Титан проти нержавіючої сталі: вибір правильного матеріалу

ASTM B265 Titanium PDF

ASTM B337 Titanium PDF

ASTM B338 Titanium PDF

ASTM B348 Titanium PDF

ASTM F67 Titanium PDF

ASTM F136 Titanium PDF

На перший погляд, може бути незрозуміло, чому ці метали так часто зустрічаються разом: нержавіюча сталь сильно легована, тоді як титан часто використовується майже в елементарній формі, і якщо порівняти два шматки однакових розмірів, нержавіюча сталь переважатиме титан майже на 50%. Крім того, є різниця у вартості: ідентична деталь із листового металу може коштувати в 5 разів дорожче з титану порівняно з нержавіючої.

Не дивлячись на ці відмінності, застосування цих двох матеріалів збігається досить часто: у медицині та стоматології нержавіюча сталь домінувала до 1980-х років, коли титан почав замінювати її завдяки вищій біосумісності та характеристикам міцності---. Обидва використовуються в авіаційній промисловості, від реактивних двигунів до кабін пілотів і шасі. При виготовленні та механічній обробці можна вибирати сплави будь-якого матеріалу, які відповідають застосуванню; наприклад, зварювання, механічна обробка або термостійкість. Як нержавіюча сталь, так і титан стійкі- до ударів, довговічні й мають високу-стійкість до корозії. Тож давайте розберемося в кожному матеріалі окремо та використаємо цю інформацію, щоб отримати краще уявлення про те, який використовувати.

Як і м’яка сталь, нержавіюча сталь починається з заліза та вуглецю. Його унікальні характеристики значною мірою зумовлені додаванням хрому та нікелю, а також марганцю, кремнію, азоту, фосфору та сірки, які додаються до різних сортів.

Додавання такої кількості різних легуючих елементів означає, що нержавіюча сталь має широкий діапазон марок, що охоплює п’ять різних груп.

Види нержавіючої сталі

Кожне сімейство нержавіючої сталі визначається своєю унікальною кристалічною структурою та результуючими властивостями матеріалу.

Феритна нержавіюча сталь містить 12-18% хрому і, як випливає з назви, є магнітною.

Оскільки він має нижчий вміст нікелю, ніж деякі його аналоги, феритні марки є одними з найдешевших у виробництві.

Феритні марки 409 і 430 часто використовуються у вихлопних системах і деталях, які вимагають стійкості до корозії, але не є передніми та центральними.

Мартенситні нержавіючі сталі порівняно «високовуглецеві», містять до 1,2% цього елемента.

Сплав 410 є поширеним прикладом, який демонструє хорошу стійкість до корозії та піддається термічній обробці.

Через високий вміст вуглецю мартенситна нержавіюча сталь використовується в лезах, ножицях і медичних інструментах.

Аустенітна нержавіюча сталь більш відома як нержавіюча сталь серії 300 і містить 18% хрому та 8% нікелю, що робить її надзвичайно стійкою до корозії.

На нержавіючу сталь серії 300 припадає понад 70% загального світового виробництва.

Лише марка 304 займає 50% частки ринку нержавіючої сталі, оскільки вона економічна, зварювана та надзвичайно-стійка до корозії.

304 використовується в закладах громадського харчування, зовнішньому обладнанні, зонах із високим -зносом, трубах, резервуарах тощо.

Для ще вищої стійкості до корозії можна використовувати марку 316.

Тут, у SendCutSend, ми хочемо думати, що ми сприяємо цьому, пропонуючи як нержавіючу сталь 304, так і нержавіючу сталь 316 у широкому діапазоні товщин.

Дуплексна нержавіюча сталь має однорідну мікроструктуру, що складається наполовину з фериту та наполовину аустеніту, що надає їй чудових механічних властивостей, таких як межа міцності та міцність на розрив.

Наявність до 28% хрому та молібдену в класах «супер» дуплекс надають дуплексній нержавіючій сталі майже неперевершену стійкість до корозії.

Нержавіюча сталь із атмосферним зміцненням — це те, куди ви звернетеся, якщо висока міцність і висока твердість є критично важливими для застосування, але міцна стійкість до корозії все ще необхідна.

