Titane Gr2 vs Gr5 : une comparaison pratique pour la sélection des matériaux
May 14, 2026
Les grades 2 et 5 sont les deux matériaux en titane les plus fréquemment spécifiés dans l'industrie. Ils partagent le même métal de base, une résistance élevée à la corrosion et un poids léger, mais ils diffèrent fondamentalement par leur résistance, leur formabilité, leur soudabilité et leur prix. Cette comparaison couvre la composition, les propriétés physiques et mécaniques, le comportement à la corrosion et à la fabrication, ainsi que les applications typiques, de sorte que la bonne nuance peut être sélectionnée à partir de données plutôt que d'une règle empirique.
Comparaison rapide d'un-graphique
| Aspect | Gr2 (CPTi) | Gr5 (Ti-6Al-4V) |
|---|---|---|
| UTS/YS (MPa) | 345-420 / 275-360 | 895-1100 / 830-900 |
| Élongation | 20-30% | 8-14% |
| Température de service | Généralement jusqu'à 315 degrés | Jusqu'à 400 -450 degrés à court terme |
| Corrosion dans l'eau de mer / chlore humide | Film passif excellent et stable | Bonne, mais isolation galvanique requise avec des métaux différents |
| Soudabilité | Large fenêtre de soudage | Nécessite un apport de chaleur strict et un contrôle du blindage |
| Usinabilité | Difficile, mais plus indulgent | Plus fort; basse vitesse, refroidissement suffisant, outils tranchants |
| Coût et disponibilité | Moins cher, largement approvisionné | Prix unitaire plus élevé, délais de livraison plus longs |
Composition chimique de grade 2 et de grade 5
| Élément | 2e année (%) | 5e année (%) |
|---|---|---|
| Titane, Ti | Équilibre | Équilibre |
| Aluminium, Al | - | 5.50-6.75 |
| Vanadium, V | - | 3.50-4.50 |
| Fer, Fe | 0,30 maximum | 0,40 maximum |
| Oxygène, O | 0,25 maximum | 0,20 maximum |
| Carbone, C | 0,08 maximum | 0,08 maximum |
| Azote, N | 0,03 maximum | 0,05 maximum |
| Hydrogène, H | 0,015 maximum | 0,015 maximum |
| Autres (chacun / total) | 0,10 / 0,40 maximum | 0,10 / 0,40 maximum |
Le grade 2 est un titane alpha monophasé : non allié, ductile et facile à souder. Le grade 5 est un alliage biphasé-alpha-plus-bêta qui peut être traité en solution et vieilli, ce qui lui confère une résistance et une durée de vie à la fatigue beaucoup plus élevées.
Propriétés physiques de grade 2 et de grade 5
| Propriété | Niveau 2 (CP Ti) | Catégorie 5 (Ti-6Al-4V) |
|---|---|---|
| Densité (g/cm³) | 4.50-4.51 | 4.42-4.43 |
| Module élastique (GPa) | 103-110 | 110-114 |
| Conductivité thermique (W/m·K) | 15-22 | 6.5-7.2 |
| Résistivité électrique (µΩ·cm) | 42-46 | 165-175 |
| CTE 20-100 degrés (µm/m·K) | 8.4-8.8 | 8.6-9.2 |
| Point de fusion (degré) | Environ. 1668 | 1604-1660 |
La conductivité thermique plus élevée du Gr2 (15-22 W/m·K contre 6,5-7,2 W/m·K) en fait le grade préféré pour les échangeurs de chaleur et les applications électrochimiques. Les deux qualités ont un module élastique similaire autour de 110 GPa, de sorte que la rigidité structurelle est principalement régie par la géométrie de la section.
Propriétés mécaniques de grade 2 et de grade 5
| Propriété (recuit) | 2e année | 5e année |
|---|---|---|
| Résistance à la traction ultime | 344 MPa min. | 895 MPa min. |
| Limite d'élasticité (0,2%) | 275 MPa min. | 828 MPa min. |
| Élongation | 20 % minimum | 10 % minimum |
Valeurs minimales selon ASTM B348 et ASTM B265 pour l'état recuit. Les exigences réelles doivent suivre les spécifications du contrat ou de l’achat.
Faisabilité de la corrosion, du soudage et de l’usinage
Corrosion
Dans l'eau de mer, le chlore humide et les environnements contenant du chlorure-, le grade 2 forme un film passif stable avec un faible risque de piqûre et de corrosion caverneuse, ce qui en fait le choix standard pour les échangeurs de chaleur et les équipements de manipulation de fluides-. Le grade 5 peut être utilisé lorsqu'une résistance plus élevée est nécessaire dans les milieux chimiques, mais la corrosion galvanique doit être gérée dans la conception en utilisant des fixations du même matériau, des joints isolants ou des barrières de revêtement, et en évitant les zones stagnantes et les structures de fissures. Pour les acides réducteurs forts, les supports contenant du fluorure-ou le chlore sec à haute-température, aucune des deux qualités n'est recommandée pour un service direct sans une évaluation au cas par-cas.
