Titanium versus roestvrij staal, wat is het verschil?
- door Austin Peng
- 6 januari 2021
- Categorie: Blog
Titanium en roestvrij staal zijn beide traditionele metalen die tegenwoordig vaak in de maakindustrie worden gebruikt. Deze twee metalen zijn inherent voortreffelijk en hebben allebei hun unieke eigenschappen en sterkte. Daarom kan kennis van zowel titanium als roestvrij staal een grote bijdrage leveren aan het bereiken van uw doel voor uw project. We hebben deze uitgebreide gids samengesteld om u te helpen onderscheid te maken tussen beide metalen.
Laten we 17 verschillen tussen titanium en roestvrij staal vergelijken
Titanium en roestvrij staal vertonen uitstekende eigenschappen die de twee van elkaar onderscheiden. Voor een gemakkelijk begrip zullen we een vergelijking maken tussen titanium en roestvrij staal met behulp van verschillende eigenschappen. Deze eigenschappen omvatten elementaire samenstelling, corrosieweerstand, elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid, smeltpunt, hardheid, gewicht en nog veel meer.
Titanium versus roestvrij staal: elementsamenstelling
Elementsamenstelling is een kenmerk dat kan worden gebruikt om onderscheid te maken tussen titanium en roestvrij staal. Ter vergelijking: commercieel zuiver titanium bevat een verscheidenheid aan elementen, waaronder stikstof, waterstof, zuurstof, koolstof, ijzer en nikkel. Met titanium als de belangrijkste elementsamenstelling, variëren andere elementen in samenstelling tussen 0.013 en 0.5 procent.
Roestvast staal daarentegen is samengesteld uit variëteiten van elementsamenstelling met 11% chroom en andere elementen met een percentagesamenstelling variërend van 0.03% tot meer dan 1.00%. Het chroomgehalte van roestvrij staal helpt roest te voorkomen en biedt ook hittebestendige eigenschappen. Deze elementen omvatten aluminium, silicium, zwavel, nikkel, selenium, molybdeen, stikstof, titanium, koper en niobium.
Titanium versus roestvrij staal: corrosiebestendigheid
Als het gaat om corrosiegerelateerde toepassingen, is er een term die speciale metalen wordt genoemd. Deze speciale metalen zijn zeer corrosiebestendige metalen. In deze context bieden speciale metalen zoals titanium een hoge corrosieweerstand en mechanische stabiliteit waar andere metalen zoals roestvrij staal en vele andere ontoereikend zijn. Roestvrijstalen materialen bieden uitstekende mechanische eigenschappen; hun corrosieweerstand is echter beperkt. Deze beperking wordt meestal gevonden in geconcentreerde zuren bij hoge temperaturen.
Speciale metalen zoals titanium zijn meestal aantrekkelijk voor gebruik in corrosiegevoelige apparatuur in verschillende industrieën. Concluderend, titanium is corrosiebestendiger dan roestvrij staal op een breed gebied, zoals corrosie tegen alkaliën, zuren, natuurlijk water en industriële chemicaliën.
Titanium versus roestvrij staal: elektrische geleidbaarheid
Elektrische geleidbaarheid omvat de stroom van elektronen door een materiaal als gevolg van een potentiaaldaling. Ook draagt de atomaire structuur van een dergelijk metaal sterk bij aan de elektrische geleidbaarheid ervan. In vergelijking met het gebruik van koper als standaard voor het meten van elektrische geleidbaarheid, is titanium geen goede geleider. Het vertoont ongeveer 3.1% geleidbaarheid van koper, terwijl roestvrij staal 3.5% geleidbaarheid van koper is.
Vanuit een andere kijk op elektrische weerstand die de oppositie is die een materiaal vertoont tegen de stroom van elektronen. Vanuit dit oogpunt vertoont titanium een slechte geleidbaarheid. Als gevolg hiervan is titanium een redelijke weerstand.
