Titanio vs acciaio inossidabile, qual è la differenza?
- di Austin Peng
- Gennaio 6, 2021
- Categoria: Blog
Titanio e acciaio inossidabile sono entrambi metalli tradizionali spesso utilizzati nell'industria manifatturiera oggi. Questi due metalli sono intrinsecamente squisiti ed entrambi possiedono il loro insieme unico di proprietà e forza. Di conseguenza, la conoscenza sia del titanio che dell'acciaio inossidabile può fare molto per aiutarti a raggiungere l'obiettivo del tuo progetto. Abbiamo curato questa guida completa per aiutarti a distinguere tra entrambi i metalli.
Confrontiamo 17 differenze tra titanio e acciaio inossidabile
Titanio e acciaio inossidabile presentano eccellenti caratteristiche che li differenziano l'uno dall'altro. Per una facile comprensione, faremo un confronto tra titanio e acciaio inossidabile utilizzando proprietà diverse. Queste proprietà includono composizione elementare, resistenza alla corrosione, conducibilità elettrica, conduttività termica, punto di fusione, durezza, peso e molte altre.
Titanio vs acciaio inossidabile: composizione degli elementi
La composizione dell'elemento è una caratteristica che può essere utilizzata per differenziare tra titanio e acciaio inossidabile. In confronto, il titanio commercialmente puro contiene una varietà di elementi tra cui azoto, idrogeno, ossigeno, carbonio, ferro e nichel. Avendo il titanio come composizione dell'elemento principale, altri elementi variano nella composizione tra lo 0.013 e lo 0.5 in percentuale.
L'acciaio inossidabile è invece composto da varietà di composizione di elementi con l'11% di cromo e da altri elementi con composizione percentuale che va dallo 0.03% a oltre l'1.00%. Il contenuto di cromo dell'acciaio inossidabile aiuta a prevenire la ruggine e fornisce anche caratteristiche di resistenza al calore. Questi elementi includono alluminio, silicio, zolfo, nichel, selenio, molibdeno, azoto, titanio, rame e niobio.
Titanio vs acciaio inossidabile: resistenza alla corrosione
Quando si tratta di applicazioni legate alla corrosione, esiste un termine chiamato metalli speciali. Questi metalli speciali sono metalli altamente resistenti alla corrosione. In questo contesto, metalli speciali come il titanio offrono un'elevata resistenza alla corrosione e stabilità meccanica laddove altri metalli come l'acciaio inossidabile e molti altri sono inadeguati. I materiali in acciaio inossidabile offrono eccellenti proprietà meccaniche; tuttavia, la loro resistenza alla corrosione è limitata. Questa limitazione si trova principalmente negli acidi concentrati ad alte temperature.
I metalli speciali come il titanio sono per lo più attraenti per l'uso in apparecchiature sensibili alla corrosione in vari settori. In conclusione, il titanio è più resistente alla corrosione dell'acciaio inossidabile in un ampio campo come la corrosione contro alcali, acidi, acque naturali e prodotti chimici industriali.
Titanio vs acciaio inossidabile: conducibilità elettrica
La conduttività elettrica implica il flusso di elettroni attraverso un materiale a causa di una caduta di potenziale. Inoltre, la struttura atomica di tale metallo contribuisce fortemente alla sua conduttività elettrica. In confronto all'utilizzo del rame come standard per misurare la conducibilità elettrica, il titanio non è un buon conduttore. Mostra circa il 3.1% di conducibilità del rame mentre l'acciaio inossidabile ha il 3.5% di conducibilità del rame.
Da un altro punto di vista della resistenza elettrica, che è l'opposizione di un materiale esibito al flusso di elettroni. Da questo punto di vista, il titanio mostra una scarsa conduttività. Di conseguenza, il titanio è un discreto resistore.
Titanio vs acciaio inossidabile: conducibilità termica
La conduttività termica è un'altra caratteristica che può essere utilizzata per fare confronti tra titanio e acciaio inossidabile. La conducibilità termica è una misura con cui il titanio e l'acciaio inossidabile possono essere utilizzati per applicazioni termiche. In questo processo, viene misurata e determinata la quantità di energia e la velocità con cui l'energia viene assorbita e trasferita. In confronto, il titanio ha una conduttività termica valutata a 118 BTU-in/h-ft²-°F.
D'altra parte, la conducibilità termica dell'acciaio inossidabile varia da 69.4 a 238 BTU-in/h-ft²-°F. Ciò si traduce nel fatto che l'acciaio inossidabile mostra una conduttività termica maggiore rispetto al titanio. In una situazione in cui la conducibilità termica ha la precedenza su altre caratteristiche, si può considerare l'acciaio inossidabile.
