Titan in nerjaveče jeklo sta tradicionalni kovini, ki se danes pogosto uporabljata v predelovalni industriji. Ti dve kovini sta sami po sebi izvrstni in obe imata svoje edinstvene lastnosti in moč. Posledično vam lahko poznavanje titana in nerjavnega jekla v veliki meri pomaga pri doseganju cilja pri vašem projektu. Pripravili smo ta izčrpen vodnik, ki vam bo pomagal razlikovati med obema kovinama.
Primerjajmo 17 razlik med titanom in nerjavnim jeklom
Titan in nerjaveče jeklo imata odlične lastnosti, ki jih razlikujejo drug od drugega. Za lažje razumevanje bomo narisali primerjavo med titanom in nerjavnim jeklom z različnimi lastnostmi. Te lastnosti vključujejo elementarno sestavo, odpornost proti koroziji, električno prevodnost, toplotno prevodnost, tališče, trdoto, težo in še veliko več.
Titan proti nerjavnemu jeklu: sestava elementov
Sestava elementov je značilnost, ki jo lahko uporabimo za razlikovanje med titanom in nerjavnim jeklom. Za primerjavo, komercialno čisti titan vsebuje različne elemente, vključno z dušikom, vodikom, kisikom, ogljikom, železom in nikljem. Ker je titan glavni element, se drugi elementi razlikujejo po sestavi med 0.013 in 0.5 v odstotkih.
Po drugi strani je nerjavno jeklo sestavljeno iz različnih elementov z 11 % kroma in drugih elementov z odstotno sestavo od 0.03 % do več kot 1.00 %. Vsebnost kroma v nerjavnem jeklu pomaga preprečevati rjo in zagotavlja lastnosti toplotne odpornosti. Ti elementi vključujejo aluminij, silicij, žveplo, nikelj, selen, molibden, dušik, titan, baker in niobij.
Titan proti nerjavnemu jeklu: odpornost proti koroziji
Ko gre za aplikacije, povezane s korozijo, obstaja izraz, imenovan posebne kovine. Te posebne kovine so zelo odporne proti koroziji. V tem kontekstu posebne kovine, kot je titan, nudijo visoko korozijsko odpornost in mehansko stabilnost, kjer druge kovine, kot je nerjaveče jeklo in mnoge druge, niso ustrezne. Materiali iz nerjavnega jekla nudijo odlične mehanske lastnosti; vendar je njihova odpornost proti koroziji omejena. To omejitev večinoma najdemo v koncentriranih kislinah pri visokih temperaturah.
Posebne kovine, kot je titan, so večinoma privlačne za uporabo v opremi, občutljivi na korozijo, v različnih panogah. Skratka, titan je bolj odporen proti koroziji kot nerjaveče jeklo na širokem področju, kot so korozija proti alkalijam, kislinam, naravnim vodam in industrijskim kemikalijam.
Titan proti nerjavnemu jeklu: električna prevodnost
Električna prevodnost vključuje pretok elektronov skozi material zaradi padca potenciala. Tudi atomska struktura takšne kovine močno prispeva k njeni električni prevodnosti. V primerjavi z uporabo bakra kot standarda za merjenje električne prevodnosti titan ni dober prevodnik. Ima približno 3.1 % prevodnost bakra, medtem ko je nerjavno jeklo 3.5 % prevodnosti bakra.
Z drugega pogleda na električni upor, ki je opozicija materiala proti toku elektronov. S tega vidika ima titan slabo prevodnost. Posledično je titan pravi upor.
Titan proti nerjavnemu jeklu: toplotna prevodnost
Toplotna prevodnost je še ena značilnost, ki jo lahko uporabimo za primerjavo med titanom in nerjavnim jeklom. Toplotna prevodnost je merilo, s katerim se titan in nerjaveče jeklo lahko uporabljata za toplotne aplikacije. V tem procesu se izmeri in določi količina energije, pa tudi hitrost, s katero se energija absorbira in prenaša. Za primerjavo ima titan toplotno prevodnost ocenjeno na 118 BTU-in/hr-ft²-°F.
Po drugi strani se toplotna prevodnost nerjavnega jekla giblje od 69.4 do 238 BTU-in/hr-ft²-°F. To pomeni, da ima nerjaveče jeklo višjo toplotno prevodnost v primerjavi s titanom. V primeru, ko ima toplotna prevodnost prednost pred drugimi značilnostmi, lahko pride v poštev nerjavno jeklo.