Titanium versus roestvrij staal: thermische geleidbaarheid
Thermische geleidbaarheid is een ander kenmerk dat kan worden gebruikt om vergelijkingen te maken tussen titanium en roestvrij staal. De thermische geleidbaarheid is een maat waarmee titanium en roestvast staal gebruikt kunnen worden voor thermische toepassingen. In dit proces wordt zowel de hoeveelheid energie als de snelheid waarmee de energie wordt geabsorbeerd en overgedragen, gemeten en bepaald. Ter vergelijking: titanium heeft een thermische geleidbaarheid van 118 BTU-in/hr-ft²-°F.
Aan de andere kant varieert de thermische geleidbaarheid van roestvrij staal van 69.4 tot 238 BTU-in/hr-ft²-°F. Dit vertaalt dat roestvrij staal een hogere thermische geleidbaarheid vertoont in vergelijking met titanium. In een situatie waarin de thermische geleidbaarheid voorrang heeft op andere eigenschappen, kan roestvast staal worden overwogen.
Titanium versus roestvrij staal: smeltpunt
De smelttemperatuur van een materiaal, bekend als het smeltpunt, is de temperatuur waarbij een dergelijk materiaal begint over te gaan van een vaste fase naar een vloeibare fase. Bij deze temperatuur zijn de vaste fase van materiaal en de vloeibare fase van dergelijk materiaal in evenwicht. Zodra het materiaal dit temperatuurniveau bereikt, kan het gemakkelijk worden gevormd en kan het worden gebruikt voor thermische toepassingen.
In dit geval vertoont titanium 1650 – 1670 °C (3000 – 3040 °F), terwijl roestvrij staal 1230 – 1530 °C (2250 – 2790 °F) vertoont. Dit toont aan dat wanneer een metaal nodig is voor het aanbrengen van het smeltpunt, titanium de voorkeur heeft boven roestvrij staal.
Titanium versus roestvrij staal: hardheid
De hardheid van een materiaal is een vergelijkende waarde die helpt om de reactie van een dergelijk materiaal op etsen, vervorming, krassen of deuken langs het oppervlak van het materiaal te beschrijven. Deze maatregel wordt meestal gedaan met behulp van indentermachines die in grote variëteiten bestaan, afhankelijk van de sterkte van het materiaal. Voor materiaal met een hoge sterkte maken fabrikanten of gebruikers gebruik van de Brinell-hardheidstest.
Hoewel de Brinell-hardheid van roestvrij staal sterk varieert met de samenstelling van de legering en de warmtebehandeling, is het in de meeste gevallen harder dan titanium. Titanium vervormt echter gemakkelijk wanneer het wordt ingesprongen of bekrast. Om dit te voorkomen, vormt titanium een oxidelaag genaamd titaniumoxidelaag die een uitzonderlijk hard oppervlak vormt dat bestand is tegen de meeste penetratiekrachten. Titanium en roestvrij staal zijn beide resistente materialen die uitstekend werken bij blootstelling aan ruwe en ruwe omgevingen.
Titanium versus roestvrij staal: gewicht
Een van de belangrijke opvallende verschillen tussen titanium en roestvrij staal is hun dichtheden. Titanium heeft een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding waardoor het bijna dezelfde sterkte biedt als roestvrij staal met 40% van zijn gewicht. Wanneer gemeten, is titanium half zo dicht als staal, en het is aanzienlijk lichter dan roestvrij staal.
Als gevolg hiervan is titanium van vitaal belang voor projecten die een minimaal gewicht met maximale sterkte vereisen. Daarom heeft titanium uitstekende toepassingen in vliegtuigonderdelen en andere gewichtsafhankelijke toepassingen. Aan de andere kant is staal toepasbaar in voertuigchassis en nog veel meer, maar meestal is gewichtsvermindering vaak een punt van zorg.
