سبائك التيتانيوم مقابل الفولاذ: مقارنة أداء متعمقة

في قطاعات الطيران والسيارات والكيماويات ، يؤثر اختيار التيتانيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ على الوزن ومقاومة التآكل والقوة والتكلفة - توضح هذه المقالة البيانات.

فرق الكثافة

تعمل سبائك التيتانيوم على مدار الساعة 4.51 جم / سم مكعب ، بينما يجلس الفولاذ المقاوم للصدأ 304 حوالي 7.85 جم / سم مكعب ، مما يجعل الأجزاء ذات الحجم نفسه أخف بنسبة 42٪ عندما تكون مصنوعة من التيتانيوم.

القوة والصلابة

في اختبارات الشد ، يصل Ti-6Al-4V إلى قوة قصوى تبلغ 920 ميجا باسكال ، مقابل ~ 520 ميجا باسكال للفولاذ المقاوم للصدأ 304.

معامل يونغ من التيتانيوم هو 116 جيجا باسكال مقارنة ب 200 جيجا باسكال للفولاذ ، مما يمنح التيتانيوم تخميدا أفضل للاهتزاز وصلابة أكبر للصلب تحت الحمل.

أداء التآكل ودرجات الحرارة العالية

تحت اختبار رش الملح 10 ‰ ، يتآكل التيتانيوم أقل من 0.01 مم / سنة ، بينما يمكن أن يفقد الفولاذ 304 0.1 مم / سنة في نفس الظروف.

يذوب التيتانيوم أيضا عند حوالي 1670 درجة مئوية ، مقابل 1530 درجة مئوية للفولاذ المقاوم للصدأ - وهو مثالي للبيئات البحرية أو عالية الحرارة.

التعب وصلابة التأثير

يوفر هيكل التيتانيوم الناعم حياة إجهاد استثنائية تحت الأحمال الدورية. يمتص الفولاذ عالي الكربون المزيد من الطاقة في اختبارات التأثير ولكنه يميل إلى إظهار قدرة تحمل أقصر في التعب طويل الأمد

خبرة التصنيع

يعمل قطع التيتانيوم بشكل أبطأ بنسبة 30٪ من الفولاذ المقاوم للصدأ ، وعمر الأداة أقصر بنسبة 50٪ ، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التصنيع. يتطلب لحام التيتانيوم الأرجون عالي النقاء والتحكم الصارم في درجة الحرارة ، في حين أن اللحام الفولاذي أكثر وضوحا واقتصاديا.

لا مثيل له في المجالات الحرجة مثل الفضاء والبحرية لوزنه الخفيف ومقاومته للتآكل وعمر التعب ، يأخذ التيتانيوم زمام المبادرة. بالنسبة للأجزاء الهيكلية القياسية ، لا تزال صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ وسعره المنخفض وسهولة التصنيع تفوز. غالبا ما يوفر النهج الهجين - التيتانيوم حيث يهم ، والفولاذ في مكان آخر - أفضل مزيج من الأداء والميزانية.

لإلقاء نظرة فاحصة على الأرقام ، راجع مقالة تحليل التكلفة الخاصة بنا: لماذا يكلف التيتانيوم ما يصل إلى 30× أكثر من الفولاذ.