Titan proti nerjavnemu jeklu: tališče
Temperatura taljenja materiala, znana kot tališče, je temperatura, pri kateri tak material začne prehajati iz trdne faze v tekočo fazo. Pri tej temperaturi sta trdna faza materiala in tekoča faza takega materiala v ravnotežju. Ko material doseže to temperaturno raven, ga je mogoče enostavno oblikovati in uporabiti za toplotne aplikacije.
V tem primeru ima titan 1650 – 1670 °C (3000 – 3040 °F), nerjaveče jeklo pa 1230 – 1530 °C (2250 – 2790 °F). To kaže, da kadar je za nanašanje na tališče potrebna kovina, je titan prednostnejši pred nerjavnim jeklom.
Titan proti nerjavnemu jeklu: trdota
Trdota materiala je primerjalna vrednost, ki pomaga opisati odziv takega materiala na jedkanje, deformacijo, praskanje ali udrtine vzdolž površine materiala. Ta ukrep se večinoma izvaja z uporabo strojev za indentiranje, ki obstajajo v številnih različicah, odvisno od trdnosti materiala. Za materiale visoke trdnosti proizvajalci ali uporabniki uporabljajo Brinellov test trdote.
Čeprav se trdota nerjavnega jekla po Brinellu močno razlikuje glede na sestavo zlitine in toplotno obdelavo, je v večini primerov trša od titana. Vendar pa se titan zlahka deformira, ko je zarezljan ali opraskan. Da bi se temu izognil, titan tvori oksidno plast, imenovano plast titanovega oksida, ki tvori izjemno trdo površino, ki se upira večini prodornih sil. Titan in nerjaveče jeklo sta odporna materiala, ki odlično delujeta, ko sta izpostavljena golemu in grobemu okolju.
Titan proti nerjavnemu jeklu: teža
Ena od pomembnih presenetljivih razlik med titanom in nerjavnim jeklom je njihova gostota. Titan ima odlično razmerje med trdnostjo in težo, zaradi česar zagotavlja skoraj enako moč kot nerjavno jeklo pri 40 % svoje teže. Ko ga merimo, je titan napol gost kot jeklo in je bistveno lažji od nerjavnega jekla.
Zaradi tega je titan ključnega pomena za projekte, ki zahtevajo minimalno težo z največjo močjo. Zato ima titan odlično uporabo v delih letal in drugih aplikacijah, ki so odvisne od teže. Po drugi strani je jeklo uporabno v šasiji vozil in še veliko več, vendar je večino časa pogosto zaskrbljujoče zmanjšanje teže.
Titan proti nerjavnemu jeklu: vzdržljivost
Trajnost materiala je njegova sposobnost, da ostane funkcionalen brez uporabe pretiranih popravil ali vzdrževanja, kadar koli se material v svoji razpolovni dobi sooča z izzivi normalnega delovanja. Titan in nerjaveče jeklo sta trpežna – zahvaljujoč odličnim lastnostim, ki jih ponujajo. Za primerjavo, titan je približno 3 do 4-krat močnejši od nerjavnega jekla. Zaradi tega ima titan daljšo življenjsko dobo za generacije. Vendar pa je titan mogoče zlahka opraskati, saj zahteva rutino poliranja ali tvega, da se njegova površina poškoduje ali moti.
Titan proti nerjavnemu jeklu: Obdelovalnost
Obdelovalnost je primerjalna ocena kovin za določitev njihove reakcije na obdelovalne obremenitve, vključno z rezkanjem, struženjem, vtiskovanjem in številnimi drugimi. Ta ocena je ključnega pomena pri risanju primerjav za določitev najboljšega materiala, ki ga je mogoče obdelati za uspeh svojega projekta. Tudi ocene obdelovalnosti se lahko uporabijo za določitev vrste obdelave, ki se uporablja. Modul elastičnosti titana je nekako nizek, kar kaže, da se titan zlahka upogne in deformira. To pripisujejo težavam titana pri strojni obdelavi, ker zlepi mline in se raje vrne v prvotno obliko.
Po drugi strani ima nerjavno jeklo veliko višji modul elastičnosti, ki omogoča enostavno obdelavo. Zaradi tega se uporablja v aplikacijah, vključno z robovi nožev, ker se zlomi in se ne upogne, ko je pod obremenitvijo.
Titan proti nerjavnemu jeklu: možnost oblikovanja
Kadar material kaže plastično deformacijo, ne da bi se pri oblikovanju poškodoval, se to imenuje sposobnost oblikovanja materiala. Če primerjamo titan z nerjavnim jeklom, se titan in njegova zlitina lahko oblikujeta s tehnikami in opremo, primernimi za nerjavno jeklo. Vendar ima titan nižjo raztezno oblikovnost z zahtevo po večjih polmerih upogiba.
