Tytan kontra stal nierdzewna: wybór odpowiedniego materiału

ASTM B265 Tytan, PDF

ASTM B337 Tytan, PDF

ASTM B338 Tytan, PDF

ASTM B348 Tytan, PDF

ASTM F67 Tytan, PDF

ASTM F136 Tytan, PDF

Na pierwszy rzut oka może nie być oczywiste, dlaczego te metale tak często widuje się razem: stal nierdzewna jest silnie stopowa, podczas gdy tytan jest często używany w postaci niemal pierwiastkowej, a jeśli porównać dwa kawałki o tych samych wymiarach, stal nierdzewna przewyższyłaby tytan o prawie 50%. Do tego dochodzi różnica w kosztach: identyczna część z blachy może kosztować 5 razy więcej w przypadku stali tytanowej w porównaniu ze stalą nierdzewną.

Pomijając te różnice, ich pokrywanie się jest dość powszechne: w medycynie i stomatologii do lat 80. XX wieku dominowała stal nierdzewna, kiedy zaczął ją zastępować tytan ze względu na wyższą biokompatybilność i większą wytrzymałość-w-gęstości. Obydwa są stosowane w przemyśle lotniczym, od silników odrzutowych po kokpity i podwozia. Podczas produkcji i obróbki można wybrać stopy dowolnego materiału, odpowiednie do zastosowania; takie jak spawanie, obróbka skrawaniem lub odporność na temperaturę. Zarówno stal nierdzewna, jak i tytan są-odporne na uderzenia, trwałe i wysoce odporne na korozję-. Przyjrzyjmy się więc każdemu materiałowi indywidualnie i wykorzystajmy te informacje, aby lepiej zorientować się, którego użyć.

Podobnie jak stal miękka, stal nierdzewna zaczyna się od żelaza i węgla. Jego wyjątkowe właściwości wynikają głównie z dodatku chromu i niklu, a także manganu, krzemu, azotu, fosforu i siarki w różnych gatunkach.

Dodatek tak wielu różnych pierwiastków stopowych oznacza, że ​​stal nierdzewna jest dostępna w szerokiej gamie gatunków, obejmujących pięć różnych rodzin.

Rodzaje stali nierdzewnej

Każda rodzina stali nierdzewnej jest definiowana przez jej unikalną strukturę krystaliczną i wynikające z niej właściwości materiału.

Ferrytyczna stal nierdzewna zawiera 12–18% chromu i jak sama nazwa wskazuje, ma właściwości magnetyczne.

Ponieważ ma niższą zawartość niklu niż niektóre inne gatunki, gatunki ferrytyczne są jednymi z najtańszych w produkcji.

Stopy ferrytyczne 409 i 430 są często stosowane w układach wydechowych i częściach, które wymagają odporności na korozję, ale nie są umieszczone z przodu i pośrodku.

Martenzytyczne stale nierdzewne są stosunkowo „wysokowęglowe” i zawierają do 1,2% tego pierwiastka.

Stop 410 jest częstym przykładem, który wykazuje dobrą odporność na korozję i można go obrabiać cieplnie.

Ze względu na wyższą zawartość węgla stal martenzytyczna jest stosowana w ostrzach, nożyczkach i narzędziach medycznych.

Stal austenityczna jest bardziej znana jako stal nierdzewna serii 300 i zawiera 18% chromu i 8% niklu, co czyni ją wyjątkowo odporną na korozję.

Stal nierdzewna serii 300 stanowi ponad 70% całkowitej światowej produkcji.

Sam gatunek 304 ma 50% udziału w rynku stali nierdzewnej, ponieważ jest ekonomiczny, spawalny i wyjątkowo-odporny na korozję.

304 jest stosowany w gastronomii, wyposażeniu zewnętrznym,-obszarach narażonych na duże zużycie, rurach, zbiornikach i wielu innych.

