インコネルとチタンの比較：特性、価格、選び方

非常に高い温度、厳しい酸化、または集中的な化学的攻撃に耐えなければならない部品には、以下を選択します。 インコネル (ニッケルクロム超合金）.軽量化、高い比強度、生体適合性が重要な部品には、以下をお選びください。 チタン合金 (特にTi-6Al-4V）。それぞれの金属ファミリーは、異なる工学的問題を解決する。部品レベルの要件（使用温度、環境、疲労体制、製造可能性、コスト）から選択する必要がある。

この2つの金属が比較される理由

インコネルとチタンは、どちらも耐食性に優れ、通常の鋼を超える強度を提供するため、高性能エンジニアリング部品の候補にしばしば登場します。両者は密度、熱的限界、合金化学的性質が大きく異なるため、重量、耐熱性、加工性のトレードオフが生じます。これらのトレードオフを理解することで、コストのかかる材料の選択ミスを防ぐことができます。

ハイレベルな化学とファミリー

• インコネル - ニッケル基超合金の一種で、クロム、モリブデン、ニオブ/タンタル、場合によっては鉄を多く含む。安定した酸化皮膜を形成し、高温でも機械的強度を維持するように設計されている。一般的なグレード： インコネル625 (耐食性）、 インコネル718 (高温で高強度）。

• チタン合金 - 主にチタンにアルミニウムやバナジウムなどの合金元素を加えたもの。Ti-6Al-4V（グレード5）は主力製品で、優れた比強度、優れた耐食性を持ち、航空宇宙や生物医学分野で広く使用されています。

主要材料特性

• 密度／重量： チタン合金ははるかに軽く、Ti-6Al-4V 密度≒4.43g/cm³である。インコネルの密度は一般的に8.0g/cm³（ニッケルベース）を超えており、同じ体積でより重い部品を製造しています。これは、質量が重要である場合、チタンに対する強い動機付けとなります。

• 室温での強度： どちらも高い引張強度と降伏強度を持つが、チタンの方が優れている。 強度重量比 の比率で使用される。インコネルは、熱処理された場合（例えばインコネル718）、しばしば高い絶対強度を示し、チタンが軟化する温度でも強度を維持する。

• 高温性能： インコネルは、チタン合金で使用可能な温度よりはるかに高い温度でも機械的完全性と耐酸化性を保持します。超合金は、タービンの高温部や排気用に選択されます。チタン合金は、一般的にTi-6Al-4Vでおよそ350℃までの使用が推奨されていますが、それを超えると強度と耐クリープ性が大幅に低下します。

• 耐食性： どちらも多くの腐食環境に耐える。インコネルは、酸化性、還元性、塩化物環境に対して卓越した耐性を示し、特定の化学物質への暴露ではチタンを上回ることがよくあります。チタンは粘り強い酸化皮膜を形成し、海水や多くの酸に優れた耐性を示しますが、一部のハロゲン酸や高温の塩素には侵されることがあります。化学的性質と環境でお選びください。

• 疲労とクリープ： チタンは重量を重視する設計に適した疲労特性を持ち、インコネルは高温で優れた耐クリープ性を示すため、長時間の荷重と熱によって時間依存性の変形が生じる場合に好まれる。

コンパクトな比較表 - 実用的な数値と効果

(数値は代表的なものです。設計については、常にデータシートやサプライヤーの証明書を参照してください)。

エンジニアリングの詳細

耐熱性と耐クリープ性

インコネル合金は、高温での安定した強度と耐酸化性、耐熱疲労性のために特別に開発された。ニッケルとクロムの含有量が高いため、安定した酸化スケールが形成され、熱や応力による組織劣化が遅い。400～500℃を超える定常温度または繰り返し温度で使用される部品では、インコネルはチタンよりも優れた性能を発揮します。

チタン合金は、低温では非常に優れた強度を発揮しますが、400℃以上になるとクリープが増加し、剛性が低下します。設計規格では通常、Ti-6Al-4Vの連続使用は350℃付近に制限されています。

強度対重量および構造効率

チタンの密度はインコネルの半分に近いため、質量削減がシステム性能を向上させる場合、チタンは卓越した構造効率をもたらします（航空機、高性能モータースポーツ、選択的ロボット工学）。制限要因が慣性、重心、または積載量である場合、チタンはkgあたりの原材料費が高いにもかかわらず、しばしば経済的な選択肢となります。

