Le titane pur a une densité de 4,506 g/cm³ (4 506 kg/m³ / 0,163 lb/in³), ce qui le situe entre l'aluminium (2,70 g/cm³) et l'acier au carbone (7,85 g/cm³). Le titane est environ 43 % plus léger que l'acier inoxydable et environ 67 % plus lourd que l'aluminium à volume égal. Le Grade 5 (Ti-6Al-4V), qui représente plus de 50 % de la consommation mondiale de titane, affiche une densité légèrement inférieure de 4,43 g/cm³ en raison de sa teneur en aluminium. Le paramètre déterminant pour le choix des matériaux reste toutefois la résistance spécifique — la résistance à la traction divisée par la densité — pour laquelle le titane Grade 5 (214 MPa·cm³/g) surpasse l'acier inoxydable (65) et la plupart des alliages d'aluminium. Ce guide présente les valeurs de densité exactes pour l'ensemble des nuances courantes, des comparaisons directes avec l'acier et l'aluminium, un tableau de résistance spécifique, ainsi qu'une formule de calcul de masse destinée aux équipes achats et conception.
Densité du titane dans toutes les unités dont vous avez besoin
La plupart des bases de données matériaux présentent les valeurs en g/cm³. Les ingénieurs travaillant dans des ateliers nord-américains ont besoin de lb/in³. Les équipes achats qui commandent à la tonne raisonnent en kg/m³. Vous trouverez ci-dessous les valeurs pour le titane commercialement pur (CP) — Grades 1 à 3 — converties dans toutes les unités courantes :
| Unité | Valeur |
|---|---|
| g/cm³ (grammes par centimètre cube) | 4.506 |
| kg/m³ (kilogrammes par mètre cube) | 4,506 |
| lb/in³ (livres par pouce cube) | 0.163 |
| lb/ft³ (livres par pied cube) | 281.3 |
Ces valeurs sont issues des tables de propriétés physiques de l'ASM International pour le titane CP. Le Grade 4 est légèrement plus dense, à 4,54 g/cm³ — sa teneur en oxygène plus élevée augmente la masse sans modifier significativement le volume.
Repère pratique sur le terrain : le titane est environ 4,5 fois plus dense que l'eau. Une barre pleine en titane doit être sensiblement plus lourde qu'une barre en aluminium de dimensions identiques. Dans le cas contraire, la nature du matériau est à remettre en question.
La densité du titane varie selon la nuance
L'habitude du secteur de citer un chiffre unique pour la “ densité du titane ” masque des variations significatives entre les nuances. Les éléments d'alliage influent sur la densité finale — les éléments légers comme l'aluminium la font baisser, tandis que les éléments lourds comme le chrome et le molybdène la font monter.
| Grade | Désignation | Densité (g/cm³) | Notes |
|---|---|---|---|
| Première année | Ti CP | 4.51 | Nuance la plus ductile, formabilité maximale |
| Niveau 2 | Ti CP | 4.51 | Nuance CP la plus répandue dans le monde |
| Niveau 3 | Ti CP | 4.51 | Résistance supérieure au G2, densité identique |
| Grade 4 | Ti CP | 4.54 | Nuance CP à plus haute résistance |
| 3e | Ti-3Al-2.5V | 4.48 | “ Half-6-4 ”, cadres de vélos, tubes |
| 5e année | Ti-6Al-4V | 4.43 | Alliage de référence, ~50 % de l'utilisation mondiale du Ti |
| Beta C | Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo | 4.81 | Haute résistance, applications ressorts |
Source : AZoM / tables de propriétés physiques de l'ASM International
La densité du Grade 5 s'abaisse à 4,43 g/cm³ en raison de l'addition de 6 % d'aluminium — dont la densité est de 2,70 g/cm³ — qui dilue le mélange. Les alliages bêta sont plus denses, car le chrome, le molybdène et le vanadium présentent chacun une densité supérieure à celle du titane. Si vous spécifiez du titane pour une application où la masse est critique et qu'un fournisseur vous annonce ’ 4,51 “, demandez de quelle nuance il s'agit. Le remplacement du Grade 5 par du Beta C ajoute environ 8 % à la masse des pièces à volume égal.
Titane vs acier : un écart de densité de 43 %
L'acier est le métal de structure de référence depuis plus d'un siècle. Toute analyse de substitution par le titane commence par cette comparaison.
| Matériau | Densité (g/cm³) | Densité (kg/m³) |
|---|---|---|
| Titane Grade 2 (CP) | 4.51 | 4,510 |
| Titane Grade 5 (Ti-6Al-4V) | 4.43 | 4,430 |
| Acier au carbone AISI 1020 | 7.85 | 7,850 |
| Acier inoxydable 304 | 7.93 | 7,930 |
| Acier inoxydable 316 | 8.00 | 8,000 |
Le titane CP (Grade 2) est 43 % plus léger que l'inoxydable 304 à volume égal. Le Grade 5 offre un gain supplémentaire. Un composant en acier inoxydable 304 pesant 10 kg aurait une masse d'environ 5,7 kg en titane CP à géométrie identique — même volume, 4,3 kg de moins.