Titanium versus roestvrij staal: duurzaamheid
De duurzaamheid van een materiaal is het vermogen om functioneel te blijven zonder het gebruik van overmatige reparatie of onderhoud wanneer het materiaal tijdens de halfwaardetijd wordt geconfronteerd met normale operationele uitdagingen. Zowel titanium als roestvrij staal zijn duurzaam – dankzij de uitstekende eigenschappen die ze bieden. Ter vergelijking: titanium is ongeveer 3 tot 4 keer sterker dan roestvrij staal. Hierdoor gaat titanium generaties lang mee. Titanium kan echter gemakkelijk worden bekrast omdat het een polijstroutine vereist of het risico loopt dat het oppervlak ontsierd of dof wordt.
Titanium versus roestvrij staal: bewerkbaarheid
Bewerkbaarheid is een vergelijkende score die aan metalen wordt gegeven om hun reacties op bewerkingsstress te bepalen, waaronder frezen, draaien, stempelen en nog veel meer. Deze score is van vitaal belang bij het maken van vergelijkingen om het best bewerkbare materiaal te bepalen voor het succes van een project. Ook kunnen bewerkbaarheidsscores worden gebruikt om te bepalen welk type bewerking moet worden gebruikt. De elastische modulus van titanium is op de een of andere manier laag, wat suggereert dat titanium gemakkelijk buigt en vervormt. Dit wordt toegeschreven aan de moeilijkheidsgraad van titanium bij het bewerken, omdat het molens opslokt en er de voorkeur aan geeft terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm.
Aan de andere kant heeft roestvrij staal een veel hogere elasticiteitsmodulus waardoor het gemakkelijk kan worden bewerkt. Als gevolg hiervan wordt het gebruikt in toepassingen, waaronder mesranden, omdat het breekt en niet buigt onder belasting.
Titanium versus roestvrij staal: vervormbaarheid
Wanneer een materiaal plastische vervorming vertoont zonder te worden beschadigd wanneer het wordt gevormd, wordt dit de vervormbaarheid van het materiaal genoemd. Wanneer titanium wordt vergeleken met roestvrij staal, kunnen titanium en zijn legering worden gevormd met behulp van de technieken en apparatuur die geschikt zijn voor roestvrij staal. Titanium heeft echter een lagere rekbaarheid en vereist grotere buigradii.
Bovendien heeft titanium een grotere neiging tot vreten in vergelijking met roestvrij staal en kan het worden gecorrigeerd door middel van warmvervormen. Ook kan er terugvering optreden, terwijl titanium voor het grootste deel wordt gemaakt door koudvormen of warmvormen gevolgd door warm lijmen om het probleem op te lossen.
Titanium versus roestvrij staal: lasbaarheid
Lasbaarheid - ook bekend als koppelbaarheid is het vermogen van een materiaal om te worden gelast. Titanium en roestvrij staal kunnen worden gelast, maar een van de twee metalen is gemakkelijker te lassen dan de andere. De lasbaarheid van een materiaal wordt meestal gebruikt om het lasproces te bepalen en om de kwaliteit van de uiteindelijke las te vergelijken met die van ander materiaal. Ter vergelijking: roestvrij staal is gemakkelijker te lassen dan titanium. Dit komt omdat titaanlassen een specialisme is binnen een specialisme. Hoewel titaniumlassen op het eerste gezicht lijkt op staallassen, vereist het een hoge mate van professionaliteit.
Titanium versus roestvrij staal: opbrengststerkte
Bij een vergelijking van de vloeigrens van titanium en roestvrij staal, is het een interessant feit dat roestvrij staal veel sterker is dan titanium. Deze interessante ontdekking druist in tegen de populaire misvatting dat de vloeigrens van titanium sterker is dan die van de meeste metalen. Hoewel titanium alleen vergelijkbaar is met roestvrij staal, vertoont het dit bij de helft van de dichtheid van roestvrij staal. Dit is de reden waarom titanium wordt beschouwd als een van de sterkste metalen per massa-eenheid.