Aby uzyskać jeszcze wyższą odporność na korozję, można zastosować gatunek 316.

W SendCutSend lubimy myśleć, że przyczyniamy się do tego, oferując zarówno stal nierdzewną 304, jak i stal nierdzewną 316 w szerokim zakresie grubości.

Stal nierdzewna typu duplex ma jednolitą mikrostrukturę złożoną w połowie z ferrytu i w połowie austenitu, co zapewnia jej doskonałe właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość na rozciąganie.

Obecność do 28% chromu i, w gatunkach „super” duplex, molibdenu, nadaje stali Duplex niemal niezrównaną odporność na korozję.

Hartowanie wydzieleniowe stali nierdzewnej jest rozwiązaniem, w którym należy się zwrócić, jeśli dla zastosowania najważniejsza jest wysoka wytrzymałość i wysoka twardość, ale nadal konieczna jest solidna odporność na korozję.

Koszt
Chociaż w porównaniu ze stalą miękką stal nierdzewna wydaje się droga, oszczędności związane z wbudowanym-wykończeniem odpornym na korozję-często przewyższają różnicę. Ze względu na korzyści skali rzeczywisty koszt dostarczenia części ze stali nierdzewnej może być często niższy niż koszt tej samej części z tańszego-surowca. W porównaniu z włóknem węglowym lub tytanem oszczędności w przypadku stali nierdzewnej stają się dość oczywiste.

Skrawalność
Stal nierdzewna typu 303 jest uważana za stop „swobodnej obróbki”, co oznacza, że ​​nie zaciera się ani nie rozmazuje na krawędzi narzędzia skrawającego, ale zamiast tego wytwarza wióry, które łatwo się usuwają. Nawet najpopularniejsze stopy, takie jak 304 i 316, można obrabiać z dobrymi wynikami, jeśli narzędzia są ostre i dobrze nasmarowane.

Spawalność
Każdy proces spawania łukowego (TIG, MIG, MMA lub SA) dobrze sprawdza się w przypadku stali nierdzewnej, przy czym pręty wypełniające, takie jak ER308L i ER 309, są wspólne dla wszystkich-zespołów ze stali nierdzewnej. Użycie pręta wypełniającego E70S2 lub 312 zapewnia doskonałą wytrzymałość spoiny pomiędzy stalą miękką a stalą nierdzewną.

Odporność na ciepło
W przeciwieństwie do droższych materiałów, takich jak włókno węglowe, tytan, stal nierdzewna ma wyjątkowo wysoką maksymalną temperaturę roboczą: 304 może być używany do 1600 stopni F (870 stopni), podczas gdy stopy specjalne, takie jak 310, są odporne na temperatury przekraczające 1895 stopni F.

W przeciwieństwie do wielu metali pospolitych, które przez tysiące lat były redukowane przy użyciu węgla (przypuśćmy, że do produkcji całej stali wykorzystuje się wytapianie żelaza), tytan stał się komercyjnie opłacalny dopiero od lat czterdziestych XX wieku. Chociaż jest on obecnie stosunkowo dostępny w wielu gatunkach, wysoka temperatura topnienia i proces redukcji chemicznej stosowane do produkcji tytanu są czasochłonne i wymagają dużej ilości środków chemicznych, co prowadzi do jego wysokich kosztów.

Podczas gdy stal nierdzewna zyskuje swoje unikalne właściwości dopiero po stopie, tytan jest pierwiastkiem, który może być i często jest używany w jego „czystej na rynku” postaci. Jednakże tytan jest również powszechnie stopem i nawet w ramach nazwy czysto komercyjnej istnieje kilka gatunków, co oznacza, że ​​podobnie jak w przypadku wszystkich innych metali użytecznych, jego właściwości można dostosować do konkretnych zastosowań.

Gatunki tytanu

Tytan zazwyczaj dzieli się na gatunek czysty handlowo (CP) lub jako stop i ogólnie właściwości mechaniczne zwiększają się wraz z numerem gatunku.

