TC4（Ti-6Al-4V）チタン合金
TC4（Ti-6Al-4V α-β型チタン合金）は、世界で最も広く使用されているチタン合金グレードの一つです。航空宇宙、医療機器、海洋工学、ハイエンド製造分野で一般的に使用されています。.
本記事は、材料選定およびRFQチーム向けに、TC4チタン合金に関する基本的な材料定義から見積もり準備まで、完全なリファレンスを提供することを目的としています。これにより、TC4がお客様のプロジェクトに適しているかどうかを判断いただけます。.
重量比
疲労強度
α-β型合金
抵抗
TC4（Ti-6Al-4V）チタン合金：基本概要
TC4（Ti-6Al-4V α-β型チタン合金）は、中強度の二相α-β型チタン合金です。チタンをベースに、6%のアルミニウムと4%のバナジウムを合金化したものです。アルミニウムはα安定化元素として、バナジウムはβ安定化元素として機能します。この2つの元素の組み合わせにより、TC4は室温および高温の両方で機械的性質の優れた総合バランスを維持することができます。.
チタン合金ファミリーの中で、TC4は高強度クラスに属します。商用純チタングレードと比較して、 TA1およびTA2, TC4の引張強度は約2～3倍高くなっています。同時に、強度、延性、加工性の非常に成熟したバランスを提供しており、そのため 最も商業的に確立された 最も完全な技術データを有するチタン合金であり続けています。.
TC4（Ti-6Al-4V α-β型チタン合金）の主な利点
TC4と一般的なエンジニアリング材料の比較
| 特性 | TC4（Ti-6Al-4V） | Grade 2 商用純チタン | ��テンレス鋼 | ��ルミニウム合金 |
|---|---|---|---|---|
| 密度（g/cm³） | 4.43 | 4.51 | 8.0 | 2.7 |
| 引張強度（MPa） | ≥895 | ≥345 | ≥515 | ≥310 |
| 耐力（MPa） | ≥828 | ≥275 | ≥205 | ≥276 |
| 伸び（%） | ≥10 | ≥30 | ≥40 | ≥12 |
| 最高使用温度（°C） | ~400 | ~400 | ~870 | ~200 |
| の降伏強度を持ちます。 | 優れた | 航空宇宙、ポータブル機器、民生電子機器 | 良好 | 中程度 |
TC4 / Ti-6Al-4V / Grade 5 相互参照
| 規格システム | グレード名称 | 主要市場 / 地域 |
|---|---|---|
| ASTM / UNS | グレード5 / R56400 | 米州および国際市場 |
| ISO | Ti-6Al-4V | 国際 |
| GB（中国） | TC4 | 中国本土 |
| DIN / EN（ドイツ / 欧州） | 3.7165 / 3.7164 | 欧州 |
| AMS（航空宇宙） | AMS 4928、AMS 4911 | 航空宇宙 |
| JIS（日本） | TAP6400 | 日本 |
TC4の一般的な供給状態とその特性
| 供給状態 | 呼称 | 代表的な引張強さ | 代表的な耐力 | 伸び | 一般的な用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| 焼なまし | M / A | ≥895 MPa | ≥828 MPa | ≥10% | 一般的な加工および溶接 |
| 溶体化処理 | ST | ~900 MPa | ~830 MPa | ≥12% | 時効前の初期状態 |
| 溶体化処理および時効 | STA | ≥1000 MPa | ≥900 MPa | ≥8% | 高強度用途 |
| 応力除去 | SR | 焼なまし状態と同等 | 焼なまし状態と同等 | ≥10% | 溶接構造部品 |
注意： 板金加工には、焼なましされたTC4板またはシートの M状態 がほとんどの用途に通常十分です。.
TC4の化学組成および 主要パラメータ
TC4（Ti-6Al-4V α-βチタン合金）の化学組成は、機械的性能と加工適合性の最良の組み合わせを実現するために慎重に調整されています。.
TC4の重量比による化学組成
| 元素 | 最小 | 最大 | 備考 |
|---|---|---|---|
| アルミニウム（Al） | 5.50% | 6.75% | 強度を高めるα安定化元素 |
| バナジウム（V） | 3.50% | 4.50% | 延性を向上させるβ安定化元素 |
| 鉄（Fe） | — | 0.40% | 不純物元素 |
| 酸素 (O) | — | 0.20% | 強度に影響を与える侵入型元素 |
| 炭素（C） | — | 0.08% | 不純物元素 |
| 窒素 (N) | — | 0.05% | 侵入型元素 |
| 水素 (H) | — | ≤0.015% | 溶接性を確保するために管理が必要 |
| その他の元素、各 | — | 0.10% | 元素ごとの不純物上限 |
| その他の元素、合計 | — | 0.40% | 不純物合計上限 |
| チタン (Ti) | バランス | — | 基盤元素 |
TC4の物理的特性
| 特性 | メートル法値 | ヤード・ポンド法値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 密度 | 43 g/cm³ | 160 lb/in³ | 室温にて |
| 溶融範囲 | 1604-1660°C | 2920-3020°F | 固相線から液相線の範囲 |
| βトランザス温度 | 約995°C | 約1820°F | アルファ＋ベータからベータへの変態温度 |
| 熱伝導率 | 6-7.9 W/m·K | 8-54.8 BTU·in/hr·ft²·°F | ほとんどの金属より低い |
| 熱膨張係数 | 6×10⁻⁶ /°C | 0×10⁻⁶ /°F | 0～100°C |
| 比熱容量 | 586 J/g·°C | 14 BTU/lb·°F | 室温にて |
| 電気抵抗率 | 68×10⁻⁶ Ω·m | 68×10⁻⁶ Ω·m | 室温にて |
| 弾性率 | 105-114 GPa | 15,200-16,500 ksi | 引張／圧縮 |
| ポアソン比 | 0.31 | 0.31 | — |
TC4焼鈍板の機械的性質
| 特性 | メートル法値 | ヤード・ポンド法値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 引張強さ、UTS | ≥895 MPa | ≥130 ksi | 最小要件 |
| 耐力、0.2% オフセット | ≥828 MPa | ≥120 ksi | 最小要件 |
| 伸び、50 mmゲージ長 | ≥10% | ≥10% | 最小要件 |
| 絞り | ≥25% | ≥25% | 代表値 |
| 硬さ | 280-360 HB | 32-38 HRC | 一般的な範囲 |
| 疲労強度 | 570-620 MPa | 83-90 ksi | 10⁷サイクル時 |
| せん断弾性係数 | 41-45 GPa | 5,950-6,530 ksi | — |
TC4はどの板金加工 プロセスに適していますか？
TC4（Ti-6Al-4Vアルファ-ベータチタン合金）は板金加工においてますます広く使用されています。しかし、標準的な鋼材と比較して、 加工方法により具体的な要求が課されます.
