Alliage de titane vs acier : comparaison approfondie des performances

Dans les secteurs de l’aérospatiale, de l’automobile et de la chimie, le choix du titane ou de l’acier inoxydable a un impact sur le poids, la résistance à la corrosion, la résistance et le coût - cet article présente les données.

Différence de densité

L’alliage de titane pèse 4,51 g/cm³, tandis que l’acier inoxydable 304 pèse environ 7,85 g/cm³, ce qui rend les pièces de même volume environ 42 % plus légères lorsqu’elles sont en titane.

Force et rigidité

Dans les essais de traction, le Ti-6Al-4V atteint une résistance ultime de 920 MPa, contre ~520 MPa pour l’acier inoxydable 304.

Le module de Young du titane est de 116 GPa contre 200 GPa pour l’acier, ce qui confère au titane un meilleur amortissement des vibrations et à l’acier une plus grande rigidité sous charge.

Corrosion et performances à haute température

Lors d’un test au brouillard salin de 10 ‰, le titane se corrode moins de 0,01 mm/an, tandis que l’acier 304 peut perdre 0,1 mm/an dans les mêmes conditions.

Le titane fond également à environ 1670 °C, contre 1530 °C pour l’acier inoxydable, ce qui est idéal pour les environnements marins ou à haute chaleur.

Résistance à la fatigue et aux chocs

La structure à grain fin du titane offre une durée de vie exceptionnelle en fatigue sous des charges cycliques. Les aciers à haute teneur en carbone absorbent plus d’énergie lors des essais d’impact, mais ont tendance à présenter une endurance plus courte en fatigue à long terme

Expérience de fabrication

La coupe du titane est 30 % plus lente que celle de l’acier inoxydable, et la durée de vie de l’outil est 50 % plus courte, ce qui entraîne une augmentation des coûts d’usinage. Le soudage du titane nécessite de l’argon de haute pureté et un contrôle strict de la température, tandis que le soudage de l’acier est plus simple et économique.

Inégalé dans des domaines critiques comme l’aérospatiale et la marine pour sa légèreté, sa résistance à la corrosion et sa résistance à la fatigue, le titane prend la tête. Pour les pièces structurelles standard, la rigidité, le prix bas et la facilité de fabrication de l’acier inoxydable l’emportent toujours. Une approche hybride (titane là où ça compte, acier ailleurs) offre souvent le meilleur mélange de performance et de budget.

Pour en savoir plus sur les chiffres, consultez notre article sur l’analyse des coûts : Pourquoi le titane coûte jusqu’à 30 × plus cher que l’acier.