Klasy 1-2 PK
Są one produkowane z najmniejszą ilością tlenu i śladowych ilości żelaza, dzięki czemu są miękkie i plastyczne. Oznacza to, że klasa 1 jest często stosowana w rurach i elementach spawanych. Klasa 2, którą dostarczamy w postaci arkusza o grubości 0,04 cala, ma wyższą wytrzymałość na rozciąganie i granicę plastyczności, a jednocześnie pozostaje przystępna cenowo w porównaniu z gatunkami bardziej przetworzonymi.

Klasy 3-4 PK
Gatunki te są znacznie mocniejsze niż 1 i 2, przy czym 4 jest najsilniejszym gatunkiem CP, ale z tego powodu tracą pewną plastyczność. Zarówno klasa 3, jak i 4 są nadal spawalne i niezwykle trwałe, często stosowane w sprzęcie chirurgicznym,-wymiennikach ciepła o wysokiej wartości, procesach chemicznych i przemyśle lotniczym.

Ti 6Al-4V (klasa 5)
Jest najpopularniejszym stopem tytanu, odpowiadającym za około połowę całkowitego światowego zapotrzebowania na wszystkie gatunki tytanu. Oprócz żelaza występującego w gatunkach CP, klasa 5 zawiera również około 6% aluminium i około 4% wanadu, co zwiększa odporność na temperaturę i prawie trzykrotnie zwiększa ostateczną wytrzymałość na rozciąganie do 150 ksi. Ponieważ w zasadzie jest królem metali pod niemal każdym względem, oferujemy tytan Ti 6Al-4V klasy 5 w pięciu różnych grubościach. Używaj go w zastosowaniach lotniczych, elementach silników i samochodów wyścigowych, zastosowaniach morskich lub wszędzie tam, gdzie krytyczna jest najwyższa wydajność i redukcja masy.

Odporność na korozję
Podobnie jak inne materiały-odporne na korozję, które utleniają się, tworząc barierę pod wpływem tlenu z powietrza, powierzchnia tytanu zaczyna się natychmiast utleniać, tworząc tlenek tytanu tworzący cienką warstwę pasywacyjną, która chroni resztę materiału przed dalszą korozją. W przeciwieństwie do innych warstw tlenku, warstwa dwutlenku tytanu z biegiem czasu gęstnieje, osiągając po kilku latach grubość do 25 nm, co zapewnia jej odporność na korozję prawie równą platynie.

Stosunek wytrzymałości-do-gęstości
Tytan jest materiałem lekkim – w najlepszym możliwym tego słowa znaczeniu. Ma najwyższy stosunek wytrzymałości-do-masy spośród wszystkich pierwiastków metalicznych. Nawet w stanie niestopowym (który, pamiętajcie, stanowi ⅓ ostatecznej wytrzymałości klasy 5) jestNadaltak mocny jak niektóre stale, przy 40% ciężarze.

Biokompatybilność
Tytan to zimny koleś: doprowadzenie go do reakcji z czymkolwiek jest prawie niemożliwe w normalnych temperaturach. Połącz to z jego niską gęstością, a otrzymasz przepis na najpopularniejszy hipoalergiczny metal używany obecnie w przemyśle medycznym do stawów, naprawy kości i wszelkich innych wrażliwych zastosowań w kontakcie z ciałem.

Tytan i stal nierdzewna stają przed wieloma takimi samymi wyzwaniami dla mechanika: w przypadku typowych stopów obu metali łatwo jest uniknąć czystego łamania się wióra na krawędzi frezu. Obydwa mają również niski współczynnik przewodności cieplnej, co oznacza, że ​​łatwo jest spowodować miejscowe utwardzanie i sprzyjać przedwczesnemu zużyciu narzędzi. Tytan wiąże się z dodatkowym wyzwaniem polegającym na tym, że jest bardziej elastyczny niż większość materiałów obrabianych maszynowo w porównaniu z jego twardością, dlatego należy zachować ostrożność, aby go zamocować tak sztywno, jak to możliwe.