Poleg tega ima titan večjo nagnjenost k draženju v primerjavi z nerjavnim jeklom in ga je mogoče popraviti z vročim oblikovanjem. Prav tako lahko pride do vzmetenja, medtem ko je velika večina titana izdelana s hladnim ali vročim oblikovanjem, čemur sledi vroče dimenzioniranje, da se odpravi težava.
Titan proti nerjavnemu jeklu: varljivost
Varljivost – znana tudi kot spojnost je zmožnost materiala za varjenje. Titan in nerjaveče jeklo je mogoče variti, vendar je eno od obeh kovin lažje variti kot drugo. Varljivost materiala se običajno uporablja za določitev postopka varjenja in za primerjavo kakovosti končnega zvara s kakovostjo drugega materiala. Za primerjavo, nerjaveče jeklo je lažje variti v primerjavi s titanom. To je zato, ker je varjenje titana posebnost znotraj specialnosti. Čeprav je varjenje titana na prvi pogled podobno varjenju jekla, zahteva visoko strokovnost.
Titan proti nerjavnemu jeklu: trdnost tečenja
Pri primerjavi meje tečenja titana in nerjavnega jekla je zanimivo dejstvo, da je nerjaveče jeklo veliko močnejše od titana. To zanimivo odkritje je v nasprotju s priljubljenim napačnim prepričanjem, da je titanova meja tečenja močnejša od večine kovin. Medtem ko je titan le enak nerjavnemu jeklu, ima to polovico gostote nerjavnega jekla. Zato titan velja za eno najmočnejših kovin na enoto mase.
Po drugi strani pa je nerjaveče jeklo najboljši material, kadar projekt zahteva splošno moč. Skratka, ko projekt zahteva samo trdnost, je nerjaveče jeklo popolna izbira, medtem ko je titan prednosten, ko je potrebna trdnost na enoto mase.
Titan proti nerjavnemu jeklu: natezna trdnost
Končna natezna trdnost materiala je največja na inženirski krivulji napetost-deformacija. To je največja napetost, ki jo lahko prenese natezni material. Končna natezna trdnost se v večini časa skrajša na natezno "trdnost" ali "največjo".
Ko kovina doseže svojo končno natezno trdnost, se material podvrže vratu, kjer se površina prečnega prereza lokalno zmanjša. Če primerjamo, ima titan natezno trdnost 230 MPa (31900 psi), medtem ko je nerjavno jeklo izpostavljeno natezni trdnosti od 34.5 do 3100 MPa (5000 – 450000 psi). Ta vrednost je pokazala, da ima nerjaveče jeklo višjo končno natezno trdnost in je kot tako prednostno pred titanom.
Titan proti nerjavnemu jeklu: strižna trdnost
Strižna trdnost materiala je njegova odpornost proti strižni obremenitvi, preden se sestavni del odpove pri strigu. Strižno delovanje poteka običajno v vzporedni smeri s smerjo sile, ki deluje na ravnino. Strižna napetost titana je ocenjena med 240 in 335 MPa, odvisno od lastnosti zlitine, medtem ko je napetost nerjavnega jekla ocenjena med 74.5 – 597 MPa. To kaže, da je nerjaveče jeklo odlična izbira v primerih, ko je potrebna visoka odpornost proti strižni obremenitvi.
Titan proti nerjavnemu jeklu: barva
Kar zadeva barvo, sta lahko titan in nerjaveče jeklo videti podobno. Titan in nerjaveče jeklo v naravnem stanju sta srebrni kovini. Razlika je v tem, da je titan nekoliko temnejši. V drugi dimenziji sta lahko titan in nerjaveče jeklo videti sivo, vendar bo titan temnejši od nerjavnega.
Titan proti nerjavnemu jeklu: cena
Glede na stroške je titan relativno dražji od nerjavnega jekla. Posledično titan postane stroškovno previsok za nekatere posebne industrije, vključno z gradbeno industrijo, kjer so potrebne velike količine. V situaciji, ko je denar pomemben dejavnik pri delni obravnavi, se lahko izbere nerjavno jeklo namesto titana, če se oboje šteje za primerno.