Aan de andere kant is roestvrij staal een go-to-materiaal wanneer een project algehele sterkte vereist. Concluderend, wanneer een project alleen sterkte vereist, is roestvrij staal een perfecte keuze, terwijl titanium de voorkeur heeft wanneer sterkte per massa-eenheid vereist is.
Titanium versus roestvrij staal: treksterkte
De uiteindelijke treksterkte van een materiaal is het maximum op de technische spanning-rekcurve. Het is de maximale spanning die een materiaal onder spanning kan houden. De ultieme treksterkte in de meeste tijd wordt verkort tot treksterkte "sterkte" of "de ultieme".
Wanneer een metaal zijn uiteindelijke treksterkte bereikt, ondergaat het materiaal een vernauwing waarbij de dwarsdoorsnede plaatselijk afneemt. In vergelijking met titanium vertoont het een treksterkte van 230 MPa (31900 psi), terwijl roestvrij staal een treksterkte van 34.5 tot 3100 MPa (5000 – 450000 psi) ondergaat. Deze waarde gaf aan dat roestvrij staal een hogere treksterkte heeft en als zodanig de voorkeur heeft boven titanium.
Titanium versus roestvrij staal: afschuifsterkte
De afschuifsterkte van een materiaal is de weerstand tegen een afschuifbelasting voordat het onderdeel door afschuiving bezwijkt. De afschuifwerking vindt normaal gesproken plaats in een parallelle richting aan de richting van de kracht die op een vlak werkt. De afschuifspanning van titanium ligt tussen 240 en 335 MPa, afhankelijk van de legeringseigenschappen, terwijl de spanning van roestvrij staal tussen 74.5 - 597 MPa ligt. Dit toont aan dat roestvast staal een perfecte keuze is in situaties waar een hoge weerstand tegen schuifbelasting vereist is.
Titanium versus roestvrij staal: kleur
Als het op kleur aankomt, kunnen titanium en roestvrij staal op elkaar lijken. Titanium en roestvrij staal in natuurlijke staat zijn zilverachtige metalen. Het verschil is dat titanium wat donkerder is. In een andere dimensie kunnen zowel titanium als roestvrij staal er grijs uitzien, maar titanium zal donkerder zijn dan roestvrij.
Titanium versus roestvrij staal: prijs
Qua kosten is titanium relatief duurder dan roestvrij staal. Als gevolg hiervan wordt titanium duurder voor een specifieke industrie, waaronder bouwsectoren waar grote hoeveelheden nodig zijn. In een situatie waarin het geld een belangrijke factor is, kan roestvrij staal worden gekozen boven titanium als beide geschikt worden geacht.
Titanium versus roestvrij staal: toepassingen
Titanium-toepassingen
Titanium bestaat in grote variëteiten van toepassingen, waaronder een legeringselement in staal om de korrelgrootte te verkleinen, evenals een deoxidatiemiddel. Het heeft ook toepassingen in roestvrij staal om het koolstofgehalte te verminderen. In de industriële ruimte wordt titanium vooral gebruikt in de volgende industrie:
LUCHT- EN RUIMTEVAART
Titanium is zeer toepasbaar in de lucht- en ruimtevaart, inclusief het gebruik in vliegtuigen, marineschepen, raketten, pantserplaten, ruimtevaartuigen en nog veel meer. Dit wordt toegeschreven aan de vermoeidheidsweerstand, hoge scheurweerstand, hoge treksterkte tot dichtheidsverhouding, het vermogen om matig hoge temperaturen te weerstaan zonder te kruipen, en bestand tegen een hoge corrosieweerstand.
Industrieel
Titanium is toepasbaar in een verscheidenheid aan industriële toepassingen, waaronder warmtewisselaars, kleppen, procesvaten in de chemische en petrochemische industrie. Het gebruik ervan is te danken aan de hoge corrosieweerstand. Sommige specifieke legeringen van titanium worden gebruikt in olie- en gasnikkelhydrometallurgie en toepassingen in het boorgat vanwege hun corrosieweerstand en hoge sterkte.