Titanio vs acciaio inossidabile: punto di fusione
La temperatura di fusione di un materiale, nota come punto di fusione, è la temperatura alla quale tale materiale inizia a passare da una fase solida a una fase liquida. A questa temperatura, la fase solida del materiale e la fase liquida di tale materiale esistono in equilibrio. Una volta che il materiale raggiunge questo livello di temperatura, può essere facilmente formato e può essere utilizzato per applicazioni termiche.
In questo caso, il titanio mostra 1650 – 1670 °C (3000 – 3040 °F) mentre l'acciaio inossidabile mostra 1230 – 1530 °C (2250 – 2790 °F). Ciò dimostra che quando è necessario un metallo per l'applicazione del punto di fusione, il titanio è preferito all'acciaio inossidabile.
Titanio vs acciaio inossidabile: durezza
La durezza di un materiale è un valore comparativo che aiuta a descrivere la risposta di tale materiale all'incisione, alla deformazione, al graffio o all'ammaccatura lungo la superficie del materiale. Questa misura viene eseguita principalmente con l'uso di macchine penetratrici che esistono in vaste varietà a seconda della resistenza del materiale. Per i materiali ad alta resistenza, i produttori o gli utenti utilizzano il test di durezza Brinell.
Sebbene la durezza Brinell dell'acciaio inossidabile vari notevolmente con la composizione della lega e il trattamento termico, nella maggior parte dei casi è più dura del titanio. Tuttavia, il titanio si deforma facilmente se ammaccato o graffiato. Nel tentativo di evitare ciò, il titanio forma uno strato di ossido chiamato strato di ossido di titanio che forma una superficie eccezionalmente dura che resiste alla maggior parte delle forze di penetrazione. Il titanio e l'acciaio inossidabile sono entrambi materiali resistenti che funzionano alla grande se esposti ad ambienti grezzi e difficili.
Titanio vs acciaio inossidabile: peso
Una delle differenze più importanti tra il titanio e l'acciaio inossidabile è la loro densità. Il titanio ha un eccellente rapporto resistenza/peso che gli consente di fornire quasi la stessa quantità di resistenza dell'acciaio inossidabile al 40% del suo peso. Quando viene misurato, il titanio è mezzo denso come l'acciaio ed è sostanzialmente più leggero dell'acciaio inossidabile.
Di conseguenza, il titanio è vitale per i progetti che richiedono un peso ridotto al minimo con la massima resistenza. Questo è il motivo per cui il titanio ha applicazioni eccellenti in parti di aeromobili e altre applicazioni dipendenti dal peso. D'altra parte, l'acciaio è applicabile nel telaio del veicolo e in molti altri, ma la maggior parte delle volte la riduzione del peso è spesso una preoccupazione.
Titanio vs acciaio inossidabile: durata
La durabilità di un materiale è la sua capacità di rimanere funzionale senza l'uso di riparazioni o manutenzioni eccessive ogni volta che il materiale deve affrontare problemi di funzionamento normale durante la sua emivita. Sia il titanio che l'acciaio inossidabile sono durevoli, grazie alle eccellenti proprietà che offrono. In confronto, il titanio è da 3 a 4 volte più resistente dell'acciaio inossidabile. Questo fa sì che il titanio abbia una durata di vita prolungata per generazioni. Tuttavia, il titanio può essere facilmente graffiato poiché richiede una routine di lucidatura o rischia che la sua superficie diventi rovinata o opaca.
Titanio vs acciaio inossidabile: lavorabilità
La lavorabilità è un punteggio comparativo assegnato ai metalli per determinare le loro reazioni alle sollecitazioni di lavorazione, inclusi fresatura, tornitura, stampaggio e molti altri. Questo punteggio è fondamentale per fare confronti per determinare il miglior materiale lavorabile per il successo del proprio progetto. Inoltre, i punteggi di lavorabilità possono essere utilizzati per determinare il tipo di lavorazione da utilizzare. Il modulo elastico del titanio è in qualche modo basso, il che suggerisce che il titanio si flette e si deforma facilmente. Ciò è attribuito alla difficoltà di lavorazione del titanio perché intasa le frese e preferisce tornare alla sua forma originale.
D'altra parte, l'acciaio inossidabile ha un modulo elastico molto più elevato che gli consente di essere prontamente lavorato. Di conseguenza, viene utilizzato in applicazioni che includono i bordi dei coltelli perché si rompe e non si piega quando è sotto sforzo.
