# F136 vs F136 ELI: který titan pro implantáty > Titan F136 vs F136 ELI pro implantáty: řízení intersticiálních prvků, únava a houževnatost, kdy je Grade 5 přijatelný a jak jakost specifikovat tak, aby dodavatel. https://www.sinbo-machining.com/cs/wiki/materials/f136-vs-f136-eli-titanium-implant/ --- ## Na této stránce - Rychlá odpověď — Grade 23 ELI pro nosné implantáty - Co „ELI“ skutečně znamená — řízení intersticiálních prvků - Proč na interstitialech záleží — únava a lomová houževnatost - Kdy je Grade 5 přijatelný — a kdy ne - Realita nákladů a dodacích lhůt u ELI - Jak to předepsat na výkrese — a co si vyžádat zpět - Časté dotazy - Potřebujete nabídku na certifikované obrábění implantátů z F136 ELI? # Titan F136 vs F136 ELI: kterou jakost předepsat pro lékařský implantát? Na výkrese implantátu předepíšete Ti-6Al-4V, dodavatel se zeptá „F136, nebo F136 ELI?“ a tento rozdíl rozhoduje o únavové životnosti při 10 milionech zatěžovacích cyklů. Tato příručka vysvětluje, co názvy skutečně znamenají, proč záleží na interstitialech a jak předpis napsat tak, abyste dostali slitinu, za kterou jste zaplatili. ## Rychlá odpověď — Grade 23 ELI pro nosné implantáty U každého implantátu, který dlouhodobě přenáší zatížení — stehenní komponenty kyčlí a kolen, spinální tyče a klece, zubní implantáty, traumatologické dlahy a šrouby — předepisujte Ti-6Al-4V ELI (Grade 23, ASTM F136). Přípona „ELI“ znamená Extra Low Interstitial: přísnější maxima pro kyslík, železo, dusík a uhlík, což přináší vyšší lomovou houževnatost a lepší odolnost proti únavě tam, kde zařízení zažívá miliony cyklů. Kde zůstává Grade 5 (Ti-6Al-4V, ASTM B348 / ASTM F1472) přijatelný: zkušební implantáty vyjmuté během operace, chirurgické nástroje, nenosné distanční vložky a podložky a vnější fixační hardware — aplikace, kde únavový lom neohrozí trvalý implantát. Mnoho výrobců zařízení standardizuje ELI pro trvalou nosnou implantaci: ASTM F136 i F1472 jsou uznávané specifikace pro implantátové tvářené materiály, ale nahrazení F1472 Grade 5 v konstrukci psané pro F136 vyžaduje inženýrskou validaci a regulační posouzení, takže v případě pochybností volte ELI. Past v názvosloví ASTM F136 je sám o sobě specifikací ELI — „Wrought Titanium-6Aluminum-4Vanadium ELI Alloy for Surgical Implant Applications“. Skutečné rozhodnutí, před kterým nákupčí stojí, je Grade 5 (B348/F1472) vs Grade 23 ELI (F136/ISO 5832-3). Pokud dodavatel nabízí „Ti-6Al-4V per ASTM F136“, jde o ELI; pokud nabízí „Grade 5 medical grade“, ověřte chemii proti F136, než ji pro nosný díl přijmete. ## Co „ELI“ skutečně znamená — řízení intersticiálních prvků ELI není jiná slitina; je to stejný systém Ti-6Al-4V s přísnějšími maximy pro intersticiální prvky (kyslík, dusík, uhlík, vodík) a železo. Intersticiální prvky sedí v kovové mřížce a při cyklickém zatížení působí jako místa vzniku trhlin. Dva limity, na kterých záleží nejvíce: | Prvek | Grade 23 ELI (ASTM F136) | Grade 5 (ASTM B348) | Proč na tom záleží | Kyslík, max. | 0.13% | 0.20% | Hlavní faktor lomové houževnatosti a únavy | Železo, max. | 0.25% | 0.40% | Nečistota; beta stabilizátor, ovlivňuje mikrostrukturu | Dusík, max. | 0.05% | 0.05% | Zkřehlující intersticiální prvek | Uhlík, max. | 