TC4板金プロセス互換性
| 加工 | 適合性 | 主な考慮事項 |
|---|---|---|
| レーザー切断 | 高 | 厚さ15 mmまでに最適；入熱を制御する必要あり |
| ウォータージェット切断 | 高 | 熱影響部が最小；加工コストが高い |
| プラズマ切断 | 中 | 熱影響部が大きい；厚板により適している |
| シャーリング | 高 | 薄板の直線切断に適している |
| CNC曲げ加工 | 中 | スプリングバックが大きい；通常、過曲げ補正が必要 |
| プレス加工および成形 | 中 | 大きな成形力が必要；温間成形を推奨 |
| TIG溶接 | 高 | アルゴンシールドが必須；裏面シールドが不可欠 |
| MIG溶接 | 中 | アルゴンベースの混合シールドガスが必要 |
TC4板金部品の主要な図面レビューポイント
| レビュー項目 | 確認事項 | 見落とした場合のリスク |
|---|---|---|
| 材料仕様 | グレード、規格、MTR要件 | 誤った材料の供給 |
| 寸法公差 | 公差がプロセス能力に対して現実的かどうか | 追加工またはスクラップ |
| 曲げ半径 | 要求半径と達成可能な最小半径の比較 | 割れまたは過度なスプリングバック |
| 肉厚 | 実際の厚さが設計意図と一致するかどうか | 部品の破損または不要な重量 |
| 穴径とピッチ | 打ち抜きクリアランスとエッジ距離 | 歪みまたは材料の断裂 |
| 表面粗さ | 要求仕上げタイプとRa値 | 追加の仕上げ工程が必要になる可能性 |
| 溶接要件 | 継手タイプ、強度要件、検査基準 | 弱い継手または不合格 |
| 熱処理要件 | 要求される状態と検証方法 | 強度が仕様範囲外になる可能性 |
TC4に適したプロジェクトの種類は？
TC4板金部品の推奨用途分野
| 業界 | 典型的な用途 | TC4が選ばれる理由 |
|---|---|---|
| 航空宇宙 | 構造ブラケット、ハウジング、熱交換器 | 軽量化と高い疲労強度 |
| 医療機器 | 手術器具ハウジング、インプラント試験片 | 生体適合性と耐食性 |
| 海洋工学 | 海水システム部品、海洋設備 | 耐海水腐食性 |
| 化学処理 | タンク、圧力容器、配管マニホールド | 耐酸・耐アルカリ性 |
| 高性能自動車 | 排気部品、サスペンション部品 | 軽量かつ耐高温性 |
| スポーツ用品 | 自転車フレーム、レーシング部品 | 高い比強度 |
| 半導体 | プロセスチャンバー部品 | 良好な清浄度と耐食性 |
TC4の見積もり依頼時に提供すべき情報は？
TC4板金部品のRFQチェックリスト
| カテゴリー | 具体的な項目 | 目的 |
|---|---|---|
| 材料 | TC4 / Ti-6Al-4V / Grade 5などのグレード、ASTM B265やAMS 4911などの適用規格、および必要な厚さ | 正確な材料の調達を保証 |
| 寸法 | 全体寸法（長さ×幅×高さ）、板厚、数量を含む | 材料重量と加工工程の計算に使用 |
| 形状 | DXFやPDFなどの2D図面、またはSTEPやIGESなどの3Dモデル、および曲げ加工の詳細 | 製造実現性の評価に使用 |
| 公差 | 寸法公差および必要な表面粗さ | 加工難易度の判断に役立つ |
| 製造プロセス | 切断方法、曲げ工程、溶接が必要な場合の溶接要件、表面処理 | 必要な作業を明確化 |
| —検査レベル、サンプリング計画、必要に応じて初品検査 | MTRまたはEN 10204 3.1証明書が必要かどうか、検査要件、および特別な試験の有無 | 検査範囲を定義 |
| アプリケーション情報 | 最終的な使用環境、温度範囲、荷重条件 | 材料の適合性確認に役立つ |
| 物流情報 | 納品先、梱包要件、リードタイム | 生産計画および出荷手配を支援 |
