Ti-6Al-4V Grau 5 vs Grau 23 (ELI): Principais diferenças e guia de seleção
Jan 19, 2026
Duas ligas, uma química básica
Ti-6Al-4V Grau 5 (UNS R56400) e Ti-6Al-4V ELI Grau 23 (UNS R56401) compartilham a mesma composição nominal: cerca de 6% de alumínio e 4% de vanádio. A diferença está na pureza. O grau 23 é a versão intersticial extra baixa, com máximos mais baixos para oxigênio, ferro, carbono e nitrogênio. Um equívoco comum é que o Grau 23 contém paládio; isso não acontece. O paládio é usado em graus resistentes à corrosão, como Grau 7 e Grau 11. O Grau 23 alcança suas vantagens puramente através de um controle mais rígido de impurezas intersticiais, e não através de elementos de liga adicionais.
Composição Química Comparada
| Elemento | Grau 5 (Ti-6Al-4V) | Grau 23 (Ti-6Al-4V ELI) |
|---|---|---|
| Alumínio | 5.5-6.75% | 5.5-6.5% |
| Vanádio | 3.5-4.5% | 3.5-4.5% |
| Ferro | 0,40% no máximo | 0,25% no máximo |
| Oxigênio | 0,20% no máximo | 0,13% no máximo |
| Carbono | 0,08% no máximo | 0,08% no máximo |
| Azoto | 0,05% no máximo | 0,05% no máximo |
| Hidrogênio | 0,015% no máximo | 0,0125% máx. |
| Paládio | Nenhum | Nenhum |
O limite de oxigênio é a diferença mais significativa: 0,20% no máximo no Grau 5 versus 0,13% no máximo no Grau 23. O oxigênio fortalece o titânio, mas o fragiliza, então o limite inferior no Grau 23 compra ductilidade e tenacidade a um pequeno custo na resistência máxima atingível.
Propriedades mecânicas comparadas
Na condição recozida, as duas classes apresentam resistência à tração e ao escoamento semelhantes. De acordo com ASTM B348, a barra de grau 5 tem mínimos de tração de 895 MPa e rendimento de 828 MPa, enquanto a barra de grau 23 tem mínimos de tração de 895 MPa e rendimento de 825 MPa, ambos com pelo menos 10% de alongamento. As diferenças aparecem nas propriedades secundárias: o grau 23 apresenta maior tenacidade à fratura, melhor ductilidade e resistência superior ao crescimento de trincas por fadiga, especialmente em seções espessas e em baixa temperatura.
| Propriedade | 5ª série | 23ª série |
|---|---|---|
| Resistência mínima à tração (barra) | 895 MPa | 895 MPa |
| Limite de escoamento mínimo (barra) | 828 MPa | 825 MPa |
| Alongamento mínimo | 10% | 10% |
| Resistência à fratura | Bom | Maior, especialmente em seções espessas |
| Resistência ao crescimento de fissuras por fadiga | Padrão | Melhorou |
| Resistência-a baixas temperaturas | Adequado | Excelente, até temperaturas criogênicas |
Biocompatibilidade e uso médico
Ambas as classes são biocompatíveis e têm histórico de uso médico. No entanto, a prática regulamentar e a preferência clínica favorecem o Grau 23 para implantes permanentes porque a sua maior tenacidade reduz o risco de falha por fadiga sob a carga cíclica experimentada pelas hastes da anca, placas ósseas e implantes dentários. ASTM F136, o padrão para material de implante cirúrgico forjado, foi escrito especificamente em torno da química ELI. O grau 5 permanece comum em instrumentos cirúrgicos, fixadores externos e dispositivos que não permanecem no corpo por muito tempo.
Comparação de aplicativos
| Grau 5 (Ti-6Al-4V) | Grau 23 (Ti-6Al-4V ELI) |
|---|---|
| Estrutura aeroespacial e peças de motor | Implantes médicos: ortopédicos, dentários, espinhais |
| Componentes marítimos e offshore | Acessórios e fixadores aeroespaciais críticos |
| Equipamento de processamento químico | Componentes criogênicos e de baixa-temperatura |
| Equipamentos esportivos-de alto desempenho | Hardware crítico de alta-fratura de integridade- |
| Peças automotivas e de automobilismo | Dispositivos que requerem máxima resistência à fadiga |
Como escolher a nota certa
Selecione Grau 5 quando o projeto for baseado em resistência- e custo-: estruturas aeroespaciais, hardware marítimo, equipamentos químicos e engenharia geral onde os limites intersticiais padrão são aceitáveis. Selecione Grau 23 quando a aplicação for de fratura-crítica ou de contato-com o corpo: implantes permanentes, dispositivos dentários, acessórios criogênicos e componentes que devem tolerar trincas por fadiga sem propagação rápida. O grau 23 custa mais porque a química é mais restrita e os requisitos de fusão e testes são mais rigorosos, portanto a despesa extra só é justificada quando a resistência ou a biocompatibilidade são decisivas.
Perguntas frequentes
1. O Grau 23 é a mesma liga do Grau 5?
Quimicamente semelhantes, mas não idênticos. Ambos são Ti-6Al-4V, mas o Grau 23 limita o oxigênio a 0,13% no máximo versus 0,20% no Grau 5, além de limites mais rígidos para ferro e hidrogênio. O resultado é maior tenacidade com quase a mesma resistência.
2. O grau 23 contém paládio?
Não. O paládio não está presente no grau 23. O equívoco pode advir da confusão do grau 23 com graus contendo paládio, como grau 7 (Ti-0,15Pd) ou grau 11.
3. Qual classe é utilizada para implantes dentários?
Grau 23 (Ti-6Al-4V ELI) é a escolha padrão para implantes dentários com suporte de carga devido à sua resistência à fadiga e biocompatibilidade, fornecida de acordo com ASTM F136 ou ISO 5832-3.
4. A 5ª série é mais forte do que a 23ª série?
Na condição recozida, suas resistências à tração mínimas especificadas são as mesmas em 895 MPa. Na prática, o Grau 5 pode atingir resistências finais ligeiramente superiores, enquanto o Grau 23 proporciona melhor ductilidade e tenacidade à fratura.
5. O Grau 23 pode ser usado na indústria aeroespacial?
Sim. O material ELI é especificado na indústria aeroespacial para aplicações críticas e criogênicas de fratura-, por exemplo, AMS 4930 cobre barras ELI Ti-6Al-4V e peças forjadas.
6. Qual nota é mais cara?
Nota 23. Os limites químicos mais rígidos exigem esponja de{1}}qualidade mais alta, prática de fusão controlada e testes adicionais, o que aumenta o custo da barra ou placa acabada.