0.08% | 0.08% | Intersticiální prvek; držen nízko kvůli svařitelnosti a houževnatosti Největší rozdíl je jediný — limit kyslíku: 0.13% vs 0.20%. Nižší obsah kyslíku znamená, že slitina snese větší plastickou deformaci, než trhlina začne růst — přesně to, co potřebuje lisovaný dřík femuru nebo cyklicky zatěžovaný kostní šroub. ## Proč na interstitialech záleží — únava a lomová houževnatost Implantáty se navrhují na únavu, ne na statickou pevnost. Dřík kyčle je cyklicky zatěžován zhruba 1 milionkrát za rok používání; testování implantátů podle ASTM F136 obvykle cílí na 10⁷ (10 milionů) cyklů. Vyšší obsah intersticiálních prvků snižuje intenzitu napětí, kterou materiál na špičce trhliny snese. | Vlastnost (po žíhání) | Grade 5 (Ti-6Al-4V) | Grade 23 ELI (ASTM F136) | Mez pevnosti v tahu, min. | 895 MPa (130 ksi) | 860 MPa (125 ksi) | Mez kluzu 0.2%, min. | 828 MPa (120 ksi) | 795 MPa (115 ksi) | Tažnost, min. | 10% | 10% | Lomová houževnatost KIc (typicky) | ~55 MPa√m | ~75–90 MPa√m (jediný zdroj: makerstage) | Mez únavové odolnosti R=-1 (typicky) | ~517 MPa | ~621–655 MPa (jediný zdroj: makerstage) | Modul pružnosti | ~110 GPa | ~110 GPa | Hustota | 4.43 g/cm³ | 4.43 g/cm³ ELI se vzdává trochu statické pevnosti (860 vs 895 MPa minima), aby získal zhruba o 20% vyšší únavovou odolnost a o 35–60% vyšší lomovou houževnatost. U trvalého implantátu je tato výměna téměř vždy správná. Poznámka k modulu Obě jakosti leží na ~110 GPa — hluboko pod CoCrMo (~210 GPa) a blíže kosti. Právě tato vlastnost snižuje odlehčení napětí na rozhraní kost–implantát a je mezi Grade 5 a ELI stejná. ## Kdy je Grade 5 přijatelný — a kdy ne Grade 5 (ASTM B348 / F1472 / AMS 4928) není „špatný“ titan — je to pracovní slitina pro letectví a průmysl s mírně vyšší pevností a nižší cenou. Otázka přijatelnosti je regulační a riziková: - Přijatelné: zkušební (neimplantované) díly, chirurgické nástroje, distanční vložky, podložky, vnější fixační hardware a nenosné implantované komponenty, kde únavová trhlina nemůže způsobit selhání zařízení. - Nedoporučuje se pro trvalé nosné použití bez inženýrské validace a regulačního posouzení (F1472 je uznávaná specifikace pro implantátové tvářené materiály, ale většina únavově kritických konstrukcí standardizuje F136): nosné komponenty kyčlí a kolen, spinální implantáty v cyklickém zatížení, zubní implantáty s únavovým testováním podle ISO 14801, traumatologické dlahy a intramedulární hřeby. - Pokud výkres cituje ASTM F136, chemie Grade 5 mu nevyhovuje — F136 je specifikace ELI a tyč z B348 Grade 5 proti ní nelze certifikovat. Chyba, které se vyhněte „Medical grade“ není materiálová norma. Dodavatel, který řekne „Ti-6Al-4V medical grade“ bez certifikátu ASTM F136 a plného materiálového atestu, neprokázal chemii ELI. Žádejte označení normy, ne marketingovou etiketu. ## Realita nákladů a dodacích lhůt u ELI ELI stojí více za kilogram a často je dostupná od menšího počtu certifikovaných hutí s menším počtem tavných šarží ročně — což může prodloužit dodací lhůtu, když je pro dohledatelnost požadováno konkrétní číslo tavby. Přirážka je ale ve srovnání s celým zařízením malá. Zkušenosti z nákupu v oboru kladou materiálovou přirážku Grade 23 zhruba na 2–5% celkových nákladů