Architectonisch en consument
Titaniummetalen zijn toepasbaar in grote variëteiten van consumententoepassingen, waaronder de auto-industrie. Vooral auto- en motorraces waar hoge sterkte, stijfheid en laag gewicht vereist zijn. Titanium wordt ook gebruikt in veel sportartikelen, waaronder tennisrackets, lacrosse-sticks, cricket, hockey, Golf Clubs, voetbal helm grills, fietsframes en onderdelen. Ze worden ook gebruikt in brilmonturen die zeer duur zijn, maar duurzaam, lichtgewicht, langdurig zonder huidallergieën.
Jewelry
Titanium is een populair product dat wordt gebruikt in de sieradenindustrie vanwege zijn duurzaamheid, vooral in titanium ringen. Chemisch gezien is titanium inert, waardoor het meer geschikt is voor mensen met allergieën of mensen die sieraden dragen in specifieke omgevingen zoals zwembaden. In deze industrie wordt titanium gelegeerd met goud om te produceren wat op de markt wordt gebracht als 24-karaats goud. Zelfs in de horloge-industrie wordt titanium tegenwoordig gebruikt vanwege zijn indrukwekkende eigenschappen zoals lichtgewicht, duurzaamheid, corrosie en deukbestendigheid.
medische industrie
Titanium is niet giftig met veel toepassingen in de medische ruimte. Ze worden gebruikt bij de productie van chirurgische instrumenten en implantaten, waaronder tandheelkundige implantaten, heupballen en sockets.
Andere toepassingen zijn de productie van nanodeeltjes die worden gebruikt in elektronica en de levering van cosmetica en farmaceutische producten. Het is ook toepasbaar bij het produceren van chirurgische instrumenten die worden gebruikt bij beeldgestuurde chirurgie, waaronder krukken, rolstoelen en andere instrumenten die een laag gewicht en hoge sterkte vereisen.
Opslag van nucleair afval
Vanwege de hoge corrosieweerstand van titanium wordt titanium gebruikt voor de productie van containers voor de langdurige opslag van nucleair afval. Verschillende onderzoeken naar titanium hebben aangetoond dat titanium kan worden gebruikt om containers te produceren die meer dan 100,000 jaar meegaan. Als gevolg hiervan wordt titanium over andere containers geïnstalleerd om ze lang mee te gaan.
Toepassingen van roestvrij staal
Architectuur
Roestvast staal wordt in gebouwen gebruikt vanwege zijn duurzaamheid en esthetiek. Roestvast staal wordt gebruikt bij de constructie van moderne gebouwen – dankzij de ontwikkeling van hoogwaardige roestvast staalsoorten zoals lean duplex-soorten. Roestvrij staal heeft een lage reflectiviteit en wordt daarom gebruikt als dakbedekking voor luchthavens om te voorkomen dat piloten verblind worden.
Het helpt ook om het oppervlak van het dak dicht bij de omgevingstemperatuur te houden. Ze worden ook gebruikt voor weg- en voetgangersbruggen in de vorm van buizen, platen of wapeningsstaven.
Omzetting van papier, pulp en biomassa
Roestvast staal heeft een geweldige toepassing in de pulp- en papierindustrie om ijzerverontreiniging van producten te voorkomen. Dit komt door de corrosiebestendigheid tegen een verscheidenheid aan chemicaliën die worden gebruikt bij het maken van papier. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van duplex roestvast staal in vergisters om houtsnippers om te zetten in houtpulp.
Verwerking van chemicaliën en petrochemie
Bij de verwerking van chemicaliën en petrochemie wordt roestvrij staal op grote schaal gebruikt in verschillende toepassingen. Roestvrij staal wordt gebruikt vanwege zijn corrosieweerstand tegen gasvormige, waterige en hoge temperatuuromgevingen.