インコネルとチタンの価格比較表（2025年）

注釈

• 通貨は、特に明記されていない限り、USD/kg / USD per lbで表示されています。使用換算：1 kg = 2.20462 lb (価格はわかりやすくするために小数点第2位を四捨五入しています)。

• 形状が重要：シート／プレート／バー（鍛造）は、噴霧粉末よりもかなり安い。航空宇宙認定材料、少量、特別ロットは価格が上がる。

• 地域差（中国工場直送 vs ヨーロッパ vs アメリカ配送）により、陸揚げコストは大きく変わる。公平に比較するために、常に工場渡し、FOB、DDPの見積もりを要求する。

迅速な調達の要点（2025年）

• もし 重量に敏感 チタン（Ti-6Al-4V）の設計を推奨していますが、必要な合金の形状と認証が、数量に対して競争力のある価格で入手可能かどうかを確認してください。

• サービス 温度／酸化／クリープ インコネルが有利、kg当たりの原料コスト上昇を見込む そして 加工費／工具費が高くなる。システムの総費用には加工費と検査費が含まれなければならない。

• パウダー（積層造形）:インコネルとチタンの粉末は、溶製材と比較して大きなプレミアムがつきます。

腐食挙動と環境マッチング

耐食性は特定の化学物質と温度に適合させなければならない。625のようなインコネル合金は、塩化物による孔食、還元性酸、高温酸化に耐える。チタンは、海水や多くの酸化性酸に優れています。また、生体適合性が高いため、インプラント用として一般的です。使用温度におけるサービス液との相性チェックは必須です。

疲労性能と表面処理

疲労寿命は、表面仕上げ、残留応力、形状、環境に依存する。チタンの疲労挙動は、圧縮表面処理 (ショットピーニング、レーザーピーニング) から大きな恩恵を受ける。高温で使用されるインコネル部品は、低サイクル熱疲労用に設計する必要があり、長寿命化のためにコーティングや内部冷却が必要になる場合があります。

製造、溶接、接合

• インコネル 適切な溶加材と熱処理で容易に溶接できる鋼種もあれば、熱間割れやひずみ時効現象（特に析出強化合金の場合）を避けるために注意が必要な鋼種もある。最適な特性を得るためには、溶接後の熱処理が必要な場合が多い。

• チタン： 溶接には、酸素と窒素のピックアップを防ぐため、厳密な清浄度と高品質の不活性シールドが必要である。手順に従えば、溶接継手は高い完全性と許容可能な強度を達成する。

機械加工と仕上げ

切削工具の選択、送り速度、クーラント戦略は異なる。インコネルは切削性が悪く、工具の摩耗が早いことで有名です。チタンはびびりやカジリが発生するため、厳密なセットアップと慎重なツーリングが必要です。炭素鋼やステンレス鋼よりも加工時間が長くなることが予想されます。

業界の代表的な使用例と事例

• 航空宇宙

  • インコネル ホットセクションタービン部品、燃焼器ライナー、排気シール。

  • チタン： 機体構造部品、（重量が重要な）着陸装置部品、ファスナー、冷却セクションのファンブレード。

• 石油・ガス／化学

  • インコネル ダウンホールツール、排ガス環境、熱交換器、腐食性流体の配管。

  • チタン： 海水用熱交換器チューブ、塩化物や酸化剤が適度な化学接触部品。

• メディカルだ：

  • チタン： 生体適合性により、インプラント、補綴物、手術器具。

• 高性能モータースポーツとマリン：

  • チタン： 軽量サスペンション、ファスナー、排気システム（温度が管理可能な場所）。

  • インコネル 非常に高温になるレース用エキゾーストヘッダー。

調達、サプライチェーン、MWAlloysの提供

原材料の市場力学がリードタイムと価格設定を左右する。インコネルとチタンは共に特殊金属であり、入手可能性は様々です。MWAlloysは中国の認定工場から仕入れ、一般的な形状（棒、板、シート、リング、ファスナー）の高速回転在庫を維持し、輸出書類と工場試験報告書（MTR）を提供します。MWAlloysは100%の工場価格、ボリュームディスカウント、多くの標準サイズの在庫からの迅速な出荷を重視しています。設計された部品については、MWAlloysはお客様の仕様に合わせて切断、機械加工、輸出梱包をサポートします。