Titanio vs acciaio inossidabile: formabilità
Quando un materiale mostra una deformazione plastica senza essere danneggiato durante la formazione, si parla di formabilità del materiale. Quando il titanio viene paragonato all'acciaio inossidabile, il titanio e la sua lega possono essere formati utilizzando le tecniche e le attrezzature adatte all'acciaio inossidabile. Tuttavia, il titanio possiede una formabilità di allungamento inferiore con la richiesta di raggi di curvatura più generosi.
Inoltre, il titanio ha una maggiore tendenza al grippaggio rispetto all'acciaio inossidabile e può essere rettificato mediante formatura a caldo. Inoltre, potrebbe esserci un ritorno elastico mentre la grande maggioranza del titanio è prodotta mediante formatura a freddo o formatura a caldo seguita da una colla a caldo per superare il problema.
Titanio vs acciaio inossidabile: saldabilità
Saldabilità - nota anche come unificabilità è la capacità di un materiale di essere saldato. Titanio e acciaio inossidabile possono essere saldati ma uno dei due metalli è più facile da saldare dell'altro. La saldabilità di un materiale viene solitamente utilizzata per determinare il processo di saldatura e per confrontare la qualità della saldatura finale con quella di altro materiale. In confronto, l'acciaio inossidabile è più facile da saldare rispetto al titanio. Questo perché la saldatura del titanio è una specialità all'interno di una specialità. Sebbene a prima vista la saldatura del titanio assomigli alla saldatura dell'acciaio, richiede un'elevata professionalità.
Titanio vs acciaio inossidabile: resistenza allo snervamento
In un confronto tra la resistenza allo snervamento del titanio e dell'acciaio inossidabile, è interessante notare che l'acciaio inossidabile è molto più resistente del titanio. Questa interessante scoperta va contro l'idea sbagliata popolare che la resistenza allo snervamento del titanio sia più forte della maggior parte dei metalli. Sebbene il titanio sia solo alla pari con l'acciaio inossidabile, lo mostra a metà della densità dell'acciaio inossidabile. Questo è il motivo per cui il titanio è considerato uno dei metalli più resistenti per unità di massa.
D'altra parte, l'acciaio inossidabile è un materiale di riferimento ogni volta che un progetto richiede una forza complessiva. In conclusione, quando un progetto richiede solo resistenza, l'acciaio inossidabile è una scelta perfetta mentre il titanio è preferito quando è richiesta la resistenza per unità di massa.
Titanio vs acciaio inossidabile: resistenza alla trazione
La massima resistenza alla trazione di un materiale è il massimo sulla curva sforzo-deformazione ingegneristica. È la massima sollecitazione che può essere sopportata da materiale in tensione. La massima resistenza alla trazione nella maggior parte del tempo viene abbreviata in "resistenza" o "massima".
Quando un metallo raggiunge la sua massima resistenza alla trazione, il materiale subisce un necking in cui l'area della sezione trasversale si riduce localmente. Se confrontato, il titanio mostra una resistenza alla trazione di 230 MPa (31900 psi) mentre l'acciaio inossidabile subisce una resistenza alla trazione valutata da 34.5 a 3100 MPa (5000 - 450000 psi). Questo valore indicava che l'acciaio inossidabile ha una resistenza alla trazione finale più elevata e come tale è preferito al titanio.
Titanio vs acciaio inossidabile: resistenza al taglio
La resistenza al taglio di un materiale è la sua proprietà di resistenza contro un carico di taglio prima che il componente ceda al taglio. L'azione di taglio avviene normalmente in direzione parallela alla direzione della forza agente su un piano. La sollecitazione di taglio del titanio è valutata tra 240 e 335 MPa a seconda delle proprietà della lega, mentre la sollecitazione dell'acciaio inossidabile è compresa tra 74.5 e 597 MPa. Ciò dimostra che l'acciaio inossidabile è una scelta perfetta in situazioni in cui è richiesta un'elevata resistenza al carico di taglio.
Titanio vs acciaio inossidabile: colore
Quando si tratta di colore, il titanio e l'acciaio inossidabile possono sembrare simili. Titanio e acciaio inossidabile allo stato naturale sono metalli argentati. La differenza è che il titanio è leggermente più scuro. In un'altra dimensione, sia il titanio che l'acciaio inossidabile possono sembrare grigi, tuttavia, il titanio sarà più scuro dell'acciaio inossidabile.
Titanio vs acciaio inossidabile: prezzo
In termini di costi, il titanio è relativamente più costoso dell'acciaio inossidabile. Di conseguenza, il titanio diventa più proibitivo in termini di costi per alcuni settori specifici, comprese le industrie edili, dove sono richieste grandi quantità. In una situazione in cui il denaro è un fattore importante in parte da considerare, l'acciaio inossidabile può essere scelto rispetto al titanio se entrambi sono ritenuti adatti.
