TC4 / Ti-6Al-4V · ASTM B348 · AMS 4928 · GB/T 2965-2023
锻造用钛合金棒是锻造厂加热后模锻或自由锻的圆棒和棒坯，最常见的是TC4（Ti-6Al-4V）。订货先锁定标准和牌号，再定直径、表面状态和每炉要报的成分、拉伸、β转变温度与探伤结果。
覆盖按ASTM B348、AMS 4928或GB/T 2965订购、用作锻坯的钛合金圆棒与棒坯，重点是TC4；钛板、钛管、钛丝和锻成后的锻件验收只在与棒材衔接处提到。
ASTM B348/B348M-25 规定的是退火状态的钛及钛合金棒材和棒坯，牌号从工业纯钛 Grade 1（UNS R50250）到钛合金 Grade 41，其中 Grade 5 为 Ti-6Al-4V（UNS R56400），Grade 23 为低间隙元素的 Ti-6Al-4V ELI（UNS R56407）[1]。国内对应的产品标准是 GB/T 2965-2023《钛及钛合金棒材》，2023年9月7日发布、2024年4月1日实施，代替2007版，主要起草单位包括宝钛集团、宝鸡钛业和西部超导等[7]。国内习惯把 Ti-6Al-4V 叫作 TC4，Xu 等人的锻造研究即以商用 TC4 棒料为原料[6]。用于航空的同一合金常按 SAE AMS 4928 订货，该规范覆盖直径或对边距离不超过 254.00 mm 的棒、丝、锻件、闪光焊环和拉拔型材，另外覆盖“任何尺寸的锻造用坯料”[3]。
Ti-6Al-4V 是α+β两相合金，室温下同时含有α相和β相[4]。加热超过β转变温度后组织全部转为β相，所以锻造温度要以这个温度为基准来排：UPMET 给出 Ti-6Al-4V 的β转变温度为 1830 °F ±25（约 999 °C ±14）[4]，ELI 牌号为 966 °C ±14[5]，Xu 等人所用 TC4 棒料引用值约 975 °C[6]。锻造改变的是晶粒和组织：同一批 TC4 在 600 °C、每道次压下33%、应变速率 0.1 s⁻¹ 的多向等温锻四个循环后，屈服强度由 742 MPa 升到 900 MPa，伸长率由 3.9% 升到 12.1%，作者归因于超细晶组织[6]。棒材本身的作用，是把成分、组织和内部质量合格的坯料交到锻造工序。
棒材是单一材料，下表把它拆成基体、合金元素和交货表面三部分，分别对应订货单上的牌号、成分和表面条款。
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| 部件 | 作用 | 材料与配置 |
|---|---|---|
| 钛基体（α+β两相组织） | 承担强度和耐蚀性；Ti-6Al-4V 室温下为α、β两相组织，可在退火状态使用，也可固溶时效提高强度[4]。 | Ti-6Al-4V 中钛为余量；UPMET ELI 规格单列钛 88.0%～91.0%[5]。 |
| 合金元素与间隙元素 | 铝稳定α相、钒稳定β相，共同决定强度；氧、氮、碳等间隙元素压低后就是 ELI 牌号，UPMET 说明 ELI 的断裂韧性、疲劳强度和塑性因此优于普通牌号[5]。 | B348 Grade 5 名义成分 6% 铝、4% 钒[1]；UPMET ELI 规格单铝 5.5%～6.5%、钒 3.5%～4.5%、铁 ≤0.25%、氢 ≤0.0125%[5]。 |
| 交货表面状态 | 决定来料能否直接做表面检查和超声检测，也决定锻前要去掉多少表层。ASTM B348 允许退火棒以除鳞、喷砂、磨光或粗车状态交货[1]。 | UPMET 说明其 Ti-6Al-4V 棒材多为双真空熔炼、热轧、退火后再无心磨或粗车[4]；TSM 合金棒列出光亮、哑光、抛光表面[8]。 |
成分和力学数值分别来自 ASTM B348 摘要、UPMET 两份规格单和 TSM 产品页，它们对应的牌号和直径段各不相同，表中逐项注明出处；尺寸公差、长度和锻造温度按订货条件写。
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| 参数 | 资料与范围 | 选型含义 |
|---|---|---|
