Oțelul vs Titan – Putere, Proprietăți și Utilizări
Ghiduri
Christian Cavallo
Share:
atunci Când designerii necesita accidentat, greu de materiale pentru proiectele lor, oțel și titan sunt primele opțiuni care vin în minte. Aceste metale vin într – o gamă largă de aliaje-metale de bază impregnate cu alte elemente metalice care produc o sumă mai mare decât părțile sale. Există zeci de aliaje de titan și mai multe sute de aliaje de oțel, astfel încât de multe ori poate fi dificil să se decidă de unde să înceapă atunci când se analizează aceste două metale., Acest articol, printr-o examinare a proprietăților fizice, mecanice și de lucru ale oțelului și titanului, poate ajuta designerii să aleagă ce material este potrivit pentru munca lor. Fiecare metal va fi explorat pe scurt, iar apoi va urma o comparație a diferențelor lor pentru a arăta când să specificați unul peste celălalt.perfecționat în timpul debutului secolului XX, oțelul a devenit rapid cel mai util și variat metal de pe Pământ. Este creat prin îmbogățirea fierului elementar cu carbon, ceea ce îi crește duritatea, rezistența și rezistența., Multe așa-numite oțeluri aliate folosesc, de asemenea, elemente precum zinc, crom, mangan, molibden, siliciu și chiar titan pentru a-și îmbunătăți rezistența la coroziune, deformare, temperaturi ridicate și multe altele. De exemplu, oțelul cu un nivel ridicat de crom aparține oțelurilor inoxidabile sau celor care sunt mai puțin predispuse la ruginire decât alte aliaje. Deoarece există multe tipuri de oțel, este greu să generalizăm proprietățile sale specifice, dar articolul nostru despre tipurile de oțel oferă o bună introducere în diferitele clase.pentru a vorbi în general, oțelul este un metal dens, dur, dar funcțional., Acesta răspunde procesului de întărire a tratamentului termic, care permite chiar și celor mai simple oțeluri să aibă proprietăți variabile în funcție de modul în care a fost încălzit/răcit. Este magnetic și poate conduce atât de căldură și de energie electrică ușor. Majoritatea oțelurilor sunt susceptibile la coroziune datorită compoziției sale de fier, deși oțelurile inoxidabile abordează această slăbiciune într-un anumit grad de succes. Oțelul are un nivel ridicat de rezistență, dar această rezistență este invers proporțională cu duritatea sa sau cu o măsură de rezistență la deformare fără fractură., În timp ce există oțeluri de prelucrare disponibile, există și alte oțeluri care sunt dificil, dacă nu imposibil, la mașină datorită proprietăților lor de lucru.ar trebui să fie clar că oțelul se poate potrivi cu o mulțime de locuri de muncă diferite: poate fi greu, dur, puternic, rezistent la temperatură sau coroziv; problema este că nu pot fi toate aceste lucruri simultan, fără a sacrifica o proprietate asupra celeilalte. Aceasta nu este o problemă uriașă, deoarece majoritatea claselor de oțel sunt ieftine și permit proiectanților să combine diferite oțeluri în proiectele lor pentru a obține beneficii compuse., Ca rezultat, oțelul își găsește drumul în aproape fiecare industrie, fiind utilizat în aplicații auto, aerospațiale, structurale, arhitecturale, de fabricație, electronice, infrastructurale și alte zeci.titanul a fost purificat pentru prima dată în formele sale metalice la începutul anilor 1900 și nu este la fel de rar ca majoritatea oamenilor. De fapt, este al patrulea cel mai abundent metal de pe Pământ, dar este dificil de găsit în concentrații mari sau în forma sa elementară. De asemenea, este dificil să se purifice, ceea ce face mai scump să se producă decât să se aprovizioneze., titanul elementar este un metal nemagnetic gri-argintiu cu o densitate de 4,51 g/cm3, făcându-l aproape pe jumătate la fel de dens ca oțelul și aterizându-l în categoria „metal ușor”. Titanul Modern vine fie ca Titan elementar, fie în diferite aliaje de titan, toate făcute pentru a crește atât rezistența, cât și rezistența la coroziune a titanului de bază. Aceste aliaje au puterea necesară pentru a lucra ca materiale aerospațiale, structurale, biomedicale și la temperaturi ridicate, în timp ce titanul elementar este de obicei rezervat ca agent de aliere pentru alte metale.,titanul este dificil de sudat, de prelucrat sau de format, dar poate fi tratat termic pentru a-și crește rezistența. Are avantajul unic de a fi biocompatibil, ceea ce înseamnă că titanul din interiorul corpului va rămâne inert, ceea ce îl face indispensabil pentru tehnologia implantului medical. Are un raport excelent rezistență-greutate, oferind aceeași cantitate de rezistență ca oțelul la 40% din greutatea sa și este rezistent la coroziune datorită unui strat subțire de oxid format pe suprafața sa în prezența aerului sau a apei., De asemenea, rezistă cavitației și eroziunii, ceea ce o predispune către aplicații cu stres ridicat, cum ar fi aeronavele și tehnologiile militare. Titanul este vital pentru proiectele în care greutatea este redusă la minimum, dar rezistența este maximizată, iar rezistența mare la coroziune și biocompatibilitatea îl împrumută unor industrii unice care nu sunt acoperite de metale mai tradiționale.
