klasse 2 hat ein viel größeres Schweißfenster und ist toleranter gegenüber - den Bedingungen vor Ort.
Warum ist Güteklasse 5 schwieriger zu bearbeiten?
Klasse 5 kombiniert hohe Festigkeit mit geringer Wärmeleitfähigkeit, konzentriert die Wärme an der Schneidkante und fördert die Kaltverfestigung. Niedrige Schnittgeschwindigkeit, hoher Vorschub, flache Schnitte und Überflutung mit Kühlmittel sind zwingend erforderlich.
Welche Sorte ist günstiger?
Klasse 2 ist wirtschaftlicher und weit verbreitet. Klasse 5 erfordert einen höheren Stückpreis und eine strengere Verarbeitungs- und Durchlaufzeitkontrolle.
Sind Gr2 und Gr5 für Wärmetauscher austauschbar?
Für die Wärmeübertragungsleistung wird Klasse 2 wegen seiner höheren Wärmeleitfähigkeit und besseren Chloridkorrosionsbeständigkeit bevorzugt. Güteklasse 5 wird in Wärmetauschern hauptsächlich dort eingesetzt, wo die mechanische Festigkeit, zum Beispiel bei hoch{{3}Druck oder Vibration-belasteten Konstruktionen, dies erfordert.