Вартість
Хоча порівняно з м’якою сталлю нержавіюча сталь здається дорожчою, економія коштів, пов’язана з вбудованим-корозійно-стійким покриттям, часто переважує різницю. Через економію на масштабі фактична вартість доставки деталі з нержавіючої сталі часто може бути меншою, ніж та сама деталь із дешевшого-необробленого сплаву. У порівнянні з вуглецевим волокном або титаном економія нержавіючої сталі стає цілком очевидною.

Оброблюваність
Нержавіюча сталь типу 303 вважається сплавом «вільної механічної обробки», тобто він не стирається та не розмазується на кромці ріжучого інструменту, а натомість утворює стружку, яка легко очищається. Навіть найпоширеніші сплави, такі як 304 і 316, можна обробити з хорошими результатами, якщо інструменти залишаються гострим і добре змащеними.

Зварюваність
Будь-який процес дугового зварювання (TIG, MIG, MMA або SA) добре підходить для нержавіючої сталі, при цьому присадкові стрижні, такі як ER308L і ER 309, є загальними для всіх-нержавіючих вузлів. Використання присадочного стрижня E70S2 або 312 забезпечує відмінну міцність зварного шва між м’якою та нержавіючої сталлю.

Термостійкість
На відміну від більш дорогих матеріалів, таких як вуглецеве волокно, титан, нержавіюча сталь має надзвичайно високу максимальну робочу температуру: 304 можна використовувати до 1600 градусів F (870 градусів), тоді як спеціальні сплави, такі як 310, стійкі до температури понад 1895 градусів F.

На відміну від багатьох звичайних металів, які тисячоліттями відновлювали за допомогою вуглецю (подумайте, виплавка чавуну використовувалася для виробництва всієї сталі), титан став комерційно життєздатним лише з 1940-х років. Незважаючи на те, що зараз він відносно доступний у багатьох сортах, висока температура плавлення та процес хімічного відновлення, який використовується для виробництва титану, вимагає багато часу та хімічних речовин, що призводить до його високої вартості.

У той час як нержавіюча сталь набуває своїх унікальних властивостей лише під час сплаву, титан є елементом, який можна, і часто, використовують у своїй «комерційно чистій» формі. Однак титан також зазвичай легований, і навіть у межах комерційно чистого позначення існує кілька сортів, що означає, що, як і всі інші корисні метали, його властивості можна адаптувати для конкретних застосувань.

Сорти титану

Зазвичай титан класифікується як комерційно чистий (CP) або як сплав, і загалом механічні властивості зростають із збільшенням номера марки.

КП 1-2 класи
Вони виготовляються з найменшою кількістю кисню та слідів заліза, що робить їх м’якими та пластичними. Це означає, що клас 1 часто використовується в трубах і трубах або зварюванні. Сорт 2, який ми постачаємо у вигляді аркушів 0,04 дюйма, має вищу міцність на розрив і межу текучості, залишаючись доступним за ціною порівняно з сортами з більш високим рівнем обробки.

КП 3-4 класи
Ці сорти значно міцніші, ніж 1 і 2, причому 4 є найміцнішим класом CP, але через це вони жертвують деякою пластичністю. Обидва класи 3 і 4 все ще придатні для зварювання та надзвичайно міцні, часто використовуються в хірургічному обладнанні, високо-теплообмінниках, хімічній обробці та аерокосмічній галузі.

Ti 6Al-4V (клас 5)
Це найпоширеніший титановий сплав, на який припадає приблизно половина загального світового попиту на всі марки титану. На додаток до заліза, яке міститься в марках CP, Grade 5 також містить приблизно 6% алюмінію та близько 4% ванадію, що підвищує термостійкість і майже втричі збільшує межу міцності на розрив до 150 ksi. Оскільки майже за всіма параметрами він вважається кращим металургійним засобом, ми пропонуємо Ti 6Al-4V, титан 5 класу п’яти різних товщин. Використовуйте його в літаках, двигунах і компонентах гоночних автомобілів, морських додатках або будь-де ще, де максимальна продуктивність і зниження ваги є критичними.

Стійкість до корозії
Як і інші корозійно{0}}стійкі матеріали, які під впливом кисню повітря окислюються, утворюючи бар’єр, поверхня титану починає негайно окислюватися, утворюючи оксид титану, який утворює тонкий пасивуючий шар, який захищає решту матеріалу від подальшої корозії. На відміну від деяких інших оксидних шарів, шар діоксиду титану продовжує потовщуватися з часом, досягаючи 25 нм через кілька років, що надає йому корозійну стійкість, майже рівну платині.