選び方

1. 使用温度が400～500℃を超える場合、または高温での酸化/腐食が原 因となる場合： インコネルを選ぶ。

2. 高い剛性／強度を保ちながら質量を最小化することが重要な場合（機体、インプラント）： チタンを選ぶ。

3. 高温の海水や還元性の酸がある環境であれば： インコネルは多くの用途に使用されている。

4. 製造コスト、加工性、標準的なワークショップの工程が最優先事項の場合： どちらも一般的な鋼材ほど安くはないし、簡単でもない。

表-クイック・セレクション・チェックリスト

表面処理、コーティング、ライフサイクルのヒント

• インコネル 耐酸化性のためにコーティングが必要になることはめったにないが、遮熱コーティングはタービン部品の熱疲労を軽減するのに役立つ。熱サイクルにおける表面クラックの定期検査を推奨する。

• チタン： アルマイト処理は、外観の仕上げを改善し、腐食挙動をわずかに変える。窒化処理と硬質コーティングは、摺動接点の摩耗を減らすことができる。適切なベアリング表面やコーティングにより、フレッチングやカジリを防止する。

よくある質問

1. インコネルとチタンはどちらが強い？
   強度は鋼種と熱処理に依存する。インコネル718は、特に時効硬化後に非常に高い絶対強度を達成することができます。チタン合金は 比強度 (単位重量当たりの強さ）であるため、質量を重視する設計に適している。

2. ジェットエンジンのホットセクションにチタンを使用できますか？
   いいえ、チタンはタービンのホットセクション内の持続的な高温に耐えられません。強度、耐酸化性、耐クリープ性を維持するために、インコネルやその他のニッケル超合金が使用されています。

3. 海水に強い合金は？
   チタンは耐海水性に優れ、復水器や熱交換器用チューブとして一般的である。インコネルも多くの海洋環境に耐えるが、選択 は温度、流量、現地の化学的性質に依存する。重要な用途には腐食試験を実施する。

4. コストの違いはどうなのか？
   どちらも高級素材である。チタンの原材料価格は、ニッケル超合金とは異なる市場ドライバーを追跡します。同等のものを比較するためには、材料、加工、重量関連の節約、メンテナンスなど、システムの総コストを評価する必要があります。

5. どちらも積層造形に適しているか？
   インコネル粉末とTi-6Al-4V粉末は、粉末溶融炉と指向性エネルギー蒸着で一般的に使用されていますが、プロセス・パラメーター、粉末の品質、後処理は異なります。

6. どちらが溶接しやすいですか？
   溶接には、両方の管理が必要である。インコネルは、析出強化鋼種の場合、フィラーと 溶接後の熱処理を必要とすることが多い。チタンは、コンタミネーションを防ぐため に、完全なシールド・ガス被覆が必要であ る。正しい手順を踏めば、どちらも健全な溶接を行 うことができる。

7. 酸と塩化物ではどちらが腐食するか？
   インコネル・グレード625は、コーティングされた環境や高温の塩化物環境では、チタンよりも多くの攻撃的な酸や塩化物攻撃に耐性があります。チタンは多くの酸化条件に耐えるが、高温のハロゲン流には弱い。化学的性質と温度を合金に合わせます。

8. どちらが疲労寿命が長いか？
   疲労は形状、表面仕上げ、環境に依存する。チタンは適切に処理された場合、優れた疲労性能を示すことが多い。インコネルは、チタンが性能を失うような高温でも耐疲労性を維持します。

9. チタンは生体適合性がありますか？
   チタンと多くのチタン合金は、その合金の安定性とオッセオインテグレーションにより、インプラントや補綴物に広く使用されています。

10. 信頼できる在庫と迅速な配達はどこで購入できますか？
    工場試験報告書、トレーサビリティ、在庫プログラムを提供するサプライヤーをお選びください。MWAlloysは、インコネルとチタンの形状や機械加工部品を必要とする世界中のお客様のために、工場直販価格、在庫品目、輸出書類を維持しています。