Cet écart s'accumule rapidement. Sur une série de production de 5 000 fixations, cela représente des centaines de kilogrammes de masse éliminée d'une structure assemblée. Dans l'aérospatiale, où la consommation de carburant évolue directement avec la masse de la cellule, ce type de réduction de masse systémique a une valeur économique mesurable sur la durée de vie opérationnelle d'une flotte.
L'aspect le plus significatif, cependant, est la résistance mécanique. L'acier inoxydable 304 présente une résistance à la traction maximale (UTS) d'environ 515 MPa. Le titane Grade 5 atteint 950 MPa à l'état recuit. Comme il est possible de concevoir des parois plus minces pour supporter des charges équivalentes, l'avantage réel en termes de masse dans une conception pilotée par la résistance dépasse l'écart brut de densité de 43%. Les ingénieurs en aérospatiale font régulièrement état d'économies de masse totales de 50 à 65% lors de la reconception de composants en acier vers le titane — le gain supplémentaire provenant de la réduction de la section transversale.
Titane vs Aluminium — Densité : un métal plus lourd, souvent pour une pièce plus légère
L'aluminium est le métal “ léger ” de référence dans l'automobile, l'électronique grand public et la fabrication de vélos. Le titane est plus lourd selon tous les indicateurs de densité. C'est là que cela devient contre-intuitif.
| Matériau | Densité (g/cm³) | UTS typique (MPa) | Résistance spécifique (MPa·cm³/g) |
|---|---|---|---|
| Aluminium 6061-T6 | 2.70 | 310 | 115 |
| Aluminium 7075-T6 | 2.81 | 572 | 204 |
| Titane Grade 2 (CP) | 4.51 | 340 | 75 |
| Titane Grade 5 (Ti-6Al-4V) | 4.43 | 950 | 214 |
| Acier inoxydable 304 | 7.93 | 515 | 65 |
Sources UTS : AMS 4928 (Grade 5 recuit), ASTM A276 (304 SS), ASTM B209 (6061-T6, 7075-T6)
Le titane est plus dense que l'aluminium d'environ 67% en volume. Une barre identique en titane pèse 1,67× plus qu'en aluminium.
Mais observez la résistance spécifique. Grade 5 titanium (214 MPa·cm³/g) narrowly outperforms 7075-T6 aluminum (204) while more than doubling 6061-T6 (115). For applications where tensile strength and fatigue life govern design — landing gear fittings, surgical implants, high-load bicycle components — you can design the titanium part with a smaller cross-section. The finished titanium part can end up comparable in weight to its aluminum equivalent, despite the higher density.
Grade 2 CP titanium tells a different story: specific strength of 75 falls below even 6061 aluminum. CP titanium is chosen for corrosion resistance and biocompatibility, not structural efficiency. If you’re sourcing CP titanium for a weight-critical structure, you’re probably using the wrong grade. Grade 5 is the answer.
The other argument that closes the Ti-vs-Al decision is temperature. 7075-T6 aluminum begins losing strength above approximately 150°C. Grade 5 titanium maintains its mechanical properties to around 315°C. For structures near engine bays, exhaust systems, or re-entry vehicles, aluminum fails the thermal requirement regardless of specific strength.
The Number That Actually Drives Material Selection: Specific Strength
Density tells you how heavy a given volume of metal is. Specific strength tells you how much structural load that metal can carry per unit of mass. For comparing materials across an engineering design, specific strength is the relevant figure.
Specific Strength = UTS (MPa) ÷ Density (g/cm³)
Comparing Grade 5 titanium to 304 stainless: 950 ÷ 4.43 = 214 vs 515 ÷ 7.93 = 65. Grade 5 delivers more than 3× the structural performance per gram. That ratio is why the aerospace industry migrated critical fasteners and structural members from steel to titanium over several decades — not because titanium is lighter in absolute terms, but because for a given structural requirement, the titanium solution is dramatically lighter.
The aluminum-versus-titanium comparison is closer. 7075-T6 at 204 is almost equal to Grade 5 at 214. This is why the choice between them in aerospace isn’t a density argument — it’s a temperature argument. Where temperatures stay below 150°C and cost matters, 7075 wins. Where temperatures exceed 150°C or fatigue life is critical, Grade 5 wins.
For reference: carbon fiber reinforced polymer (CFRP) has a specific strength around 375 — roughly 1.75× Grade 5 titanium. The reason titanium persists alongside CFRP in aerospace is repairability, isotropy, and machinability. Titanium can be welded, machined, and repaired in field conditions. CFRP cannot.