Soudage
Le grade 2 a une fenêtre de soudage plus large et une tolérance plus élevée aux conditions du site. Le grade 5 nécessite un contrôle strict de l’apport de chaleur et de la qualité du gaz de protection. Le TIG (GTAW) avec de l'argon de haute-pureté, un écran anti-fuite suffisant et une purge arrière est le processus préféré pour les deux. Les surfaces de joint doivent être nettoyées de l'huile et de l'oxyde avant le soudage, et les espaces d'assemblage doivent être uniformes. Les métaux d'apport recommandés sont ERTi-2 pour le grade 2 et ERTi-5 pour le grade 5 ; pour les joints différents, suivez le côté de résistance inférieure. Une soudure saine semble argentée à jaune paille clair ; une décoloration bleue, violette ou foncée indique une surchauffe et nécessite une réinspection et une reprise. Pour les composants sous pression ou critiques, les procédures de soudage doivent être qualifiées selon AWS D17.1 ou ISO 15614-5, avec des tests de fuite PT ou hélium pour la densité.
Usinage
Les deux grades irritent et durcissent-au travail, le grade 5 étant plus sévèrement. Suivez les principes d'une vitesse de coupe faible, d'une avance élevée, d'une faible profondeur de coupe et d'un refroidissement suffisant. Utilisez des inserts en carbure tranchants à revêtement PVD-, des fixations rigides et évitez les coupures d'air et les pauses qui augmentent l'échauffement par friction. Pour le perçage, utilisez des forets courts avec un liquide de refroidissement à haute-pression et une rétraction étagée pour l'élimination des copeaux ; pré-chanfreiner l'entrée du trou pour réduire les bavures. Pour l'alimentation par lots automatisée, une barre rectifiée à tolérance serrée-avec chanfreinage à double-extrémité améliore la fiabilité de l'alimentation. Au niveau 5, réduisez davantage la vitesse de coupe et raccourcissez le temps d’engagement de l’outil pour contrôler l’accumulation de chaleur et la déviation de l’outil.
Applications typiques
2e année
Dessalement de l'eau de mer et équipements d'ingénierie offshore
Revêtements de traitement chimique et passages de fluides dans des conditions acides ou chlorées
Systèmes de désulfuration FGD et de gaz de combustion des centrales électriques
Équipement de blanchiment de pâte exposé au chlore humide
Échangeurs de chaleur et condenseurs à eau de mer
5e année
Structures et fixations aérospatiales
Carters de moteur et composants-haute température
Implants médicaux et instruments chirurgicaux (Grade 23 ELI pour les implants permanents selon ASTM F136)
Pièces usinées pour le sport automobile et les-hautes performances
-outillage et fixations haut de gamme nécessitant rigidité et résistance à l'usure
Guide de sélection des matériaux en trois -étapes
Pour les applications à l'eau de mer ou aux produits chimiques où la formabilité, la soudabilité et l'économie sont importantes : sélectionnez le grade 2.
Pour les pièces porteuses de l'aérospatiale, des fixations ou du secteur médical-pour lesquelles la résistance et la fatigue déterminent la conception : sélectionnez le niveau 5.
Si le budget ou le délai de livraison est limité, évaluez d'abord le stock de grade 2 là où la résistance et la température le permettent ; sinon, sélectionnez le grade 5 et gérez les risques de soudage et d'usinage lors de la conception.
Foire aux questions
La 5e année est-elle plus forte que la 2e année ?
Oui. À l'état recuit, le grade 5 a une résistance à la traction minimale de 895 MPa contre 344 MPa pour le grade 2, soit environ 2,5 fois plus élevée, c'est pourquoi il s'agit de la norme pour les pièces critiques-portantes et de fatigue-.
Quel grade résiste le mieux à la corrosion de l’eau de mer ?
Grade 2. Son film passif stable dans les environnements chlorés réduit le risque de corrosion par piqûres et fissures. Il est donc préféré pour l'immersion dans l'eau de mer et l'entretien des échangeurs de chaleur à long terme.
Le grade 5 peut-il être soudé comme le grade 2 ?
Le grade 5 peut être soudé, mais il nécessite un contrôle plus strict de l’apport de chaleur, du gaz de protection et de la propreté des joints. Le grade 2 a une fenêtre de soudage beaucoup plus large et est plus tolérant aux conditions sur site-.
Pourquoi le Grade 5 est-il plus difficile à usiner ?
Le grade 5 combine une résistance élevée avec une faible conductivité thermique, concentrant la chaleur au niveau du tranchant et favorisant l'écrouissage. Une vitesse de coupe faible, une avance élevée, des coupes peu profondes et un liquide de refroidissement par inondation sont obligatoires.
Quelle qualité est la moins chère ?
Le grade 2 est plus économique et largement disponible. Le niveau 5 impose un prix unitaire plus élevé et un contrôle plus strict du traitement et des délais de livraison.
Les Gr2 et Gr5 sont-ils interchangeables pour les échangeurs thermiques ?
Pour les performances de transfert de chaleur, le grade 2 est préféré en raison de sa conductivité thermique plus élevée et de sa meilleure résistance à la corrosion des chlorures. Le grade 5 est utilisé dans les échangeurs de chaleur principalement lorsque la résistance mécanique, par exemple dans les conceptions à haute -pression ou vibration-charge, l'exige.
