Titan Grade 2

Was ist Titan Grad 2?

Titan Grad 2, oft auch als kommerziell reines Titan oder CP Ti bezeichnet, ist eine unlegierte Form von Titan mit mindestens 98,9 % Ti und geringen Anteilen an Eisen (≤0,30 %), Sauerstoff (≤0,25 %), Kohlenstoff (≤0,08 %), Stickstoff (≤0,03 %) und Wasserstoff (≤0,015 %). Dieser geringe Verunreinigungsgrad unterscheidet Grad 2 vom etwas reineren Grad 1 und macht es zum Arbeitspferd unter den CP-Güten. Grade 2 ist als UNS R50400 gekennzeichnet und unterliegt Normen wie ASTM B348 und ASTM B265. Es bietet eine ausgewogene Kombination aus Festigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit und ist in Stangen, Blechen, Platten, Rohren und geschmiedeten Formen erhältlich. Seine nahezu reine chemische Zusammensetzung und der hohe Sauerstoffgehalt verleihen ihm eine moderate mechanische Festigkeit, während das Fehlen von Legierungselementen zu einer geringen Dichte und ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit beiträgt.

Chemische Zusammensetzung und Normen

CP Grade 2 Titan hat einen nominalen Titangehalt von ≥98,9 % mit Verunreinigungen von Fe ≤0,30 %, O ≤0,25 %, C ≤0,08 %, N ≤0,03 % und H ≤0,015 %. Diese Grenzwerte sind in internationalen Spezifikationen wie ASTM B348 (Stangen und Knüppel), ASTM B265 (Platten und Bleche) und ASTM B338/B337 (Rohre) festgelegt. Weitere gleichwertige Bezeichnungen sind AMS 4941, AMS 4902 und DIN 3.7035. Beim Kauf von Titan Grade 2 stossen Kunden häufig auf die Bezeichnung UNS R50400 oder Beschreibungen wie „Titan Grade 2 Blech ASTM B265“ und „Titan Grade 2 Stange ASTM B348“. Die BACH INDUSTRY AG liefert alle gängigen Formen zusammen mit Materialzertifikaten gemäss diesen Normen.

Physikalische & Mechanische Eigenschaften

Da Titan Grade 2 nahezu rein ist, behält es die geringe Dichte und die einzigartigen physikalischen Eigenschaften von Titan. Mit einer Dichte von 4,51 g cm⁻³ ist es rund 40 % leichter als Stahl und nur geringfügig schwerer als Aluminium, was den Konstrukteuren ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis ermöglicht. Die Legierung bleibt bis zu hohen Temperaturen stabil; ihr Schmelzbereich liegt zwischen 1610 und 1665 °C und sie ist bis etwa 400 °C dauerhaft einsetzbar. Die Wärmeausdehnung ist mit 8,6 µm·m⁻¹·°C⁻¹ zwischen 0 °C und 100 °C relativ gering, während die Wärmeleitfähigkeit mit 16,4 W m⁻¹ K⁻¹ moderat ist. Der elektrische Widerstand beträgt etwa 5,2×10⁻⁵ Ω·cm und das Metall ist nicht magnetisch, was für MRT-sichere medizinische Geräte nützlich ist.

Mechanisch gesehen bietet Güteklasse 2 eine mässige Festigkeit bei guter Duktilität. Typische mechanische Eigenschaften im geglühten Zustand sind:

• Zugfestigkeit (UTS): 344 – 485 MPa

• Streckgrenze (0,2 % Dehngrenze): 275 – 410 MPa

• Bruchdehnung: ~20 – 28 %

• Elastizitätsmodul: 105 – 120 GPa

• Härte: 145–200 HV

Diese Werte bedeuten, dass das Metall zäh genug für Strukturbauteile und dennoch duktil genug ist, um geformt oder geschweisst. Die Dauerfestigkeit liegt bei etwa 300 MPa für 10⁷ Zyklen. Im Vergleich zur hochfesten Legierung Grade 5 (Ti‑6Al‑4V) mit einer UTS von etwa 1000–1190 MPa und einer Streckgrenze von 910–1110 MPa opfert Grad 2 die Festigkeit zugunsten einfacherer Herstellung und geringerer Kosten.

Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität

Eine der bekanntesten Eigenschaften von Titan Grad 2 ist seine aussergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit. An Luft oder Wasser bildet sich ein fest haftender, stabiler Oxidfilm, der die Oberfläche schützt. Dieser passive Film macht die Legierung beständig gegen oxidierende, neutrale und leicht reduzierende Umgebungen; sie widersteht feuchten Chloriden, Chlorit- und Hypochloritlösungen, Salpeter- und Chromsäure sowie vielen organischen Säuren. Grad 2 bietet eine hervorragende Beständigkeit gegen Meerwasser und Meeresatmosphäre. Selbst eine 16-jährige Exposition der Rohre gegenüber verschmutztem Meerwasser führt zu geringer oder gar keiner Korrosion. Die Legierung widersteht Erosion durch Hochgeschwindigkeits-Meerwasser bis zu ~120 ft·s⁻¹ und weist eine hervorragende Kavitationsbeständigkeit auf. Titan sollte jedoch aufgrund des Risikos einer pyrophoren Reaktion nicht in roter rauchender Salpetersäure verwendet werden.

Diese Korrosionseigenschaften erklären, warum Titan der Güteklasse 2 in der chemischen Verarbeitung, Entsalzung und Schifffahrt erfolgreich mit Edelstahl konkurriert. Seine Oxidschicht und das Fehlen toxischer Legierungselemente machen es zudem biokompatibel. CP-Titan wird häufig für Implantate, Zahnschrauben und orthopädische Geräte verwendet, da es keine unerwünschten Gewebereaktionen hervorruft. Im medizinischen Bereich ermöglicht die amagnetische und ungiftige Beschaffenheit von Titan Patienten mit Implantaten artefaktfreie MRT-Untersuchungen. Für Implantatentwickler bietet Titan der Güteklasse 2 ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu geringeren Kosten als legierte Güten.

Verarbeitung, Schweissen & Zerspanung

Titan der Güteklasse 2 kann mit konventionellen Umform- und Zerspanungsverfahren verarbeitet werden, erfordert jedoch aufgrund seiner Reaktivität bei hohen Temperaturen eine sorgfältige Handhabung. Kaltumformung ist aufgrund der Duktilität des Materials möglich. der Biegeradius sollte bei Material unter 1,8 mm mindestens das Zweifache der Blechdicke betragen. Warmumformung verbessert die Duktilität und wird üblicherweise zwischen 204 und 316 °C durchgeführt. Spannungsabbau erfolgt durch Erhitzen auf 482–593 °C, gefolgt von Luft- oder langsamer Abkühlung. Zum vollständigen Glühen wird das Material auf 704 °C erhitzt und 2 Stunden lang gehalten; Schmiedevorgänge können bei 899 °C beginnen und bei etwa 843 °C enden.

Die Zerspanbarkeit von CP Grade 2 ist vergleichbar mit der von austenitischem Edelstahl: Werkzeuge sollten scharf gehalten, Schnittgeschwindigkeiten niedrig gehalten und Kühlmittel reichlich verwendet werden. Es werden Wolframkarbidwerkzeuge der Güten C1–C4 empfohlen. Die Legierung lässt sich problemlos mit WIG- oder MIG-Verfahren schweissen, sofern eine Schutzgasbehandlung (Argon oder Argon-Helium-Gemisch) zur Vermeidung von Sauerstoffaufnahme verwendet wird. Vorwärmen und Wärmebehandlung nach dem Schweissen sind in der Regel nicht erforderlich, sodass das Schweissen von Rohren, Armaturen und Bauteilen problemlos möglich ist.

Verfügbare Formen und Abmessungen

BACH INDUSTRY AG führt ein umfassendes Sortiment an Titanprodukten der Güteklasse 2. Flachprodukte umfassen Bleche (0,5–50 mm dick), Platten (>10 mm) und Folien (<0,5 mm), ideal für Fertigungen, Wärmetauscher und Schiffszubehör. Langprodukte sind in Form von Rundstäben, Stangen und Drähten erhältlich und eignen sich für Befestigungselemente, Federn und die Bearbeitung zu massgeschneiderten Komponenten. Rohrleitungsprodukte umfassen nahtlose und geschweisste Rohre, Rohrleitungen, Rohrverbindungsstücke und Flansche für Chemie-, Öl- und Gasanlagen. Befestigungselemente wie Bolzen, Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben profitieren von der geringen Dichte und Korrosionsbeständigkeit von Titan der Güteklasse 2. Pulverformen eignen sich für die additive Fertigung und Pulvermetallurgie. Schweissdraht und Schweissstab gewährleisten die Kompatibilität bei der Herstellung von CP-Titanstrukturen. Unabhängig von der Form werden die Materialien mit Prüfzertifikaten geliefert, die die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften belegen.