| 直径公差 | 按交货表面状态和直径段在合同中写明数值：B348 的四种交货表面（除鳞、喷砂、磨光、粗车）[1]对应的尺寸精度差别很大，磨光棒和粗车棒的公差要分开约定。 | 锻坯按重量下料时，直径偏差会直接变成每段坯料的重量偏差；Φ100 mm 棒直径大 1 mm，每米约多 0.7 kg（按 4.43 g/cm³ 计算）。 |
| 直径 | TSM 钛合金棒 Φ2.0～300 mm[8]，其 AMS 4928 Gr5 棒 Φ1.0～500 mm[9]；UPMET Ti-6Al-4V 棒 0.250～8.500 in[4]。AMS 4928 棒材条款上限为 254.00 mm，锻造用坯料不限尺寸[3]。 | 直径超过 254 mm 的料按 AMS 4928 订时，要写成锻造用坯料。 |
| 屈服强度 | UPMET：AMS 4928 Ti-6Al-4V 棒室温屈服强度下限 120,000 psi（约 827 MPa）[4]；Ti-6Al-4V ELI 退火棒按 ASTM B348（≤3.00 in，纵向，20 °C）屈服 ≥759 MPa、抗拉 ≥828 MPa[5]。 | UPMET 所列 AMS 4928 普通牌号与 B348 ELI 牌号的屈服下限相差约 70 MPa，订单写清牌号、标准和直径段，按每炉拉伸报告验收。 |
| 断后伸长率 | Ti-6Al-4V ELI 退火棒按 ASTM B348（≤3.00 in）：伸长率 ≥10%，断面收缩率 ≥25%[5]。 | UPMET 所列 ASTM F136 棒材在 1.75～4.00 in 段伸长率下限为 8%[5]，下限随标准和直径段变化，取样位置和方向随试验条款写进合同。 |
| 长度 | TSM 钛合金棒长度 100～6000 mm[8]，其 AMS 4928 Gr5 棒最长 12 m[9]。 | 按单件锻坯下料长度的整数倍再加锯口订定尺，料头最少。 |
| 表面状态与粗糙度 | ASTM B348：除鳞、喷砂、磨光或粗车[1]；UPMET Ti-6Al-4V 棒多为无心磨或粗车[4]。Ra 数值按下道工序提出。 | 要在来料阶段做超声或表面检查，选磨光或粗车表面更便于检测。 |
| 铝含量 | B348 Grade 5 名义 6%[1]；TSM 引用 AMS 4928 的范围为 5.5%～6.75%[9]；UPMET ELI 规格单 5.5%～6.5%[5]。 | ELI 牌号的铝上限更低，按熔炼炉号化学分析报告验收。 |
| 钒含量 | B348 Grade 5 名义 4%[1]；TSM 引用 AMS 4928 的范围为 3.5%～4.5%[9]；UPMET ELI 规格单同为 3.5%～4.5%[5]。 | 钒是β相稳定元素，与铝含量一起随炉号报告。 |
| 锻造温度 | 以每炉实测β转变温度为基准设定：UPMET 给出 Ti-6Al-4V 为 1830 °F ±25（约 999 °C ±14）[4]，ELI 为 966 °C ±14[5]，Xu 等人所用 TC4 约 975 °C[6]。 | 几份资料的β转变温度相差三十多度，锻造厂按棒材供方报告的炉号实测值定加热温度。 |
| 密度 | Ti-6Al-4V ELI：4.42 g/cm³（22 °C）[5]；Ti-6Al-4V：0.16 lb/in³（约 4.43 g/cm³）[4]。 | 约为钢（按 7.85 g/cm³ 计）的 56%，用于换算每米重量和锻坯单重。 |
| 每米重量 | 按 π/4 × 直径² × 密度计算，取 4.43 g/cm³[4]：Φ20 mm 约 1.4 kg/m，Φ100 mm 约 34.8 kg/m，Φ300 mm 约 313 kg/m。 | 同一订单直径跨度大时，按每个规格分别算重量和报价。 |
国内图纸和询价单上常写 TC4，ASTM 和 AMS 文件里写 Ti-6Al-4V、Grade 5 或 UNS R56400。B348 里还有几种成分相近但不能互换的变体，订单上把 UNS 号一起写出，可以避免把 ELI 或含钯、含钌的牌号混进来[1]。
B348 另有 2H、7H、16H、26H 四个 H 牌号，与对应数字牌号成分相同，只是保证抗拉强度下限 58 ksi（400 MPa），主要用于压力容器，可同时按数字牌号出证[1]。
