Teräs vs. Titaani – Lujuus, Ominaisuudet, ja Käyttää
Ohjaa
Christian Cavallo
Jaa:
Kun suunnittelijat edellyttävät, karu, kova materiaaleja niiden hankkeiden, teräs ja titaani ovat ensimmäisiä vaihtoehtoja, jotka tulevat mieleen. Nämä metallit tulevat laaja valikoima seoksia – perusmetalleja täynnä muita metallisia elementtejä, jotka tuottavat summa suurempi kuin sen osat. On olemassa kymmeniä titaaniseokset ja satoja enemmän terässeokset, joten se voi usein olla haastavaa päättää, mistä aloittaa, kun otetaan huomioon näiden kahden metalleja., Tämä artikkeli, tutkimalla teräksen ja titaanin fysikaalisia, mekaanisia ja työominaisuuksia, voi auttaa suunnittelijoita valitsemaan, mikä materiaali sopii heidän työhönsä. Jokainen metalli tutkitaan lyhyesti, ja sitten vertailu niiden eroja seuraa osoittaa, milloin määrittää yksi yli toisen.
Teräs
Täydelliseksi aikana puhkeamista 20-luvulla, teräs on nopeasti tullut kaikkein hyödyllinen ja monipuolinen metalli Maan päällä. Se syntyy rikastamalla alkuainerautaa hiilellä, mikä lisää sen kovuutta, lujuutta ja kestävyyttä., Monet ns seosterästä myös käyttää elementtejä, kuten sinkki, kromi, mangaani, molybdeeni, pii, ja jopa titaani parantaa sen korroosionkestävyys, muodonmuutos, korkea lämpötila, ja enemmän. Esimerkiksi teräs, jossa on paljon kromia, kuuluu ruostumattomiin teräksiin tai niihin, jotka ovat muita seoksia vähemmän alttiita ruostumiselle. Koska on olemassa monia erilaisia teräs, se on vaikea yleistää sen erityisiä ominaisuuksia, mutta meidän artikkeli-tyyppisiä terästä, antaa hyvän johdannon eri luokkiin.
yleisesti ottaen teräs on tiheä, kova, mutta toimiva metalli., Se reagoi lämpökäsittelyn vahvistusprosessiin, jonka avulla yksinkertaisimmillakin teräksillä on muuttuvia ominaisuuksia sen mukaan, miten se kuumennettiin / jäähdytettiin. Se on magneettinen ja voi johtaa sekä lämpöä että sähköä helposti. Useimmat teräkset ovat alttiita korroosiolle, koska sen rauta koostumus, vaikka ruostumattomat teräkset-osoite tätä heikkoutta jonkin verran menestystä. Teräs on korkea lujuus, mutta tämä voima on kääntäen verrannollinen sen sitkeys, tai toimenpide, kyky sietää muodonmuutoksia ilman murtuma., Vaikka koneistusteräksiä on saatavilla,on muitakin teräksiä, jotka ovat työominaisuuksiensa vuoksi vaikeita, ellei jopa mahdottomia työstää.
Se pitäisi olla selvää, että teräs mahtuu paljon erilaisia töitä: se voi olla kova, kova, vahva, lämpötila tai syövyttäviä kestävä; ongelmana on, että se ei voi olla kaikkia näitä asioita kerralla, ilman uhraa yksi ominaisuus yli muiden. Tämä ei ole valtava ongelma, vaikka, kuten useimmat teräksen laadut ovat edullisia ja avulla suunnittelijat voivat yhdistää eri terästen projekteissaan saada pahentaa etuja., Seurauksena, teräs löytää tiensä lähes joka alalla, käytetään auto -, ilmailu -, rakenne -, arkkitehti -, valmistus -, elektroniikka -, infrastruktuuri -, ja kymmeniä muita sovelluksia.
titaani
titaani puhdistettiin metallimuotoonsa ensimmäisen kerran 1900-luvun alussa, eikä se ole niin harvinainen kuin useimmat ihmiset uskovat sen olevan. Se on itse asiassa maailman neljänneksi runsain metalli, mutta sitä on vaikea löytää korkeina pitoisuuksina tai alkuainemuodossa. Sitä on myös vaikea puhdistaa, jolloin sen tuottaminen on kalliimpaa kuin sen hankkiminen.,
Elemental titaani on hopea-harmaa ei-magneettinen metalli, jonka tiheys 4.51 g/cm3, jolloin se on lähes puoli yhtä tiheä kuin teräs ja lasku sen ”kevyt metalli” – luokkaan. Moderni titanium tulee joko alkuaine titaani tai eri titaaniseokset, kaikki tehty lisätä sekä voimaa ja korroosionkestävyys base titaani. Nämä seokset on tarvittava vahvuus töihin, kuten ilmailu -, rakenne -, biolääketieteen ja korkean lämpötilan materiaaleja, kun taas alkuaine titaani on yleensä varattu kuin seostaminen agentti muita metalleja.,
titaania on vaikea hitsata, työstää tai muodostaa, mutta se voidaan lämpökäsitellä lujuuden lisäämiseksi. Se on ainutlaatuinen etu, että se on biologisesti yhteensopiva, mikä tarkoittaa, titaani kehossa pysyy inertti, joten se välttämätön lääketieteellinen implantti-teknologia. Se on erinomainen lujuus-paino-suhde, joka tarjoaa saman verran voimaa kuin teräs, 40% sen painosta, ja kestää korroosiota ansiosta ohut kerros oksidi on muodostettu sen pinnalle läsnäollessa ilmaa tai vettä., Se vastustaa myös kavitaatiota ja eroosiota, mikä altistaa sen korkearasitteisille sovelluksille, kuten lentokoneille ja sotilasteknologioille. Titaani on elintärkeitä hankkeita, joissa paino on minimoitu, mutta lujuus on maksimoitu, ja sen hyvä korroosionkestävyys ja bioyhteensopivuus lainata joitakin ainutlaatuisia toimialat eivät kuulu enemmän perinteisiä metalleja.
