鈦合金等級完整指南：Grade 1-4 / Ti-6Al-4V / ELI 怎麼選？

鈦合金一向被當成「高階金屬」— 但很多採購跟工程師會把所有鈦都統稱「Ti」或「鈦合金」，忽略了不同等級之間的差距。Grade 1 跟 Grade 5（Ti-6Al-4V）在強度上差 3 倍、價格差 2 倍、加工性也完全不同。

本文整理常用鈦合金等級的特性對比，協助設計者跟採購做出對的選擇。

鈦合金的兩大類別

商業鈦合金分兩大家族：

• 純鈦（Commercially Pure, CP）：Grade 1、2、3、4 — 含氧量、鐵量遞增，強度遞增、耐蝕性遞減
• 鈦合金（Alloyed）：加入鋁、釩、鉬等合金元素提升強度。Grade 5（Ti-6Al-4V）為市場主流

純鈦 Grade 1-4

Grade 1 — 最軟、最耐蝕

• 抗拉強度約 240 MPa（最低）
• 耐蝕性最佳，可成形性極佳
• 典型應用：化工反應器內襯、海水管路、電鍍夾具

Grade 2 — 通用商業純鈦

• 抗拉強度約 345 MPa
• 市場上「純鈦」最常用 — 強度與耐蝕性平衡
• 典型應用：醫療器械、化工設備、海洋零件、建築裝飾件

Grade 3 / Grade 4 — 高強度純鈦

• Grade 4 抗拉強度可達 550 MPa（接近一般合金鋼）
• 仍保持純鈦的耐蝕性
• 典型應用：航太緊固件、軍工結構件

鈦合金 Ti-6Al-4V（Grade 5）— 業界主流

俗稱「64 鈦」（含 6% 鋁、4% 釩），佔全球鈦合金消費量的 50% 以上。原因：強度跟重量比優於大多數金屬。

• 抗拉強度：950-1100 MPa（接近高強度鋼）
• 密度：4.43 g/cm³（鋼的 56%）
• 強度重量比：頂級
• 耐溫：可在 400°C 連續工作
• 典型應用：航太結構件、軍機零件、衛星、頂級改裝排氣、高階自行車架、植入物（搭配 ELI）

Ti-6Al-4V ELI — 生醫植入物專用

ELI = Extra Low Interstitial（超低間隙元素）。同樣是 6Al-4V 成分，但氧、氮、碳、鐵含量更低。差異：

• 氧 ≤ 0.13%（一般 Grade 5 為 0.20%）
• 韌性更佳、抗疲勞性更好
• 強度略低（抗拉約 860 MPa）
• 價格高於一般 Grade 5 約 30-50%

典型應用：人工關節、骨釘、牙科植入物、心臟支架。非生醫應用幾乎不需要 ELI，用一般 Grade 5 就夠。

其他鈦合金（簡介）

價格與加工成本（相對比例）

以 Grade 2 純鈦為基準：

• Grade 1 純鈦：約 Grade 2 的 0.95 倍
• Grade 4 純鈦：約 Grade 2 的 1.2 倍
• Ti-6Al-4V（Grade 5）：約 Grade 2 的 1.5-1.8 倍
• Ti-6Al-4V ELI：約 Grade 5 的 1.3-1.5 倍
• Grade 7 鈀鈦：約 Grade 2 的 3-5 倍（含貴金屬）

加工成本：所有鈦合金的切削成本約是 Aluminum A6061 的 3-8 倍（刀具消耗 + 慢進給 + 高壓冷卻）。實際金額請以個別報價為準。

選擇 flowchart

1. 需要植入人體？ → Ti-6Al-4V ELI（Grade 23）
2. 需要極致耐蝕（化工 / 海水）？ → Grade 1-2 純鈦或 Grade 7
3. 強度為首要（航太 / 軍工 / 高階改裝）？ → Ti-6Al-4V（Grade 5）
4. 中強度 + 耐蝕（運動器材）？ → Grade 9
5. 不確定？ → 從 Grade 5（Ti-6Al-4V）起步，這是 90% 應用的合理預設

加工注意事項

所有鈦合金加工都要面對：

• 低熱導率 → 切削熱集中於刀刃，刀具壽命短
• 易加工硬化 → 不能太慢進給
• 反應性高 → 高溫易與氧氮反應，需充足冷卻
• 需要塗層硬質合金或陶瓷刀片

不同等級的加工難度排序：純鈦 Grade 1-2（最易）< Grade 4 < Ti-6Al-4V < β 系列鈦（最難）。

偉勇承接的鈦合金加工

我們長期承接：

• Ti-6Al-4V（Grade 5）：航太結構件、衛星零件、頂級改裝排氣
• Ti-6Al-4V ELI（Grade 23）：醫療植入物、骨科器械（提供材料追溯）
• 純鈦 Grade 1-4：化工設備、海洋零件、客製化緊固件

所有鈦合金加工皆可附材質證明（Mill Test Cert）+ 量測報告。圖面與規格傳給我們即可評估。