Acél vs titán-szilárdság, tulajdonságok és felhasználás
útmutatók
Christian Cavallo
Megosztás:
amikor a tervezők masszív, kemény anyagokat igényelnek projektjeikhez, az acél és a titán az első lehetőség, amely eszébe jut. Ezek a fémek jönnek a széles választék ötvözetek-nemesfémek átitatott más fémes elemek, amelyek egy összeg nagyobb, mint a részek. Több tucat titán ötvözetek és több száz acélötvözetek, így gyakran nehéz eldönteni, hogy hol kezdődik, ha figyelembe vesszük a két Fémek., Ez a cikk az acél és a titán fizikai, mechanikai és működési tulajdonságainak vizsgálatával segíthet a tervezőknek kiválasztani, hogy melyik anyag megfelelő a munkájukhoz. Minden fémet röviden feltárnak, majd összehasonlítják különbségeiket, hogy megmutassák, mikor kell megadni egymást.
acél
a 20. század elején tökéletesítve az acél gyorsan a leghasznosabb és legváltozatosabb fémré vált a Földön. Úgy jön létre, hogy az elemi vasat szénnel gazdagítja, ami növeli keménységét, szilárdságát és ellenállását., Sok úgynevezett ötvözött acél olyan elemeket is használ, mint a cink, a króm, a mangán, a molibdén, A Szilícium, sőt a titán, hogy javítsa korrózióállóságát, deformációját, magas hőmérsékletét stb. Például a magas krómszintű acél a rozsdamentes acélokhoz tartozik, vagy azok, amelyek kevésbé hajlamosak a rozsdásodásra, mint más ötvözetek. Mivel sokféle acél létezik, nehéz általánosítani sajátos tulajdonságait, de az acéltípusokról szóló cikkünk jó bevezetést nyújt a különböző osztályokba.
általánosságban elmondható, hogy az acél sűrű, kemény, mégis működőképes fém., Reagál a hőkezelés erősítő folyamatára, amely lehetővé teszi, hogy még a legegyszerűbb acélok is változó tulajdonságokkal rendelkezzenek a melegítés/hűtés alapján. Mágneses, és mind a hőt, mind a villamos energiát könnyen képes vezetni. A legtöbb acél vasösszetétele miatt hajlamos a korrózióra, bár a rozsdamentes acélok bizonyos fokú sikerrel foglalkoznak ezzel a gyengeséggel. Az acél magas szilárdságú, de ez az erő fordítottan arányos a szívósságával, vagy a törés nélküli deformációval szembeni ellenálló képességgel., Bár vannak megmunkáló acélok rendelkezésre, vannak más acélok, amelyek nehéz, ha nem lehetetlen, a gép miatt a munka tulajdonságait.
egyértelműnek kell lennie, hogy az acél sok különböző feladathoz illeszkedik: lehet kemény, kemény, erős, hőmérséklet vagy korrozív ellenálló; a baj az, hogy nem lehet mindez egyszerre, anélkül, hogy feláldozná az egyik tulajdonságot a másik felett. Ez azonban nem jelent hatalmas problémát, mivel a legtöbb acélminőség olcsó, és lehetővé teszi a tervezők számára, hogy projektjeikben különböző acélokat kombináljanak, hogy összetett előnyöket szerezzenek., Ennek eredményeként az acél szinte minden iparágban megtalálja az utat, amelyet az autóiparban, a repülőgépiparban, a szerkezeti, építészeti, gyártási, elektronikai, infrastrukturális és több tucat alkalmazásban használnak.
titán
a titánt először az 1900-as évek elején tisztították fémes formáiba, és nem olyan ritka, mint ahogy azt a legtöbb ember hiszi. Valójában ez a negyedik legelterjedtebb fém a Földön, de nehéz megtalálni nagy koncentrációban vagy elemi formájában. Az is nehéz megtisztítani, így drágább a termelés, mint a forrás.,
Az Elemi titán egy ezüstszürke, nem mágneses fém, amelynek sűrűsége 4,51 g / cm3, így majdnem fele olyan sűrű, mint az acél, és a “könnyűfém” kategóriába tartozik. A Modern titán elemi titánként vagy különböző titán ötvözetekként érkezik, amelyek mind az alap titán szilárdságának, mind korrózióállóságának növelésére szolgálnak. Ezek az ötvözetek rendelkeznek a szükséges szilárdsággal ahhoz, hogy repülőgép -, szerkezeti, orvosbiológiai és magas hőmérsékletű anyagként működjenek, míg az elemi titánt általában más fémek ötvözőanyagaként tartják fenn.,
a titánt nehéz hegeszteni, gépezni vagy formázni, de hőkezelhető, hogy növelje erejét. Egyedülálló előnye, hogy biokompatibilis, ami azt jelenti, hogy a test belsejében lévő titán inert marad, ami nélkülözhetetlen az orvosi implantátum technológiához. Kiváló szilárdság-tömeg arányú, ugyanolyan szilárdságot biztosít, mint az acél súlya 40% – A, és ellenáll a korróziónak, köszönhetően a felületén levegő vagy víz jelenlétében képződött vékony oxidrétegnek., Ellenáll a kavitációnak és az eróziónak is, ami nagy stresszhelyzetű alkalmazásokhoz, például repülőgépekhez és katonai technológiákhoz vezet. Titán létfontosságú a projektek, ahol a súly, minimális, de az erő maximális, illetve a nagy korrózióállóság, valamint biokompatibilitás kölcsön néhány egyedi industries által nem szabályozott hagyományos fémek.