Vertaamalla Teräs & Titaani
Valitsemalla yksi näistä metalleista yli muiden riippuu sovellus käsillä., Tässä osassa verrataan joitakin teräkselle ja titaanille yhteisiä mekaanisia ominaisuuksia, jotta voidaan osoittaa, missä kukin metalli on eriteltävä (esitetty alla olevassa taulukossa 1). Huomaa, että arvot sekä teräs ja titaani Taulukossa 1 on peräisin yleistynyt taulukoita, koska jokainen metalli laajalti vaihtelee ominaisuudet perustuvat metalliseos tyyppi, lämpökäsittely, ja koostumus.,c1″> heat treatment
Material properties
Steel
Titanium
Units
Metric
English
Metric
English
Density
7.,8-8 g/cm3
0.282-0.289 lb/in3
4.51 g/cm3
0.,d>
Elongation at Break
15%*
54%
Hardness (Brinell)
121*
The first striking difference between titanium and steel is their densities; as previously discussed, titanium is about half as dense as steel, making it substantially lighter., Tämä sopii titaanille sovelluksiin, jotka tarvitsevat teräksen lujuutta kevyemmässä pakkauksessa ja lainaa titaania käytettäväksi lentokoneiden osissa ja muissa painosta riippuvaisissa sovelluksissa. Teräksen tiheys voi olla etu tietyissä sovelluksissa, kuten ajoneuvon alustassa, mutta useimmiten painon vähentäminen on ongelma.
kimmokerroin, joskus kutsutaan kimmokerroin, on toimenpide, joustavaa materiaalia., Se kuvaa, miten helppoa se on taipua tai vääntyä materiaalin ilman plastista muodonmuutosta ja se on usein hyvä mittari materiaali on kokonaisuudessaan joustava vastaus. Titaanin kimmomoduuli on melko matala, mikä viittaa siihen, että se pakenee ja hajoaa helposti. Tämä on osittain siksi titaani on vaikea koneistaa, koska se kumit ylös myllyt ja mieluummin palata alkuperäiseen muotoonsa. Teräs, toisaalta, on paljon suurempi elastinen moduuli, jonka avulla se voidaan helposti työstää ja se soveltuu käytettäväksi sovelluksissa, kuten veitsi reunat, koska se on tauko ja ei taivuta stressiä.,
vertailtaessa titaanin ja teräksen vetolujuuksia syntyy mielenkiintoinen tosiasia; teräs on by-and-large vahvempi kuin titaani. Tämä on vastoin yleistä väärinkäsitys, että titaani on vahvempi kuin useimmat muut metallit ja osoittaa hyödyllisyys teräs yli titaani. Kun titaani on vain par terästä vahvuudeltaan, se tekee niin puoli paino, joka tekee siitä yhden vahvimmista metallien massayksikköä kohti. Teräs on kuitenkin go-to-materiaali, kun kokonaislujuus on huolenaihe, sillä osa sen seoksista ylittää kaikki muut metallit tuoton vahvuuksina., Suunnittelijat etsivät yksinomaan vahvuus pitäisi valita teräs, mutta suunnittelijat huolissaan vahvuus massayksikköä pitäisi valita titaani.
Murtovenymä mitataan testattavan näytteen on alkuperäinen pituus jaettuna sen pituus juuri ennen murtumista vuonna vetolujuus testi, kerrottuna 100 antaa prosentteina. Suuri murtovenymä viittaa siihen, materiaali ”venyy” enemmän; toisin sanoen, se on enemmän altis lisääntynyt sitkeää käyttäytymistä ennen murtumista. Titaani on tällainen materiaali, jossa se venyy lähes puolet pituudestaan ennen murtumista., Tämä on jälleen yksi syy siihen, miksi titaania on niin vaikea koneellistaa, koska se vetää ja hajoaa sirujen sijaan. Teräs tulee monia lajikkeita, mutta yleensä on alhainen murtovenymä, jolloin se kovemmin ja enemmän altis hauras murtuma kiristettynä.
Kovuus on vertaileva arvo, joka kuvaa materiaalin reagoi naarmuuntumista, etsaus, vääntyminen tai muodonmuutos pitkin sen pintaa. Se mitataan indenter-koneilla, joita on useita lajikkeita materiaalista riippuen., Suurlujille metalleille määritellään usein brinellin kovuustesti, joka on esitetty taulukossa 1. Vaikka teräksen Brinell-kovuus vaihtelee suuresti lämpökäsittelyn ja seoksen koostumuksen kanssa, se on useimmiten aina kovempi kuin titaani. Tämä ei ole sanoa, että titaani muuttaa muotoaan helposti, kun naarmuuntunut tai sisennetty; päinvastoin, titaanidioksidi kerros, joka muodostaa pinnalle on poikkeuksellisen kova ja kestää useimmat levinneisyys voimia. Ne ovat molemmat kestäviä materiaaleja, jotka toimivat hyvin, kun altistuvat karkeille ympäristöille, mikä estää muita kemiallisia vaikutuksia.,
Yhteenveto
tässä artikkelissa esitettiin lyhyt vertailu teräksen ja titaanin ominaisuuksista, lujuudesta ja sovelluksista. Lisätietoja muita tuotteita, ota meidän muita oppaita tai käydä Thomas Toimittaja Löytö Foorumi löytää mahdollisia hankintalähteitä tai tarkastella tiettyjä tuotteita.,ss Teräs