Ti-6Al-4V 티타늄 합금 (Grade 5)

티타늄에 알루미늄 6% · 바나듐 4% 를 넣은 α-β 형 합금

Grade 5 -196 ~ 450°C 항공우주 80% 이상

Ti-6Al-4V 는 종합 성능과 공정 특성이 뛰어난 티타늄(타이타늄) 합금입니다. 고온에서 오래 힘을 받아도 천천히 늘어나지 않는 성질(크리프 저항) · 열 안정성 · 반복해서 힘을 받아도 견디는 강도(피로 강도)가 높고 바닷물에서의 균열 성장 저항이 좋으며, 굽힘 인성과 열염 응력 부식 성능도 만족스럽습니다. 수소에 대한 민감도는 다른 티타늄 합금보다 작습니다.

가공할 때 깨지지 않고 늘어나는 성질(공정 소성)과 고온에서 엿가락처럼 크게 늘어나는 성질(초소성)이 뛰어나 여러 압력 가공으로 성형할 수 있고, 용접과 기계 가공도 다양한 방법으로 할 수 있습니다.

합금 이름 읽는 법 — 맨 앞 원소 기호가 주성분, 뒤의 ‘숫자 + 원소 기호’가 섞은 원소와 그 함량(무게 %)입니다. 나머지는 모두 주성분입니다.

Ti-6Al-4V = 티타늄(Ti) + 알루미늄(Al) 6% + 바나듐(V) 4%
Ti-3Al-2.5V = 티타늄(Ti) + 알루미늄(Al) 3% + 바나듐(V) 2.5%

숫자는 대표값이며, 실제 허용 범위는 규격이나 성적서에 정해져 있습니다. 티타늄은 Grade 번호로도 부릅니다. Ti-6Al-4V = Grade 5

형태와 용도

주요 최종 가공 전의 소재(반제품)은 봉 · 단조품 · 시트 · 플레이트 · 단면 모양이 일정한 긴 소재(형재) · 와이어이며 주조도 할 수 있습니다. 가열해 재질을 부드럽게 하는 열처리(풀림) 상태로 가공하고, 고온에서 성분을 고르게 녹여 섞는 열처리(용체화) · 일정 온도에 두어 강도를 높이는 열처리(시효)로 강화할 수 있습니다(담금질 단면은 보통 25 ~ 30 mm 이하).

-196 ~ 450°C 의 넓은 온도 범위에서 쓰는 부품, 특히 균열이 생겨도 안전하게 버티도록 하는 설계(손상 허용 설계) 부품에 알맞습니다. 세계 티타늄 합금 반제품 생산량의 절반 이상이 Ti-6Al-4V 이고, 그중 80% 이상이 항공우주 산업에 쓰입니다.

합금 형태 α-β Type

α-β형 티타늄 합금

형태	Grade	화학 성분	사용 온도/°C	강도 등급/MPa
α+β	Grade 5	Ti - 6Al - 4V	400	≥ 895

화학 성분 wt%

Ti-6Al-4V 합금 화학 성분 (wt)%

Grade	원소			불순물 ≤
	Al	V	Ti	Fe	C	H	O	기타 원소
	Al	V	Ti	Fe	C	H	O	개별	합계
Grade 5	5.5 - 6.8	3.5 - 4.5	나머지	0.30	0.10	0.015	0.20	0.10	0.40

Ti-6Al-4V 물성

Ti-6Al-4V 합금 물성

형상	상태	δ or d/mm	상온						400°C
			σ b /MPa	σ P0.2 /Mpa	δ 5 /%	ψ/%	α/(。)	α KU /kJ·m -2	σ b /MPa	σ 100 /MPa
			σ b /MPa	≥
시트	풀림	0.8 - 2.0	≥ 895	830	12	-	-	35	590	540
		2.1 - 5.0	≥ 895	830	10	-	-	30	590	540
		5.1 - 10.0	≥ 895	830	10	-	-	-	590	540
시트	풀림	0.8 - 4.0	925 - 1150	870	12	-	-	35	590	540
		4.1 - 5.0	925 - 1150	870	10	-	-	30	590	540
		5.1 - 10.0	895 - 1100	825	10	-	-	-	590	540
		10.1 - 25.0	895 - 1100	825	9	-	-	-	590	540
시트	풀림	0.5 - 3.0	≥ 925	870	12	-	-	35	590	540
시트	풀림	3.1 - 4.0	≥ 925	870	10	-	-	30	590	540
와이어	풀림	1.6 - 7.0	≥ 895	-	10	-	-	-	-	-
봉	풀림	8 - 90	≥ 895	825	10	25	400	-	620	570
봉	풀림	≤ 50	≥ 930	860	10	25	400	-	590	570
봉	풀림	51 - 70	≥ 895	825	10	25	400	-	590	570
봉	풀림	21 - 50	≥ 930	860	10	25	-	-	615	570
		> 50 - 75	≥ 895	825	10	25	-	-	615	570
		> 75 -100	≥ 895	825	10	25	345	-	615	570
		> 75 -100	≥ 895	825	95	20	-	-	-	-
		>100-150	≥ 895	825	10	25	295	-	600	600
		>100-150	≥ 895	825	9	20	-	-	-	-
		> 150 - 220	≥ 895	825	10	20	-	-	-	-
		> 150 - 220	≥ 895	825	8	18	-	-	-	-
봉	풀림	21 - 100	≥ 895	825	10	25	-	-	-	-
		> 100 - 150	≥ 895	825	9	20	-	-	-	-
		> 150 - 220	≥ 895	825	8	15	-	-	-	-
원판, 링	풀림	δ38 - 110	≥ 895	825	10	25	-	-	-	-
봉재 · 와이어	용체화 + 시효	4.0 - 14.0	≥ 1100	1000	10	20	-	-	-	-
원판, 주조	풀림	s ≤100cm 2	≥ 895	825	10	25	-	-	-	-
원판, 링	풀림	δ38-110 m≤60kg	≥ 895	825	10	25	-	-	612	570
자유단조, 형단조	풀림	M ≤ 60kg	≥ 895	825	10	25	350	-	600	560
판 단조	풀림	M ≤ 60kg	≥ 890	825	10	30	345	-	620	570
판 단조	풀림	m≤60-120kg	≥ 890	825	8	25	345	-	590	550
평 단조	풀림	δ ≤ 150	≥ 895	825	10	30	350	-	600	560
			≥ 895	825	10	25	-	-	-	-
			≥ 895	825	8	20	-	-	-	-
		δ ≤ 50	≥ 930	860	10	30	350	-	600	560
		δ ≤ 50	≥ 930	860	10	25	-	-	-	-
링 단조	풀림	m ≤ 60kg	≥ 895	825	10	25	345	-	615	570

보잉 777 의 Ti-6Al-4V 적용

제품	상태	σn/MPa	형상
Ti-6Al-4V	풀림	895	모든 형태
	β 풀림	895	단조품
	STA	1100	체결 부품

Ti-6Al-4V 티타늄 합금 (Grade 5)

형태와 용도

합금 형태 α-β Type

α-β형 티타늄 합금

화학 성분 wt%

Ti-6Al-4V 합금 화학 성분 (wt)%

Ti-6Al-4V 물성

Ti-6Al-4V 합금 물성

보잉 777 의 Ti-6Al-4V 적용

보잉 777 의 Ti-6Al-4V 적용

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