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Ti Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI)

Le Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitials) est la référence pour les implants orthopédiques, instruments chirurgicaux et prothèses dentaires. Formulation ultra-pure conforme ASTM F136 et ISO 5832-3, avec ductilité et résistance fatigue cyclique améliorées par rapport au Grade 5 standard. Charge corporelle longue durée.

TI GRADE 23 (TI-6AL-4V ELI) — RÉFÉRENCE IMPLANTS ORTHOPÉDIQUES

Le Ti Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI, ASTM F136) est la version biomédicaledu Ti6Al4V Grade 5 — interstitiels réduits (O ≤ 0,13 %, Fe ≤ 0,25 %, N ≤ 0,05 %) pour ductilité + résistance fatigue cyclique supérieures. Rm 860-965 MPa, dureté 30-36 HRC, machinabilité ~20 % très difficile. Vc carbure submicron TiAlN fine 40-65 m/min tournage, 38-60 m/min fraisage trochoïdal (ae 5-8 % D). Cinq règles intangibles biomédical : (1) HP ≥ 70 barciblé arête (conductivité 6,7 W/m·K) ; (2) fz ≥ 0,04 mm/dt en finition — sinon BUE + couche écrouie compromet biocompatibilité ; (3) outils exclusivement dédiés titane— pas de contamination croisée acier/inox (rejet biocompatibilité) ; (4) Ra ≤ 0,8 µmzones d'ostéointégration (carbure non revêtu finition) ; (5) traçabilité totalen° coulée + paramètres + nettoyage ultrasons + passivation HNO₃ ASTM A967. Spécifications référence : ASTM F136 + ISO 5832-3. Sources Iscar, Kennametal, Mitsubishi, Sandvik, Seco, Walter (alphabétiques).
ISO S · SuperalliagesUsinabilité : Difficile

Ti Grade 23

Alliage titane Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitials) version biomédicale du Grade 5. Interstitiels réduits (O ≤ 0,13 %, Fe ≤ 0,25 %) pour résistance fatigue cyclique en milieu biologique. ASTM F136 / ISO 5832-3 — référence implants orthopédiques charge longue durée.

ASTM F136ISO 5832-3Ti-6Al-4V ELIUNS R56401Grade 23
Densité4,43 g/cm³
Rm860-965 MPa
Rp 0,2795-875 MPa
A %≥ 10 %
Dureté30-36 HRC
λ6,7 W/m·K
α8,6 × 10⁻⁶/K
Applications typiques
Prothèses hanche / genouVis de verrouillage tibialPlaques ostéosynthèseImplants rachisInstruments chirurgicaux haute valeurProthèses dentaires charge

Propriétés physiques et mécaniques

PropriétéValeurNote
Composition Ti~ 90 %ASTM F136 / ISO 5832-3
Composition Al5,5 - 6,5 %Stabilisateur α
Composition V3,5 - 4,5 %Stabilisateur β
Composition Fe ELI≤ 0,25 %Vs 0,30 % Grade 5 standard
Composition O ELI≤ 0,13 %Vs 0,20 % Grade 5 standard
Composition N ELI≤ 0,05 %ELI = Extra Low Interstitials
StructureAlliage α+β biphasé
Densité4,43 g/cm³
Module Young~ 114 GPa55 % de l'acier
Rm860 - 965 MPaStandard biomédical
Rp 0,2795 - 875 MPaRe/Rm ≈ 0,90
Allongement A5≥ 10 %ELI plus ductile que Grade 5
Dureté30 - 36 HRC
Conductivité thermique6,7 W/m·KTrès faible — chaleur reste outil
Machinabilité relative~20 % (vs XC42 = 100 %)Très difficile
BiocompatibilitéASTM F136 / ISO 5832-3Implants orthopédiques charge
INFO
ELI = Extra Low Interstitials = clé fatigue cyclique biomédicale
Les éléments interstitiels (O, N, Fe) durcissent le titane par solution solide mais réduisent la ductilité et la ténacité. Sous charge cyclique en milieu biologique (corps humain = solution physiologique 0,9 % NaCl à 37 °C, 1-2 millions de cycles/an), ces effets amplifient la propagation de micro-fissures de fatigue. ELI impose : O ≤ 0,13 %(vs 0,20 % Grade 5 standard), Fe ≤ 0,25 % (vs 0,30 %), N ≤ 0,05 %. Résultat : Rm légèrement inférieur (~ 50 MPa) mais résistance fatigue cyclique +20-30 %et ductilité +30 %. C'est pourquoi ASTM F136 / ISO 5832-3 imposent ELI pour implants charge longue durée > 5 ans.