Preise & Verfügbarkeit

Der Preis von Titan Grade 2 variiert je nach Marktangebot, Energiekosten und Produktform. Generell ist Grade 2 günstiger als Legierungen wie Grade 5, da es keine teuren Elemente wie Vanadium oder Aluminium enthält. Deshalb wird Grade 2 oft als kostengünstig bezeichnet. Die Preise werden üblicherweise pro Kilogramm oder pro Pfund angegeben und unterscheiden sich für Stangen, Bleche, Rohre und Schrott. Titanschrott erzielt niedrigere Preise, bleibt aber aufgrund der hohen Kosten für Rohtitanschwamm wertvoll. Kunden, die die Preise von Titan Grade 2 mit Grade 5 vergleichen, sollten mit deutlich höheren Kosten für Grade 5 rechnen, da die Festigkeit etwa doppelt so hoch ist (UTS 1000–1190 MPa gegenüber 344–485 MPa) und Legierungselemente die Produktionskosten erhöhen.

Für die Beschaffung empfiehlt es sich, ein aktuelles Angebot anzufordern, da die Marktpreise schwanken. BACH INDUSTRY AG bezieht Titanschwamm weltweit und hält Lagerbestände vor, um die Lieferzeiten zu verkürzen. Der indische HSN-Code 8108 klassifiziert „Titan und Erzeugnisse daraus, einschliesslich Abfall und Schrott“ und unterliegt einer Waren- und Dienstleistungssteuer (GST) von 18 %; diese Information ist für Importeure relevant, die Material nach Indien versenden. Für europäische Kunden ist das Material ab Lager oder mit kurzen Fertigungsvorlaufzeiten verfügbar. Anfragen zu den Preisen für Titan Grade 2 Bleche oder Rundstäbe Grade 2 pro kg erhalten Sie über das Vertriebsteam des Unternehmens.

Industrielle und medizinische Anwendungen

Dank seiner Kombination aus mittlerer Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität findet Titan Grade 2 in verschiedenen Branchen Anwendung. Zu den Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt gehören Flugzeughäute, Rohrleitungen und Kryobehälter. Die geringe Dichte und das hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnis der Legierung reduzieren das Gewicht und den Treibstoffverbrauch von Flugzeugen. In der chemischen Verarbeitung und der Energieerzeugung wird Titan Grade 2 für Wärmetauscher, Reaktionsbehälter, Kondensatorrohre und Rauchgasentschwefelungsanlagen eingesetzt, wo es korrosionsbeständig gegenüber oxidierenden Säuren und Meerwasser ist. In Schifffahrts- und Entsalzungsanlagen wird Titan der Güteklasse 2 aufgrund seiner Haltbarkeit in Salzwasser für Pumpen, Propellerwellen, Verdampferrohre und Druckbehälter verwendet.

Im medizinischen Bereich wird Reintitan (insbesondere Güteklasse 1 und Güteklasse 2) für Implantate und Prothesen verwendet, da es ungiftig, nicht magnetisch und gut mit dem Knochen kombinierbar ist. Platten, Schrauben, Zahnimplantate und Prothesen aus Titan der Güteklasse 2 können Jahrzehnte ohne Nebenwirkungen halten. Die mittlere Festigkeit und hohe Ermüdungsbeständigkeit der Legierung ermöglichen wiederholte Belastungen, während ihre Biokompatibilität das Risiko einer Abstossung verringert. Die BACH INDUSTRY AG liefert Bleche, Stäbe und Drähte in medizinischer Qualität gemäss den Spezifikationen der ASTM F67 für chirurgische Implantate.