na hotový implantát (obrábění, povrchová úprava, sterilizace a regulační compliance tvoří zbytek) (jediný zdroj: hontitan). Drahým výsledkem není tyč ELI — je jím materiálová záměna odhalená až po nasazení zařízení nebo vyřazení certifikované šarže, protože tyč ve skutečnosti nebyla F136. Poznámka k dodávce tyčí Pro CNC soustružení kostních šroubů a zubních pilířů dodávají medicínští dodavatelé obvykle tyč Grade 23 v bezhrotě broušeném stavu (toleranční úchylka průměru h8–h9), aby se dala podávat do švýcarských strojů bez zasekávání vodicích pouzder (jediný zdroj: suppliertitanium). Při poptávce implantátové tyče malého průměru se ptejte na stav dodání. ## Jak to předepsat na výkrese — a co si vyžádat zpět Jednoznačný předpis zabrání tomu, aby dodavatel poslal špatnou jakost: 1- Uveďte normu + jakost: např. „Ti-6Al-4V ELI per ASTM F136 (Grade 23, UNS R56401)“ nebo „per ISO 5832-3 ELI“. Nikdy nepište jen „Ti-6Al-4V“. 1- Vyžadujte hutní atest (MTC/EN 10204 3.1) s číslem tavby, skutečnými (nikoli limitními) hodnotami kyslíku a železa a mechanickými výsledky pro danou tavbu. 1- Vyžadujte dohledatelnost tavné šarže přes obrábění, pasivaci (ASTM F86) a konečné balení, aby hotové zařízení odkazovalo zpět na certifikovanou tyč. 1- Pro aditivní výrobu předepište normu prášku: prášek Grade 5 s 0.20% O nevytvoří v tištěném dílu vlastnosti Grade 23 bez ohledu na parametry. Hlavní normyASTM F136-13(2021) Wrought Titanium-6Aluminum-4Vanadium ELI Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R56401).ASTM B348 Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Bars and Billets (chemické limity Grade 5).ASTM F1472 Wrought Ti-6Al-4V Alloy for Surgical Implant Applications (chirurgická specifikace Grade 5).ISO 5832-3 Implants for surgery — Metallic materials — Wrought titanium 6-aluminium 4-vanadium alloy.ASTM F86 Surface preparation and marking of metallic surgical implants (pasivace). ## Časté dotazy #### Je F136 ELI pevnější než běžný F136 (Grade 5)? Ne — ELI má o něco nižší statickou pevnost, ale je houževnatější a odolnější proti únavě. Minimální mez pevnosti v tahu Grade 23 ELI je 860 MPa proti 895 MPa u Grade 5, ale ELI má zhruba o 20% vyšší únavovou odolnost a o 35–60% vyšší lomovou houževnatost díky nižším limitům intersticiálních prvků (zejména kyslíku). U cyklicky zatěžovaných implantátů záleží na houževnatosti a únavě mnohem více než na rozdílu statické pevnosti. #### Mohu u implantátu použít Grade 5 Ti-6Al-4V, abych ušetřil? Jen pro nenosné nebo dočasné aplikace. Zkušební implantáty, chirurgické nástroje, distanční vložky a podložky mohou Grade 5 použít. U trvalých nosných implantátů (komponenty kyčlí a kolen, spinální tyče, zubní implantáty, traumatologické dlahy) zůstává Grade 5 podle ASTM F1472 uznávanou specifikací pro implantátové tvářené materiály, ale její nasazení do konstrukce psané pro F136 vyžaduje inženýrskou validaci a regulační posouzení — a pokud váš výkres cituje ASTM F136, chemii Grade 5 proti němu nelze certifikovat vůbec. #### Vyžaduje ELI jiné CNC obrábění než Grade 5? Ne — řezné parametry jsou v podstatě shodné. Oba jsou α-β titan: karbidové nástroje při zhruba 80–155 SFM (24–47 m/min) s břitovými destičkami s povlakem PVD TiAlN a vysokotlakou