Titan proti nerjavnemu jeklu: aplikacije
Titanove aplikacije
Titan obstaja v številnih aplikacijah, vključno z legirnim elementom v jeklu za zmanjšanje velikosti zrn in deoksidantom. Uporablja se tudi v nerjavnem jeklu za zmanjšanje vsebnosti ogljika. V industrijskem prostoru se titan večinoma uporablja v naslednji industriji:
Aerospace
Titan je zelo uporaben v vesoljski in pomorstvu, vključno z njegovo uporabo v letalih, mornariških ladjah, raketah, oklepnih oklepah, vesoljskih plovilih in še veliko več. To pripisujejo njegovi odpornosti proti utrujenosti, visoki odpornosti proti razpokam, visokemu razmerju med natezno trdnostjo in gostoto, zmožnosti, da prenese zmerno visoke temperature brez lezenja in prenese visoko korozijsko odpornost.
Industrijska
Titan se uporablja v različnih industrijskih aplikacijah, vključno s toplotnimi izmenjevalniki, ventili, procesnimi posodami v kemični in petrokemični industriji. Njegova uporaba je posledica visoke odpornosti proti koroziji. Nekatere specifične zlitine titana se zaradi njihove odpornosti proti koroziji in visoke trdnosti uporabljajo v hidrometalurgiji niklja in plina ter uporabi v vrtini.
Arhitekturni in potrošniški
Titanove kovine so uporabne v številnih potrošniških aplikacijah, vključno z avtomobilsko industrijo. Še posebej avtomobilske in motociklistične dirke, kjer se zahtevajo visoka trdnost, togost in majhna teža. Titan se uporablja tudi v številnih športnih izdelkih, kot so teniški loparji, palice za lacrosse, kriket, hokej, golf klubi, žari za nogometne čelade, kolesarski okvirji in komponente. Uporabljajo se tudi v okvirjih za očala, ki so zelo dragi, a vzdržljivi, lahki, dolgotrajni brez kožnih alergij.
Nakit
Titan je zaradi svoje vzdržljivosti priljubljen izdelek, ki se uporablja v industriji nakita, zlasti v titanovih obročkih. Kemično je titan inerten, zaradi česar je bolj primeren za ljudi z alergijami ali tiste, ki nosijo nakit v posebnih okoljih, kot so bazeni. V tej industriji je titan legiran z zlatom za proizvodnjo tega, kar se trži kot 24-karatno zlato. Tudi v urarski industriji se titan danes uporablja zaradi njegovih impresivnih lastnosti, kot so lahka teža, vzdržljivost, odpornost proti koroziji in udrtinam.
Medicinska industrija
Titan je netoksičen z veliko uporabnostjo v medicinskem prostoru. Uporabljajo se pri proizvodnji kirurških pripomočkov in vsadkov, vključno z zobnimi vsadki, kroglicami za kolke in vtičnicami.
Druge uporabe vključujejo proizvodnjo nanodelcev, ki se uporabljajo v elektroniki, ter dostavo kozmetike in farmacevtskih izdelkov. Uporaben je tudi pri izdelavi kirurških instrumentov, ki se uporabljajo v kirurgiji s slikami, vključno z berglami, invalidskimi vozički in drugimi instrumenti, ki zahtevajo majhno težo in visoko trdnost.
Skladiščenje jedrskih odpadkov
Zaradi visoke korozijske odpornosti titana se titan uporablja za izdelavo posod za dolgotrajno skladiščenje jedrskih odpadkov. Več študij o titanu je potrdilo, da se titan lahko uporablja za proizvodnjo posod, ki trajajo več kot 100,000 let. Zaradi tega je titan nameščen na druge posode, da so dolgotrajne.
Aplikacije iz nerjavečega jekla
Arhitektura
Nerjaveče jeklo se zaradi svoje vzdržljivosti in estetike uporablja v zgradbah. Nerjaveče jeklo se uporablja pri gradnji sodobnih zgradb – zahvaljujoč razvoju visoko trdnih razredov nerjavnega jekla, kot so vitki dupleksni razredi. Nerjaveče jeklo ima nizko odbojnost, zato se uporablja kot strešni material na letališčih, da prepreči zaslepitev pilotov.
Prav tako pomaga ohranjati površino strehe blizu temperature okolja. Uporabljajo se tudi za cestne mostove in mostove za pešce v obliki cevi, plošč ali armaturnih palic.
Pretvorba papirja, celuloze in biomase
Nerjaveče jeklo ima veliko uporabnost v industriji celuloze in papirja, da se prepreči kontaminacija izdelkov z železom. To je posledica njegove odpornosti proti koroziji na različne kemikalije, ki se uporabljajo v procesu izdelave papirja. Primer je uporaba dupleksnega nerjavnega jekla v digestorjih za pretvorbo lesnih sekancev v lesno kašo.