acél összehasonlítása & titán
az egyik ilyen fém kiválasztása a másik felett az alkalmazástól függ., Ez a szakasz összehasonlít néhány, az acélra és a Titánra jellemző mechanikai tulajdonságot, hogy megmutassa, hol kell megadni az egyes fémeket(az alábbi 1. táblázatban). Vegye figyelembe, hogy az 1.táblázatban mind az acélra, mind a titánra vonatkozó értékek általánosított táblázatokból származnak, mivel minden fém széles körben változik az ötvözet típusa, a hőkezelési folyamat és az összetétel alapján.,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., Ez megfelel a titánnak az olyan alkalmazásokhoz, amelyek az acél szilárdságát egy könnyebb csomagban igénylik, és titánt kölcsönöz a repülőgép alkatrészeihez és más súlyfüggő alkalmazásokhoz. Az acél sűrűsége előnyt jelenthet bizonyos alkalmazásokban, például a jármű alvázában, de az idő nagy részében a súlycsökkentés gyakran aggodalomra ad okot.
a rugalmasság modulusa, amelyet néha Young modulusának neveznek, az anyag rugalmasságának mértéke., Leírja, milyen könnyű hajlítani vagy hajlítani egy anyagot műanyag deformáció nélkül, és gyakran jó mércéje az anyag általános rugalmas válaszának. A titán rugalmas modulusa meglehetősen alacsony, ami azt sugallja, hogy könnyen hajlítható és deformálódik. Ez részben miért titán nehéz gép, mint az íny fel mills pedig inkább vissza az eredeti alakját. Acél, másrészt, van egy sokkal magasabb rugalmas modulus, amely lehetővé teszi, hogy könnyen megmunkálható, és kölcsönöz, hogy kell használni olyan alkalmazásokban, mint a kés élek, mert eltörik, és nem hajlik stressz alatt.,
a titán és az acél szakítószilárdságának összehasonlításakor érdekes tény merül fel; az acél nagyjából erősebb, mint a titán. Ez ellentmond annak a népszerű tévhitnek, hogy a titán erősebb, mint a legtöbb más fém, és megmutatja az acél hasznosságát a titán felett. Míg a titán szilárdsága szempontjából csak az acélhoz hasonlít, ez a súly fele, ami az egységnyi tömeg egyik legerősebb fémévé teszi. Az acél azonban a go-to anyag, amikor az Általános szilárdság aggodalomra ad okot, mivel egyes ötvözetei meghaladják az összes többi fémet a hozamerősség szempontjából., A kizárólag erőt kereső tervezőknek acélt kell választaniuk, de az egységnyi tömegű szilárdsággal foglalkozó tervezőknek titánt kell választaniuk.
szakadási Nyúlás mértéke a vizsgálati minta kezdeti hossza osztva a hossza, mielőtt törés van egy húzó teszt, szorozva 100-zal, hogy egy százalékot. A nagy szakadási nyúlás azt sugallja, hogy az anyag “jobban nyúlik”; más szavakkal, hajlamosabb a megnövekedett gömbgrafitos viselkedésre a törés előtt. A Titán olyan anyag,ahol a törés előtt majdnem a felét nyújtja., Ez egy újabb oka annak, hogy a titánt annyira nehéz gépelni, mivel a chipek helyett húzza és deformálódik. Acél jön sok fajta, de általában van egy alacsony nyúlás szünet, így nehezebb és hajlamosabb a törékeny törés feszültség alatt.
a keménység egy összehasonlító érték, amely leírja az anyag válaszát a karcolásra, maratásra, dentelésre vagy deformációra a felületén. A mérést indenter gépekkel mérik, amelyek az anyagtól függően sok fajtából származnak., A nagy szilárdságú fémek esetében a Brinell keménységi teszt gyakran meg van határozva, és az 1.táblázatban található. Annak ellenére, hogy a Brinell keménysége acél nagyban változik a hőkezelés és ötvözet összetétele, ez a legtöbb időt mindig nehezebb, mint a titán. Ez nem azt jelenti, hogy a titán könnyen deformálódik, ha karcos vagy behúzással; éppen ellenkezőleg, a titán-dioxid réteget képez a felszínen rendkívül keményen ellenáll a legtöbb behatolás erők. Mindkettő ellenálló anyag, amely nagyszerűen működik, ha durva környezetnek van kitéve, megakadályozva a további kémiai hatásokat.,
összefoglaló
Ez a cikk röviden összehasonlította az acél és a titán tulajdonságait, szilárdságát és alkalmazásait. Egyéb termékekkel kapcsolatos információkért tekintse meg további útmutatóinkat, vagy keresse fel a Thomas Supplier Discovery platformot, hogy megtalálja a lehetséges ellátási forrásokat, vagy megtekinthesse az egyes termékekre vonatkozó részleteket.,ss Acél