Співвідношення міцності-до-щільності
Титан є легким у найкращому розумінні. Він має найвище співвідношення міцності-до-ваги з усіх металевих елементів. Навіть у своєму нелегованому стані (що, пам’ятайте, становить ⅓ кінцевої міцності класу 5) він єдосітакий же міцний, як деякі види сталі, при 40% ваги.

біосумісність
Титан — це один холодний чувак: змусити його реагувати з будь-чим майже неможливо за нормальних температур. Поєднайте це з його низькою щільністю, і ви отримаєте рецепт найпоширенішого гіпоалергенного металу, який сьогодні використовується в медичній промисловості для суглобів, відновлення кісток та будь-яких інших чутливих додатків до тіла.

Титан і нержавіюча сталь стикаються з багатьма однаковими проблемами для машиніста: звичайні сплави обох легше жовчуться, а не стружка відламується на кромці різця. Обидва також мають низький коефіцієнт теплопровідності, що означає, що легко спричинити локальне наклепування та сприяти передчасному зносу інструменту. Титан має додаткову проблему, оскільки він є більш гнучким, ніж більшість механічно оброблених матеріалів, порівняно з його твердістю, тому слід подбати про те, щоб закріпити його якомога жорсткіше.

Однак, якщо вирішити ці проблеми, титан і нержавіюча сталь дають чудові результати при механічній обробці. Для Titanium переконайтеся, що інструмент підтримується в постійному русі на нижчих швидкостях і вищих подачах, щоб зменшити підвищення температури, разом із охолоджуючою рідиною під високим тиском, коли це можливо.

Для нержавіючої сталі оберіть марку 303, до складу якої входить сірка як один із легуючих елементів, що покращує характеристики вільної обробки сплаву.

Як завжди, якщо для вашого застосування потрібні деталі з листового металу, наша команда експертів використала потужність і швидкість наших лазерів (а також гідроабразивних машин, ЧПК, верстатів для зняття задирок, згинальних машин… ви зрозуміли), щоб забезпечити абсолютно найкращі результати для кожного унікального матеріалу.

Які найпоширеніші типи нержавіючої сталі?

Тип 304 є найпоширенішим сортом у світі нержавіючої сталі. Ймовірно, після нього з’явиться тип 316, який покращує вже чудову стійкість до корозії 304. Крім того, обидва легко зварюються, досить пластичні, щоб добре гнутися, надзвичайно міцні та відносно недорогі. Тут, у SendCutSend, ми пропонуємо як 304, так і 316, а також багато інших матеріалів для будь-якого застосування.

Що краще?

Чи використовуєте ви 304 чи 316, насправді залежить від програми. Якщо необхідна найвища стійкість до корозії, а також відповідність вимогам гігієни чи{3}}продовольчої продукції, виберіть клас 316.

Чи служить Ti довше, ніж SS?

Це питання-насправді стосується програми. Чудовим місцем для початку є таблиця вище, а для глибшого занурення перегляньте нашу статтю про 304 або цю інформативну частину про Titanium. Загалом обидва прослужать довше, ніж решта деталей, необхідних для конкретного застосування.

Ми глибоко розуміємо, що вибір найбільш підходящого матеріалу для конкретних застосувань має вирішальне значення для успіху проекту. Якщо вам потрібна професійна порада щодо вибору матеріалу та індивідуальні рішення, адаптовані до ваших конкретних потреб, будь ласка, зв’яжіться з нашою технічною командою. Ми готові надати вам комплексну-підтримку.

Зв'язатися зараз

Ми суворо дотримуємося міжнародних стандартів пакування та використовуємо професійні пакувальні рішення, які є водонепроникними,-захищеними від-і ударів-для того, щоб гарантувати, що продукти залишатимуться неушкодженими під час-транспортування на великі{2}}відстані. Усі продукти повинні пройти наш ретельний процес перевірки якості перед відправленням, щоб гарантувати, що їхні характеристики та продуктивність повністю відповідають вимогам. Стандартний термін доставки замовлення становить від 7 до 15 робочих днів (в залежності від складності замовлення та умов логістики). Ми прагнемо гарантувати, що кожна партія продуктів прибуде до вказаного вами пункту призначення вчасно та безпечно завдяки вдосконаленому управлінню процесами та цифровому відстеженню логістики.

Зв'язатися зараз