chladicí kapalinou. Skutečné rozdíly jsou v dokumentaci a kontrole (materiálový certifikát F136, plná dohledatelnost, kontrola prvního kusu podle QMS zařízení), ne v posuvech a otáčkách. #### O kolik je F136 ELI dražší než F136 (Grade 5)? Obvykle 2–5% celkových nákladů na hotový implantát. Přirážka za kilogram tyče je reálná a tavných šarží ELI je méně, ale nákladům na zařízení dominuje obrábění, povrchová úprava, sterilizace a regulační compliance. Drahým scénářem selhání je odhalení materiálové záměny až po nasazení v praxi — což je mnohem dražší než samotná tyč ELI (jediný zdroj: hontitan). #### Jaký certifikát prokáže, že dodavatel skutečně použil F136 ELI? Hutní atest (MTC, EN 10204 3.1), který uvádí ASTM F136 a číslo tavby. Musí obsahovat skutečné hodnoty kyslíku a železa (ne jen „v rámci specifikace“), výsledky mechanických zkoušek pro danou tavbu a chemickou stopu k certifikovanému tavení. Uchovávejte jej v záznamu historie zařízení (Device History Record) spolu se záznamy o obrábění a pasivaci. #### Dodavatel nabídl „Ti-6Al-4V medical grade“ bez ELI. Je to přijatelné? U únavově kritického nosného implantátu to bez inženýrské validace přijatelné není, a pokud výkres cituje ASTM F136, není to přijatelné vůbec. „Medical grade“ je marketing, ne norma. Ověřte skutečnou specifikaci: F136 = ELI (Grade 23), B348/F1472 = Grade 5. Žádejte označení normy a materiálový certifikát F136, nebo nabídku berte jako záměnu. Použité zdroje a normy 1- ASTM F136-13(2021): Standard Specification for Wrought Titanium-6Aluminum-4Vanadium ELI (Extra Low Interstitial) Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R56401) — chemické limity (O 0.13 max, Fe 0.25 max) a mechanická minima 1- ASTM B348: Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Bars and Billets — chemické limity Grade 5 (O 0.20 max, Fe 0.40 max) 1- ASTM F1472: Standard Specification for Wrought Titanium-6Aluminum-4Vanadium Alloy for Surgical Implant Applications (chirurgická varianta Grade 5) 1- ISO 5832-3: Implants for surgery — Metallic materials — Část 3: Wrought titanium 6-aluminium 4-vanadium alloy 1- MakerStage: Titanium Grade 23 vs Grade 5 engineering comparison (vlastnosti, únava, lomová houževnatost, regulační poznámky) — jediný zdroj pro typické hodnoty K_Ic a meze únavové odolnosti 1- Hontitan: Ti-6Al-4V vs Ti-6Al-4V ELI — An Engineer's Decision Guide (časté chyby; přirážka Grade 23 ~2-5% nákladů na zařízení) — jediný zdroj pro cenovou přirážku 1- JH Titanium: Titanium Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) — The Premium Choice for Medical Implants (tabulka vlastností, aplikace) 1- Supplier Titanium: Grade 23 bar product data (dodávka v bezhrotě broušeném stavu h8/h9; křížový odkaz na ISO 5832-3; regulační poznámka ke Grade 5 pro trvalé implantáty) — jediný zdroj pro stav dodání tyčí 1- ASTM F86: Standard Practice for Surface Preparation and Marking of Metallic Surgical Implants (pasivace titanových implantátů) ## Potřebujete nabídku na certifikované obrábění implantátů z F136 ELI? Pošlete nám výkres — posoudíme materiálový předpis a do 3 pracovních dnů vrátíme DFM review s certifikovanou dohledatelností F136. [Poptat cenovou nabídku ](https://www.sinbo-machining.com/quote/)