Titanio vs acciaio inossidabile: applicazioni
Applicazioni in titanio
Il titanio esiste in una vasta gamma di applicazioni, tra cui un elemento di lega nell'acciaio per ridurre la granulometria e un disossidante. Ha anche applicazioni in acciaio inossidabile per ridurre il contenuto di carbonio. Nello spazio industriale, il titanio è utilizzato principalmente nei seguenti settori:
Aeronautico
Il titanio è altamente applicabile nel settore aerospaziale e marittimo, compreso il suo utilizzo in aerei, navi militari, missili, armature, veicoli spaziali e molti altri. Ciò è attribuito alla sua resistenza alla fatica, all'elevata resistenza alla cricca, all'elevata resistenza alla trazione e al rapporto densità, alla capacità di resistere a temperature moderatamente elevate senza strisciare e a sopportare un'elevata resistenza alla corrosione.
Industria
Il titanio è applicabile in una varietà di applicazioni industriali, inclusi scambiatori di calore, valvole, recipienti di processo nelle industrie chimiche e petrolchimiche. Il suo utilizzo è dovuto alla sua elevata resistenza alla corrosione. Alcune leghe specifiche di titanio sono utilizzate nell'idrometallurgia del nichel e del gas e nell'applicazione a fondo pozzo grazie alla loro resistenza alla corrosione e all'elevata resistenza.
Architettonico e di consumo
I metalli di titanio sono applicabili in una vasta gamma di applicazioni di consumo, inclusa l'industria automobilistica. Soprattutto le corse automobilistiche e motociclistiche dove sono richiesti elevata resistenza, rigidità e peso ridotto. Il titanio è utilizzato anche in molti articoli sportivi tra cui racchette da tennis, aste per bastoni da lacrosse, cricket, hockey, mazze da golf, griglie per caschi da calcio, telai di biciclette e componenti. Sono utilizzati anche in montature per occhiali che sono molto costose ma resistenti, leggere, di lunga durata senza allergie cutanee.
Gioielli, accessori moda
Il titanio è un prodotto popolare utilizzato nell'industria della gioielleria a causa della sua durata, in particolare negli anelli in titanio. Chimicamente il titanio è inerte, il che lo rende più adatto a persone allergiche oa chi indossa gioielli in ambienti specifici come le piscine. In questo settore, il titanio viene legato con l'oro per produrre quello che viene commercializzato come oro a 24 carati. Anche nell'industria dell'orologeria, oggigiorno il titanio viene utilizzato a causa delle sue straordinarie proprietà come leggerezza, durata, corrosione e resistenza alle ammaccature.
Settore medico
Il titanio non è tossico con molte applicazioni nello spazio medico. Sono utilizzati nella produzione di strumenti chirurgici e impianti inclusi impianti dentali, palloni dell'anca e prese.
Altri usi includono la produzione di nanoparticelle utilizzate nell'elettronica e la consegna di cosmetici e prodotti farmaceutici. È anche applicabile nella produzione di strumenti chirurgici utilizzati nella chirurgia guidata da immagini, tra cui stampelle, sedie a rotelle e altri strumenti che richiedono un peso ridotto e un'elevata resistenza.
Stoccaggio di scorie nucleari
A causa dell'elevata resistenza alla corrosione del titanio, il titanio viene utilizzato per la produzione di contenitori per lo stoccaggio a lungo termine delle scorie nucleari. Diversi studi sul titanio hanno accertato che il titanio può essere utilizzato per produrre contenitori che durano più di 100,000 anni. Di conseguenza, il titanio viene installato sopra altri contenitori per renderli duraturi.
Applicazioni in acciaio inossidabile
Architettura
L'acciaio inossidabile è utilizzato negli edifici per la sua durata ed estetica. L'acciaio inossidabile è utilizzato nella costruzione di edifici moderni, grazie allo sviluppo di gradi di acciaio inossidabile ad alta resistenza come i gradi duplex lean. L'acciaio inossidabile ha una bassa riflettività e, di conseguenza, viene utilizzato come materiale di copertura per gli aeroporti per evitare che i piloti vengano abbagliati.
Inoltre, aiuta a mantenere la superficie del tetto vicino alla temperatura ambiente. Sono utilizzati anche per ponti stradali e pedonali sotto forma di tubi, piastre o barre di armatura.