Weight Calculation for B2B Procurement
Once you’ve settled on a grade, calculating part weight is straightforward. The core formula:
Weight = Volume × Density
For a rectangular plate (metric units):
Weight (kg) = [L (mm) × W (mm) × T (mm) × density (g/cm³)] ÷ 1,000,000
Worked example — Grade 5 plate, 500 mm × 300 mm × 6 mm:
500 × 300 × 6 × 4.43 ÷ 1,000,000 = 3.99 kg
Same plate in 304 stainless (density 7.93 g/cm³):
500 × 300 × 6 × 7.93 ÷ 1,000,000 = 7.14 kg
Same geometry: Grade 5 titanium is 44% lighter. On a production run of 500 units, that’s approximately 1,575 kg of weight removed from the final assembly — directly impacting shipping cost and, for aerospace or automotive assemblies, fuel efficiency over the product’s lifetime.
For round bar stock:
Weight (kg) = π × (D/2 in mm)² × L (mm) × density (g/cm³) ÷ 1,000,000
For imperial (lb/in³), replace the density value with 0.160 for Grade 5 or 0.163 for CP Grade 2, and input dimensions in inches. Drop the ÷ 1,000,000 adjustment — the result is in pounds directly.
When Titanium’s Density Advantage Matters — and When It Doesn’t
Titanium’s weight advantage is genuine, but it isn’t always the decision-governing factor.
Titanium density advantage is decisive when:
- Strength-to-weight is the primary design constraint: aerospace structures, performance automotive components, medical implants
- Operating temperatures exceed 150°C, ruling out high-strength aluminum alloys
- Corrosion resistance is required and stainless steel’s weight penalty is unacceptable
- Fatigue life under high-cycle loading is the limiting design criterion
Titanium density advantage is secondary — or irrelevant — when:
- Cost governs: titanium runs 5–10× the price of stainless steel per kg; the weight saving rarely pays off for static, ground-mounted structures
- Machinability matters: titanium’s low thermal conductivity and tendency to work-harden make it significantly slower and more expensive to machine than steel or aluminum
- Volume is high and tolerances are loose: aluminum remains cheaper and faster for high-volume, moderate-performance parts
- The component isn’t weight-constrained: a structural support in a fixed industrial installation doesn’t benefit from saving 4 kg per unit
When evaluating a titanium substitution in B2B manufacturing, the first question isn’t “how dense is titanium?” — it’s whether the weight saving generates measurable value. For a medical implant reducing patient load or a satellite bracket enabling a heavier payload, every gram matters. For a ground-based pump housing, the density advantage is largely academic.
FAQ
What is the density of titanium?
Pure (commercially pure) titanium has a density of 4.506 g/cm³, or 4,506 kg/m³, or 0.163 lb/in³. The most widely used alloy, Grade 5 (Ti-6Al-4V), is 4.43 g/cm³. Beta alloys like Beta C can reach 4.81 g/cm³.
Is titanium lighter than steel?
Yes. Titanium is approximately 43% lighter than stainless steel 304 by volume. A 10 cm³ block of titanium weighs about 45 g; the same block of 304 stainless weighs approximately 79 g.
Is titanium heavier than aluminum?
Yes — by about 67% on a per-volume basis. However, Grade 5 titanium’s specific strength (214 MPa·cm³/g) is comparable to high-strength 7075-T6 aluminum (204), meaning a titanium part designed for the same structural load often ends up at similar weight to its aluminum counterpart.
Why does Grade 5 titanium have lower density than pure titanium?
Grade 5 (Ti-6Al-4V) contains 6% aluminum, which has a density of only 2.70 g/cm³ — well below titanium’s 4.506. Adding this lighter element to the alloy reduces overall density from 4.51 (CP Grade 2) to 4.43 g/cm³.
What is titanium density in kg/m³?
4,506 kg/m³ for CP titanium (Grades 1–3). Grade 5 is 4,430 kg/m³. Grade 4 is 4,540 kg/m³.
Is titanium the lightest structural metal?
No. Aluminum (~2.70 g/cm³) and magnesium (~1.74 g/cm³) are lighter. Titanium’s advantage is its superior specific strength and high-temperature performance relative to those lighter metals — not absolute lightness.
Résumé
Titanium sits at 4.506 g/cm³ — 43% lighter than stainless steel, 67% heavier than aluminum. The grade you specify matters: Grade 5 at 4.43 g/cm³ is the lightest commonly used structural alloy; Beta C at 4.81 is notably heavier. The density number alone rarely drives the decision. Specific strength — where Grade 5 titanium (214 MPa·cm³/g) outperforms stainless steel (65) and most aluminum alloys — is what justifies titanium’s cost premium in structural applications. For B2B procurement and component design, the weight saving calculation is straightforward: multiply volume by density, compare grades, and evaluate whether the mass reduction generates value proportional to titanium’s price premium.