Predelava kemikalij in petrokemije
Pri predelavi kemikalij in petrokemije se nerjaveče jeklo obsežno uporablja v različnih aplikacijah. Nerjaveče jeklo se uporablja zaradi svoje odpornosti proti koroziji v plinastem, vodnem in visokotemperaturnem okolju.
hrana in pijača
Nerjaveče jeklo je material izbire za industrijo hrane in pijač, zlasti avstenitno (serija 300: tipa 304 in 316). Široko se uporabljajo, ker ne vplivajo na okus živil in se zlahka sterilizirajo in očistijo, da preprečijo bakterijsko okužbo živilskih izdelkov. Široko se uporabljajo tudi za proizvodnjo kuhinjske posode, komercialnih kuhinj, varjenje piva, predelavo mesa in še veliko več.
Energija
Nerjaveče jeklo se običajno uporablja v vseh oblikah elektrarn, od sola do jedrskih. Idealno se uporabljajo kot mehanska podpora za enoto za proizvodnjo električne energije v situaciji, ko je potrebna permeacija tekočine ali plina. Na primer, filtri v hladilni posodi ali strukturna podpora pri proizvodnji elektrolitske energije ali čiščenje vročega plina in še veliko več.
Strelno orožje
Nerjaveče jeklo ae, ki se uporablja v nekaterih strelnih orožjih kot alternativa modremu ali pakiranemu jeklu. Na primer, nekateri modeli pištol, vključno s Coltom Pištola M1911 Smith in Wesson Model 60 sta v celoti izdelana iz nerjavnega jekla. Uporaba nerjavnega jekla daje visoko lesketajoč zaključek, ki spominja na nikljavo. Za razliko od ponikljane prevleke, zaključna obdelava ni občutljiva na luščenje, luščenje, obrabo zaradi drgnjenja ali rjo, ko se opraska.
Avtomobili
Nerjaveče jeklo se uporablja pri proizvodnji avtomobilov, kot so avtomobili, avtobusi, tovornjaki in še veliko več. Uporabljajo se za cevi, katalizator, izpušno cev, kolektor, dušilec zvoka in še veliko več. Nerjaveče jeklo najdemo v različnih aplikacijah, vključno s kroglami za naprave za upravljanje varnostnih pasov, vzmeti, metlicami brisalcev vetrobranskega stekla, pritrdilnimi elementi in številnimi drugimi. Nerjaveče jeklo ima tudi široko uporabo v letalih in vesoljskih plovilih za rezervoarje za gorivo in še veliko več. To je mogoče zaradi njegove toplotne stabilnosti.
Medicinska industrija
Večinoma so medicinska in kirurška orodja izdelana iz nerjavnega jekla zaradi o sposobnosti sterilizacije v avtoklavu in vzdržljivosti. Poleg tega se nerjaveče jeklo uporablja pri kirurških vsadkih, vključno s kostnimi ojačitvami in nadomestki. Uporabljajo se tudi v različnih aplikacijah, kot so zobozdravstvo in drugo.
3D tiskanje
Nerjavno jeklo je bilo široko uporabljeno pri 3D tiskanju. Najpogosteje imajo ponudniki storitev 3D tiskanja naprave lastniške mešanice za sintranje iz nerjavnega jekla za uporabo pri izdelavi prototipov. Najpogosteje uporabljena vrsta nerjavnega jekla, ki se uporablja pri 3D tiskanju, vključuje nerjaveče jeklo 316L. Nerjaveče jeklo se uporablja zaradi visokega temperaturnega gradienta in hitre stopnje strjevanja, kar ima za posledico boljše mehanske lastnosti.
Povzetek primerjalne tabele
Na podlagi naše primerjave v zgornjem razdelku bomo predstavili zbirno tabelo, ki bo pomagala povzeti ugotovitve. Spodaj so naše zbirne tabele.
Titan proti nerjavnemu jeklu: pogosta vprašanja
Povzetek
Tisto, na kar se oblikovalci spomnijo, ko so za projekt potrebni trdni materiali, sta nerjavno jeklo in titan. Ti dve kovini sta na voljo v širokem naboru zlitin, ki ponujajo veliko različnih impresivnih lastnosti. Da bi vam pomagali razumeti obe kovini in dosegli uspešen projekt, smo predstavili popoln vodnik o lastnostih, trdnosti in uporabi nerjavnega jekla.