Food & Beverage
Roestvast staal is een materiaal bij uitstek voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, vooral austenitisch (serie 300: typen 304 en 316). Ze worden veel gebruikt omdat ze de smaak van voedselproducten niet beïnvloeden en gemakkelijk kunnen worden gesteriliseerd en gereinigd om bacteriële besmetting van voedselproducten te voorkomen. Ze worden ook veel gebruikt voor de productie van kookgerei, commerciële keukens, het brouwen van bier, vleesverwerking en nog veel meer.
Energie
Roestvast staal wordt veel gebruikt in alle vormen van energiecentrales, van sola tot nucleair. Ze worden ideaal gebruikt als mechanische ondersteuning voor een stroomopwekkingseenheid in een situatie waar de permeatie van vloeistof of gas vereist is. Bijvoorbeeld filters in koelapparatuur, of structurele ondersteuning bij elektrolytische energieopwekking, of heetgasreiniging en nog veel meer.
Vuurwapens
Roestvrij staal dat in sommige vuurwapens wordt gebruikt als alternatief voor geblauwd of verpakt staal. Sommige pistoolmodellen, waaronder de Colt M1911 pistool en Smith en Wesson Model 60 zijn volledig gemaakt van roestvrij staal. Het gebruik van roestvrij staal geeft een hoogglanzende afwerking die lijkt op vernikkelen. In tegenstelling tot de vernikkeling is de afwerking niet kwetsbaar voor afbladderende schilfers, slijtage door wrijving of roest bij krassen.
Automobiles
Roestvast staal wordt gebruikt bij de productie van auto's zoals auto's, bussen, vrachtwagens en nog veel meer. Ze worden gebruikt voor slangen, katalysatoren, uitlaatpijpen, collectoren, uitlaatdempers en nog veel meer. Roestvast staal wordt aangetroffen in diverse toepassingen, waaronder ballen voor veiligheidsgordels, veren, ruitenwisserbladen, bevestigingsmiddelen en nog veel meer. Roestvast staal heeft ook een brede toepassing in vliegtuigen en ruimtevaartuigen voor brandstoftanks en nog veel meer. Dit is mogelijk vanwege de thermische stabiliteit.
medische industrie
Meestal worden medische en chirurgische instrumenten gemaakt van roestvrij staal vanwege het sterilisatievermogen in de autoclaaf en de duurzaamheid. Bovendien wordt roestvrij staal gebruikt op chirurgische implantaten, inclusief botversterkingen en vervangingen. Ze worden ook gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, zoals tandheelkunde en meer.
3D afdrukken
Er is een breed gebruik van roestvrij staal in 3D-printen geweest. Meestal hebben 3D-printserviceproviders eigen roestvrijstalen sintermengsels voor gebruik bij prototyping. De meest gebruikte roestvrij staalsoort die bij 3D-printen wordt gebruikt, is 316L roestvrij staal. Roestvast staal wordt gebruikt vanwege zijn hoge temperatuurgradiënt en snelle stolling, wat resulteert in betere mechanische eigenschappen.
Samenvattende vergelijkingstabel
Op basis van onze vergelijking in het bovenstaande gedeelte, zullen we een samenvattende tabel presenteren om de bevindingen samen te vatten. Hieronder vindt u onze overzichtstabellen.
Titanium versus roestvrij staal: veelgestelde vragen
Samengevat
Wat in de geest van ontwerpers opkomt als er harde materialen nodig zijn voor het project, is roestvrij staal en titanium. Deze twee metalen zijn verkrijgbaar in een breed assortiment legeringen die enorme variëteiten van indrukwekkende eigenschappen bieden. Om u te helpen de twee metalen te begrijpen en een succesvol project te realiseren, hebben we een complete gids gepresenteerd over de eigenschappen, sterkte en toepassing van roestvrij staal.