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三份资料给出的 Ti-6Al-4V β转变温度分别为约 999 °C ±14（UPMET 普通牌号）[4]、966 °C ±14（UPMET ELI）[5]和约 975 °C（Xu 等人的 TC4）[6]。间隙元素和铝、钒含量不同，转变点就会移动，所以锻造厂排加热制度时，用的是本炉棒材的实测值。
锻造和热处理过程中要留意盐分：UPMET 提示，表面带有氯盐的受力零件随后再经受高温时，可能发生应力腐蚀开裂[4]。坯料在加热前清除手汗、冷却液等残留的氯化物。
UPMET 还给出 Ti-6Al-4V 在 975～1025 °F（524～552 °C）时效后屈服强度可达 150,000 psi[4]；锻件最终按退火还是固溶时效交货，决定了棒材订货时选哪一份规范。
ASTM B348 要求各牌号符合化学成分，熔炼中有意加入的元素要标明、分析并报告；拉伸试样须机加工，按规定的应变速率测到屈服，之后提高速率[1]。锻成后的零件按 ASTM B381 验收，该标准覆盖 F-1 到 F-38 共39个退火锻件牌号，超声、X射线或表面检查等无损检测由需方按需规定[2]。
既然锻件的探伤要由需方提出，棒材阶段是否做超声检测也要在同一时间定下来：缺陷在下料前发现，比在锻件上发现损失小得多。
下棒材订单时，一次把以下内容写进合同并要求随货出具：标准及版本（B348 现行为 2025 版[1]，AMS 4928 在 W 版之后已列出 X 版[3]）；牌号与 UNS 号；直径、公差、长度和交货表面；每炉化学成分（含铝、钒、铁、氧、氢）和拉伸结果；该炉β转变温度实测值；超声检测的标准和验收级别；炉号追溯到每根棒。按 GB/T 2965-2023 订货时，成分和力学限值以标准全文表格为准，并在合同里写明引用的表号。
按 Ti-6Al-4V 密度约 4.43 g/cm³（UPMET 0.16 lb/in³）[4]计算，每米重量 = π/4 × 直径² × 密度。下表为圆棒理论重量，没有计入直径公差和锯口。
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核对日期：2026-10-17。标准部分来自 ASTM、SAE 官方摘要页和国家标准信息平台；材料数值来自美国金属分销商 UPMET 的规格单和 TSM 产品页，均为各自牌号和规格的资料值。锻造对性能的影响引自一篇同行评审论文。
比较厂家官网列出的产品系列，在本页查看资料、准备采购需求。
TSM Technology 官网写明制造基地在陕西宝鸡，列出钛合金棒（Gr1～Gr23，按 ASTM B348、ASTM F136、ASTM F67、AMS 4928，Φ2.0～300 mm，长 100～6000 mm，锻造或轧制，退火或固溶时效交货），并称可供钛合金棒坯；另有按 AMS 4928 的 Gr5 棒，直径 Φ1.0～500 mm。
采购需求由 CNFX 接收处理。厂家认领标识与产品资料来源分别展示；具体型号、供货及交期以双方确认为准。
名义成分相同，都是 6% 铝、4% 钒的α+β钛合金；ASTM B348 中 Grade 5 对应 UNS R56400。要注意 Grade 23（ELI）和加钯、加钌的变体也写作 Ti-6Al-4V，订货时把标准和 UNS 号写全。国标限值以 GB/T 2965-2023 全文为准。
AMS 4928 的棒材条款到 254.00 mm 为止，同时覆盖任何尺寸的锻造用坯料。直径 300 mm 的料按锻造用坯料订，并约定好取样位置和检验项目。
以该炉棒材实测的β转变温度为基准设定。公开资料中 Ti-6Al-4V 的转变温度从约 966 °C（ELI）到约 999 °C（普通牌号）不等，请棒材供方随质保书报告每炉实测值。
ASTM B381 把锻件的超声、X射线和表面检查交给需方规定。锻件需要探伤时，可以在棒材订单里同时写明超声检测标准和验收级别，让缺陷在下料前暴露。
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