Jednakże, gdy te problemy zostaną rozwiązane, tytan i stal nierdzewna zapewniają doskonałe wyniki w obróbce. W przypadku tytanu należy upewnić się, że narzędzie jest utrzymywane w ciągłym ruchu przy niższych prędkościach i wyższych posuwach, aby zmniejszyć narastanie temperatury, a także, jeśli to możliwe, stosować chłodziwo pod wysokim ciśnieniem.

W przypadku stali nierdzewnej wybierz gatunek 303, który zawiera siarkę jako jeden z pierwiastków stopowych, co poprawia charakterystykę swobodnej obróbki stopu.

Jak zawsze, jeśli Twoje zastosowanie wymaga części blaszanych, nasz zespół ekspertów dobrał moc i prędkość naszych laserów (i strumieni wody, CNC, maszyn do gratowania, giętarek… wiesz o tym), aby zapewnić absolutnie najlepsze wyniki dla każdego unikalnego materiału.

Jakie są najpopularniejsze rodzaje stali nierdzewnej?

Typ 304 jest zdecydowanie najbardziej rozpowszechnionym gatunkiem w świecie stali nierdzewnej. Prawdopodobnie po nim nastąpi typ 316, który poprawia i tak już doskonałą odporność na korozję 304. Ponadto oba są łatwo spawane, wystarczająco plastyczne, aby dobrze się zginać, niezwykle trwałe i stosunkowo niedrogie. Tutaj w SendCutSend oferujemy zarówno 304, jak i 316, a także wiele innych materiałów pasujących do każdego zastosowania.

Co jest lepsze?

To, czy użyjesz 304, czy 316, naprawdę zależy od aplikacji. Jeśli konieczna jest najwyższa odporność na korozję oraz zgodność z warunkami sanitarnymi lub żywnością, wybierz gatunek 316.

Czy Ti wytrzymuje dłużej niż SS?

To naprawdę jest pytanie-specyficzne dla aplikacji. Świetnym miejscem na rozpoczęcie jest powyższa tabela, a jeśli chcesz zagłębić się w szczegóły, zapoznaj się z naszym artykułem na temat 304 lub tym informacyjnym artykułem na temat Tytanu. Ogólnie rzecz biorąc, oba będą trwać dłużej niż pozostałe części wymagane do tego konkretnego zastosowania.

Doskonale rozumiemy, że wybór najbardziej odpowiedniego materiału do konkretnych zastosowań ma kluczowe znaczenie dla powodzenia projektu. Jeśli potrzebujesz profesjonalnego doradztwa w zakresie doboru materiałów i rozwiązań dostosowanych do Twoich konkretnych potrzeb, skontaktuj się z naszym zespołem technicznym. Jesteśmy tutaj, aby zapewnić Ci kompleksowe,-punktowe wsparcie.

Skontaktuj się teraz

Ściśle przestrzegamy międzynarodowych standardów pakowania i stosujemy profesjonalne rozwiązania opakowaniowe, które są wodoodporne,-odporne na wilgoć i uderzenia-, aby zapewnić, że produkty pozostaną nienaruszone podczas-transportu na duże odległości. Wszystkie produkty muszą przed wysyłką przejść rygorystyczny proces kontroli jakości, aby mieć pewność, że ich specyfikacje i działanie w pełni spełniają wymagania. Standardowy cykl dostawy zamówień wynosi od 7 do 15 dni roboczych (w zależności od złożoności zamówienia i warunków logistycznych). Zależy nam na tym, aby każda partia produktów dotarła do wskazanego miejsca przeznaczenia na czas i w sposób bezpieczny, dzięki ulepszonemu zarządzaniu procesami i cyfrowemu śledzeniu logistyki.

Skontaktuj się teraz