Titanlegierung vs. Stahl: Detaillierter Leistungsvergleich

In der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der chemischen Industrie wirkt sich die Wahl von Titan oder Edelstahl auf Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Kosten aus – dieser Artikel zeigt die Daten.

Dichte-Differenz

Titanlegierungen haben einen Wert von 4,51 g/cm³, während Edelstahl 304 bei etwa 7,85 g/cm³ liegt, wodurch Teile mit gleichem Volumen etwa 42 % leichter sind, wenn sie aus Titan bestehen.

Festigkeit und Steifigkeit

In Zugversuchen erreicht Ti-6Al-4V eine Endfestigkeit von 920 MPa, gegenüber ~520 MPa für Edelstahl 304.

Der Elastizitätsmodul von Titan beträgt 116 GPa im Vergleich zu 200 GPa für Stahl, was Titan eine bessere Schwingungsdämpfung und Stahl eine höhere Steifigkeit unter Last verleiht.

Korrosion und Hochtemperaturbeständigkeit

Bei einem 10-Zoll-Salzsprühtest korrodiert Titan weniger als 0,01 mm/Jahr, während Stahl 304 unter gleichen Bedingungen 0,1 mm/Jahr verlieren kann.

Titan schmilzt auch bei etwa 1670 °C im Vergleich zu 1530 °C bei Edelstahl – ideal für Meeresumgebungen oder Umgebungen mit hoher Hitze.

Ermüdung und Schlagzähigkeit

Die feinkörnige Struktur von Titan sorgt für eine außergewöhnliche Ermüdungslebensdauer bei zyklischen Belastungen. Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt absorbieren bei Schlagtests mehr Energie, zeigen aber bei langfristiger Ermüdung tendenziell eine kürzere Lebensdauer

Erfahrung in der Fertigung

Das Schneiden von Titan läuft 30 % langsamer als Edelstahl, und die Standzeit ist um 50 % kürzer, was die Bearbeitungskosten in die Höhe treibt. Das Schweißen von Titan erfordert hochreines Argon und eine strenge Temperaturkontrolle, während das Schweißen von Stahl einfacher und wirtschaftlicher ist.

Titan ist in kritischen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt aufgrund seines geringen Gewichts, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner Ermüdungslebensdauer unübertroffen und nimmt die Führung ein. Bei Standard-Strukturteilen gewinnen immer noch die Steifigkeit, der niedrige Preis und die einfache Verarbeitung von Edelstahl. Ein hybrider Ansatz – Titan, wo es darauf ankommt, Stahl anderswo – bietet oft die beste Mischung aus Leistung und Budget.

Einen genaueren Blick auf die Zahlen finden Sie in unserem Kostenanalyse-Artikel: Warum Titan bis zu 30 × mehr kostet als Stahl.