Compararea oțelului& Titan
alegerea unuia dintre aceste metale față de celălalt depinde de aplicația la îndemână., Această secțiune va compara unele proprietăți mecanice comune oțelului și titanului pentru a arăta unde trebuie specificat fiecare metal (reprezentat în tabelul 1, de mai jos). Rețineți că valorile pentru oțel și titan din tabelul 1 provin din tabele generalizate, deoarece fiecare metal variază foarte mult în ceea ce privește caracteristicile bazate pe tipul de aliaj, procesul de tratare termică și compoziția.,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., Acest lucru se potrivește titanului aplicațiilor care au nevoie de rezistența oțelului într-un pachet mai ușor și împrumută titanul pentru a fi utilizat în piesele aeronavelor și în alte aplicații dependente de greutate. Densitatea oțelului poate fi un avantaj în anumite aplicații, cum ar fi într-un șasiu de vehicul, dar de cele mai multe ori, reducerea greutății este adesea o preocupare.
modulul de elasticitate, uneori denumit modulul lui Young, este o măsură a flexibilității unui material., Descrie cât de ușor este să îndoiți sau să deformați un material fără deformare plastică și este adesea o măsură bună a răspunsului elastic general al unui material. Modulul elastic al titanului este destul de scăzut, ceea ce sugerează că se flexează și se deformează ușor. Acesta este parțial motivul pentru care titanul este dificil de prelucrat, deoarece gume până mori și preferă să se întoarcă la forma sa originală. Oțelul, pe de altă parte, are un modul elastic mult mai mare, care îi permite să fie ușor prelucrat și îl împrumută pentru a fi utilizat în aplicații precum marginile cuțitului, deoarece se va rupe și nu se va îndoi sub stres.,atunci când se compară rezistența la tracțiune a titanului și a oțelului, apare un fapt interesant; oțelul este cu mult mai puternic decât titanul. Acest lucru contravine concepției greșite populare că titanul este mai puternic decât majoritatea altor metale și arată utilitatea oțelului față de titan. În timp ce titanul este la egalitate cu oțelul în ceea ce privește rezistența, face acest lucru la jumătate din greutate, ceea ce îl face unul dintre cele mai puternice metale pe unitate de masă. Cu toate acestea, oțelul este materialul de pornire atunci când rezistența generală este preocuparea, deoarece unele dintre aliajele sale depășesc toate celelalte metale în ceea ce privește rezistența la randament., Designerii care caută exclusiv rezistență ar trebui să aleagă oțelul, dar designerii preocupați de rezistență pe unitate de masă ar trebui să aleagă titanul.alungirea la rupere este măsura lungimii inițiale a unui specimen de test împărțită la lungimea sa chiar înainte de fracturare într-un test de tracțiune, înmulțită cu 100 pentru a da un procent. O alungire mare la rupere sugerează că materialul „se întinde” mai mult; cu alte cuvinte, este mai predispus la creșterea comportamentului ductil înainte de fracturare. Titanul este un astfel de material, unde se întinde aproape jumătate din lungimea sa înainte de fracturare., Acesta este încă un motiv pentru care titanul este atât de dificil de prelucrat, deoarece trage și se deformează în loc de Jetoane. Oțelul vine în multe soiuri, dar, în general, are o alungire scăzută la rupere, ceea ce îl face mai greu și mai predispus la fracturi fragile sub tensiune.duritatea este o valoare comparativă care descrie răspunsul unui material la zgâriere, gravare, fisurare sau deformare de-a lungul suprafeței sale. Se măsoară folosind mașini de indentare, care vin în multe soiuri în funcție de material., Pentru metale de înaltă rezistență, testul de duritate Brinell este adesea specificat și este ceea ce este prevăzut în tabelul 1. Chiar dacă duritatea Brinell a oțelului variază foarte mult cu tratamentul termic și compoziția aliajului, este de cele mai multe ori întotdeauna mai greu decât titanul. Acest lucru nu înseamnă că titanul se deformează ușor atunci când este zgâriat sau indentat; dimpotrivă, stratul de dioxid de titan care se formează la suprafață este extrem de dur și rezistă majorității forțelor de penetrare. Ambele sunt materiale rezistente care funcționează excelent atunci când sunt expuse la medii dure, împiedicând orice efecte chimice suplimentare.,acest articol a prezentat o scurtă comparație a proprietăților, rezistenței și aplicațiilor dintre oțel și titan. Pentru informații despre alte produse, consultați ghidurile noastre suplimentare sau vizitați platforma de descoperire a furnizorilor Thomas pentru a localiza sursele potențiale de aprovizionare sau pentru a vizualiza detalii despre anumite produse.,ss Oțel