Conversione di carta, polpa e biomassa
L'acciaio inossidabile ha una grande applicazione nell'industria della cellulosa e della carta per evitare la contaminazione da ferro dei prodotti. Ciò è dovuto alla sua resistenza alla corrosione a una varietà di sostanze chimiche utilizzate nel processo di fabbricazione della carta. Un esempio si trova nell'uso dell'acciaio inossidabile duplex nei digestori per convertire i trucioli di legno in pasta di legno.
Trasformazione di prodotti chimici e petrolchimici
Nella lavorazione di prodotti chimici e petrolchimici, l'acciaio inossidabile è ampiamente utilizzato in diverse applicazioni. L'acciaio inossidabile viene utilizzato per la sua resistenza alla corrosione in ambienti gassosi, acquosi e ad alta temperatura.
Alimenti e Bevande
L'acciaio inossidabile è un materiale d'elezione per l'industria alimentare e delle bevande, in particolare austenitico (serie 300: tipi 304 e 316). Sono ampiamente utilizzati perché non alterano il gusto dei prodotti alimentari e sono facilmente sterilizzabili e pulibili per prevenire l'infestazione batterica dei prodotti alimentari. Sono anche ampiamente utilizzati per produrre pentole, cucine commerciali, produzione di birra, lavorazione della carne e molti altri.
Energia
L'acciaio inossidabile è comunemente usato in tutte le forme di centrali elettriche che vanno dal solare al nucleare. Sono utilizzati idealmente come supporto meccanico per un'unità di generazione di energia in una situazione in cui è richiesta la permeazione di liquidi o gas. Ad esempio, filtri negli articoli di raffreddamento o supporto strutturale nella generazione di energia elettrolitica o pulizia del gas caldo e molti altri.
Armi da fuoco
Acciaio inossidabile utilizzato in alcune armi da fuoco in alternativa all'acciaio brunito o confezionato. Ad esempio, alcuni modelli di pistole tra cui la Colt Pistola M1911 e Smith e Wesson Model 60 sono realizzati interamente in acciaio inossidabile. L'uso dell'acciaio inossidabile conferisce una finitura lucida che ricorda la nichelatura. A differenza della nichelatura, la finitura non è vulnerabile alla desquamazione, all'usura per sfregamento o alla ruggine quando viene graffiata.
Vetture
L'acciaio inossidabile viene utilizzato nella produzione di automobili come automobili, autobus, camion e molti altri. Sono utilizzati per tubi, catalizzatore, tubo di scappamento, collettore, marmitta e molti altri. Gli acciai inossidabili si trovano in varie applicazioni, comprese le sfere per i dispositivi di azionamento delle cinture di sicurezza, le molle, le spazzole del tergicristallo, i dispositivi di fissaggio e molti altri. L'acciaio inossidabile ha anche un'ampia applicazione in aerei e veicoli spaziali per serbatoi di carburante e molti altri. Ciò è possibile grazie alla sua stabilità termica.
Settore medico
Per lo più, gli strumenti medici e chirurgici sono prodotti in acciaio inossidabile a causa della o capacità di sterilizzazione in autoclave e della durata. Inoltre, l'acciaio inossidabile viene utilizzato su impianti chirurgici inclusi rinforzi e sostituzioni ossee. Sono anche utilizzati in una varietà di applicazioni come l'odontoiatria e altro ancora.
stampa 3D
C'è stato un ampio utilizzo dell'acciaio inossidabile nella stampa 3D. Più comunemente i fornitori di servizi di stampa 3D dispongono di miscele di sinterizzazione in acciaio inossidabile proprietarie da utilizzare nella prototipazione. Il grado di acciaio inossidabile più utilizzato utilizzato nella stampa 3D include l'acciaio inossidabile 316L. L'acciaio inossidabile viene utilizzato a causa del suo gradiente ad alta temperatura e del rapido tasso di solidificazione che si traduce in migliori proprietà meccaniche.
Tabella di confronto riepilogativa
Sulla base del nostro confronto nella sezione precedente, presenteremo una tabella riassuntiva per aiutare a riassumere i risultati. Di seguito le nostre tabelle riassuntive.
Titanio vs acciaio inossidabile: domande frequenti
Sommario
Ciò che viene in mente ai designer quando sono richiesti materiali resistenti per il progetto è l'acciaio inossidabile e il titanio. Questi due metalli sono disponibili in un vasto assortimento di leghe che offrono una vasta gamma di proprietà impressionanti. Per aiutarti a comprendere i due metalli e per realizzare un progetto di successo, abbiamo presentato una guida completa sulle proprietà, la resistenza e l'applicazione dell'acciaio inossidabile.