Paramètres de coupe

OpérationVc (m/min)f / fzap / aeNote
Tournage ébauche40 - 550,12 - 0,22 mm/trap 1 - 2,5 mmTiAlN fine couche — arrosage 70 bar
Tournage finition45 - 650,06 - 0,12 mm/trap 0,2 - 0,5 mmRa ≤ 0,8 µm requis implants
Fraisage ébauche trochoïdal38 - 550,04 - 0,07 mm/dtae 5-8 % D · ap 1,5-3× DTrochoïdal recommandé
Fraisage finition45 - 600,03 - 0,06 mm/dtap 0,2 - 0,4 mmFraise carbure inox/titane dédiée
Perçage18 - 350,04 - 0,10 mm/trForet carbure 140° TiAlN — arrosage interne
Taraudage5 - 12Pas filetTaraud forme (refoulement) — lubrification EP
ATTENTION
Cinq règles intangibles biomédical Grade 23
(1) HP ≥ 70 bar ciblé arête — conductivité 6,7 W/m·K = chaleur reste outil + risque incendie copeaux. (2) fz ≥ 0,04 mm/dt en finition (jamais sous), sinon BUE et couche écrouie compromettent biocompatibilité. (3) Outils exclusivement dédiés titane— aucun usage acier/inox avant (contamination ferreuse = rejet biocompatibilité ISO 10993). (4) Ra ≤ 0,8 µm zones d'ostéointégration (col implant, surfaces poreuses) — carbure non revêtu fine grain finition. (5) Traçabilité totale : n° coulée + tous paramètres usinage enregistrés + dates lot par lot. Conservation dossier 30 ans (réglementation EU MDR).
ATTENTION
Conformité ASTM F136 / ISO 5832-3 — réglementation EU MDR / FDA
Les implants orthopédiques Grade 23 sont dispositifs médicaux classe IIb/III : (1) Certificat matière EN 10204 type 3.1 ou 3.2 par n° coulée obligatoire. (2) Spécifications référence : ASTM F136 (Wrought Ti-6Al-4V ELI for surgical implants), ISO 5832-3 (équivalent international). (3) Lubrifiant biocompatible certifié USP Class VI — chlorure-free, sulfure-free obligatoire. (4) Nettoyage post-usinage: ultrasons + passivation HNO₃ dilué (ASTM A967) avant livraison. (5) Contrôles obligatoires: ressuage FPI, dimensionnel CMM, Ra zones fonctionnelles, biocompatibilité ISO 10993 (cytotoxicité + sensibilisation + irritation). Réglementation EU MDR 2017/745 / FDA 21 CFR 820.

Pour aller plus loin

Ti6Al4V Grade 5 — version standard/matieres/titane/ti6al4v/Aéro/auto (interstitiels standard, plus économique)Titane Grade 4 — implants dentaires/matieres/titane/grade-4/Si pureté chimique long terme prime (sans Al/V)Titane Grade 2 — non charge/matieres/titane/ti-grade-2/Si pièce non-structurelle (Rm 415 MPa)Tous les titanes/matieres/titane/Panorama 5 nuances purs + alliages

Cas atelier — Vis de hanche Ti Grade 23 col Ø16

PièceVis de hanche Ti Grade 23 — col Ø16 — filetage M10
Matière étatTi Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) ASTM F136 — barre Ø32
Outil tournageDCMT 070204 carbure submicron TiAlN fine couche (≤ 3 µm)
Vc finition55 m/min → N = 1 000 × 55 / (π × 16) ≈ 1 095 tr/min
fn / ap finitionfn = 0,08 mm/tr → ap = 0,3 mm → Ra 0,6 µm
ArrosageÉmulsion HP 70 bar ciblé en zone de coupe — obligatoire
Outils dédiésOutils exclusifs titane — aucun usage acier/inox avant
TraçabilitéN° coulée ASTM F136 + paramètres enregistrés lot par lot
NettoyageUltrasons + passivation HNO₃ dilué (ASTM A967) avant livraison
📄 OUTIL ATELIER — PDF À IMPRIMER

Mémo Atelier CNC — Paramètres de coupe par matière

Vc, fz, Ra pour 10 matières (acier, inox, alu, titane, Inconel...) + 7 formules essentielles + checklist 16 points. 2 pages, format A4, à imprimer et garder près de la machine.

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Questions fréquentes

Sources et références

Calculer Vc, N, fz pour cette nuance

Vitesse de coupe/calculateurs/vitesse-de-coupe/N = (1 000 × Vc) / (π × D)Avance fraisage/calculateurs/avance-fraisage/Vf = fz × z × N — trochoïdal Ti6Al4VTous les calculateurs/calculateurs/12 outils CNC : Vc, fz, MRR, tolérances ISO…