Titansorte 2 im Vergleich zu anderen Werkstoffen

Bei der Auswahl von Titan vergleichen Ingenieure Titansorte 2 häufig mit anderen CP-Sorten sowie mit legiertem Titan oder alternativen Metallen. Im Vergleich zu Titansorte 1 bietet Titansorte 2 eine höhere Festigkeit, aber eine etwas geringere Duktilität. Titansorte 3 und Titansorte 4 weisen höhere Festigkeiten und eine geringere Duktilität auf und eignen sich daher für anspruchsvollere Strukturanwendungen, sind aber schwieriger zu formen. Titansorte 5 (Ti-6Al-4V) zeichnet sich durch ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, hohe Hitzebeständigkeit und breite industrielle Anwendung aus. Es ist jedoch teurer und weniger duktil als Güteklasse 2. Die MakeItFrom-Datenbank zeigt, dass Güteklasse 2 eine Bruchfestigkeit von ca. 420 MPa und eine Streckgrenze von ca. 360 MPa aufweist, während Güteklasse 5 eine Bruchfestigkeit von ca. 1000–1190 MPa und eine Streckgrenze von ca. 910–1110 MPa aufweist. Diese Unterschiede erklären, warum Güteklasse 5 für Hochleistungsimplantate in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizin gewählt wird, während Güteklasse 2 für weniger extreme Anwendungen eine vielseitige und kostengünstige Wahl bleibt.

Im Vergleich zu Edelstahl ist Titan der Güteklasse 2 etwa 60 % leichter und weist eine höhere Korrosionsbeständigkeit in chloridhaltigen Umgebungen auf, obwohl seine absolute Festigkeit geringer ist. Für Anwendungen, bei denen Gewichtsreduzierung und Korrosionsbeständigkeit wichtiger sind als Festigkeit wie z. B. bei Schiffszubehör, Wärmetauschern und Konsumgütern bietet Titan Grade 2 eine lange Lebensdauer und geringere Wartungskosten.

Verbrauchermeinungen

Titan Grade 2 hat auch den Verbrauchermarkt erobert. Premium-Uhrenhersteller verwenden beispielsweise CP-Titangehäuse, um ein leichtes und dennoch robustes Tragegefühl zu erzielen. Die Taucheruhr Tudor Pelagos und verschiedene Smartphone-Accessoires von Sandmarc werben mit der Verwendung von Titan Grade 2 aufgrund seiner hypoallergenen und korrosionsbeständigen Eigenschaften. Käufer von Uhren, Smartphone-Objektiven oder Fahrradkomponenten aus Titan Grade 2 schätzen die markante graue Optik und die Kratzfestigkeit des Materials. Obwohl diese Konsumgüter nur einen kleinen Teil der Titannachfrage ausmachen, unterstreichen sie die Attraktivität des Metalls über die Schwerindustrie hinaus.

Fazit

Titan Grade 2 (UNS R50400) ist eine handelsübliche Reintitanlegierung, die eine überzeugende Kombination aus mittlerer Festigkeit, geringer Dichte, hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität bietet. Seine chemische Zusammensetzung (≥98,9 % Ti mit kontrollierten Verunreinigungen) und seine mechanischen Eigenschaften (UTS 344–485 MPa, Streckgrenze 275–410 MPa, Dehnung ~20–28 %) machen es für Anwendungen geeignet, die von der Luft- und Raumfahrt und der chemischen Verarbeitung bis hin zu medizinischen Implantaten und Konsumgütern reichen. Eine schützende Oxidschicht verleiht Grade 2 eine aussergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit gegenüber Meerwasser, oxidierenden Säuren und chlorhaltigen Medien, während seine nichtmagnetische und ungiftige Beschaffenheit den biomedizinischen Einsatz unterstützt. Die Verarbeitung ist unkompliziert: Die Legierung lässt sich mit gängigen Verfahren kaltformen, warmbearbeiten, schweissen und bearbeiten.

BACH INDUSTRY AG liefert Bleche, Platten, Stäbe, Drähte, Rohre, Fittings und Befestigungselemente aus Titan Grade 2 gemäss ASTM- und AMS-Spezifikationen. Unser erfahrenes Team berät Sie gerne bei der Auswahl der richtigen Produktform, erstellt Angebote basierend auf dem aktuellen Preis pro kg für Titan Grade 2 und organisiert die weltweite Logistik. Ob Sie chemische Prozessanlagen konstruieren, Rohre für Entsalzungsanlagen spezifizieren, medizinische Implantate entwerfen oder Material für Präzisionsbefestigungen beschaffen – Titan Grade 2 bietet eine langlebige und kostengünstige Lösung mit jahrzehntelanger bewährter Leistung.