Reine Korrosionsbeständigkeit oder legierte Festigkeit. Sehr unterschiedliche Einsatzgebiete.

Wegen der Korrosionsbeständigkeit. Grad 2 hält heißer Salzsäure, Meerwasser, chloridhaltigen Umgebungen und vielen aggressiven Chemikalien stand, während Grad 5 dort durch Seigerung der Legierungselemente örtlich korrodieren kann. In der chemischen Verfahrenstechnik, der Meerwasserentsalzung und bei maritimen Wärmetauschern ist Grad 2 die richtige Wahl: Dort sind die Lasten meist gering und die Umgebung scharf, sodass die Festigkeit von Grad 5 verschenkt wäre.

Manchmal – es hängt von der konkreten Umgebung ab. Grad 5 erreicht oder übertrifft den Edelstahl 316L in vielen Korrosionsfällen, bei deutlich höherer Festigkeit und geringerem Gewicht. Allerdings ist 316L weit billiger, und Grad 5 zu zerspanen kostet mehr. Wählen Sie Grad 5, wenn das Gewicht zählt – Luftfahrt, Rennsport – und zugleich Korrosionsbeständigkeit gefragt ist. Wählen Sie 316L, wenn allgemeine Korrosionsbeständigkeit genügt und die Kosten ins Gewicht fallen.

Mehrere Gründe kommen zusammen: Die geringe Wärmeleitfähigkeit staut die Hitze am Werkzeug; die Festigkeit bleibt auch warm hoch, sodass der Druck auf die Schneide nicht nachlässt; bei erhöhter Temperatur reagiert Titan mit Hartmetallwerkzeugen und verschleißt sie chemisch; und es neigt zum Fressen. Die Folge: niedrige Schnittgeschwindigkeiten (30 bis 50 m/min gegenüber 150 bei Stahl), reichlich Kühlschmierstoff und Werkzeuge aus Hartmetall oder CBN. Die Bearbeitungszeit beträgt meist das Drei- bis Vierfache des vergleichbaren Stahlteils, und daher rührt ein großer Teil des Aufpreises für Titanteile.

Für dauerhafte Implantate bevorzugt man Grad 23 (Ti-6Al-4V ELI, mit besonders niedrigem Gehalt an Einlagerungselementen): Weniger Eisen, Sauerstoff und Kohlenstoff bedeuten höhere Bruchzähigkeit und mehr Duktilität. Grad 5 dient für temporäre Fixierungen, Zahnimplantate und chirurgische Instrumente. Für orthopädische Implantate, Wirbelkörperkäfige und Gelenkbauteile schreiben Sie Grad 23 vor. Der Werkstoff kostet kaum mehr; über das Langzeitverhalten des Implantats entscheidet dieser Unterschied in der Zusammensetzung.

Bei Schweißtemperatur, also oberhalb von 600 °C, nimmt Titan begierig Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff aus der Luft auf und versprödet. Die Naht muss auf beiden Seiten mit Argon geschützt werden, beim Schweißen wie beim Abkühlen, bis sie unter 300 °C liegt. Die Farbe verrät den Zustand: strohgelb ist in Ordnung, blau zeigt leichte Verunreinigung an, violett oder grau eine starke, die Ausschleifen und erneutes Schweißen verlangt. Unser Titan-Schweißplatz lässt sich für kritische Anwendungen als Handschuhkasten spülen.

Ti-6Al-4V lässt sich durch Lösungsglühen und Auslagern wärmebehandeln. Der übliche Ablauf: Lösungsglühen bei 900 bis 950 °C, Abschrecken in Wasser, Auslagern bei 480 bis 540 °C. So erreicht man 925 MPa Streckgrenze statt 828 MPa im geglühten Zustand. Der Aufpreis gegenüber geglühtem Material liegt bei 15 bis 25 Prozent. In Luftfahrtstrukturen ist wärmebehandelter Grad 5 Standard; für Prototypen und allgemeinen Maschinenbau genügt in der Regel werksgeglühter Grad 5.