チタン合金と鋼:詳細なパフォーマンス比較

航空宇宙、自動車、化学の分野では、チタンやステンレス鋼の選択が重量、耐食性、強度、コストに影響を与えるため、この記事ではそのデータを示しています。

密度差

チタン合金は4.51 g /cm³で、304ステンレス鋼は約7.85 g /cm³で、チタン製の場合、同じ体積の部品を約42 %軽量化します。

強度と剛性

引張試験では、Ti-6Al-4Vは920MPaの極限強度に達しますが、304ステンレス鋼の~520MPaです。

チタンのヤング率は、鋼の200GPaに対して116GPaであり、チタンはより優れた振動減衰と負荷下での鋼の剛性を高めます。

腐食および高温性能

10 ‰の塩水噴霧試験では、チタンの腐食は0.01 mm /年未満ですが、304鋼は同じ条件下で0.1 mm /年を失う可能性があります。

また、チタンは約1670°Cで融解するのに対し、ステンレス鋼は1530°Cで融解するため、海洋環境や高熱環境に最適です。

疲労と衝撃靭性

チタンの細粒構造は、繰返し荷重下での優れた疲労寿命を提供します。高炭素鋼は、衝撃試験ではより多くのエネルギーを吸収しますが、長期疲労では耐久性が短くなる傾向があります

製造経験

チタンの切削はステンレス鋼よりも30 %遅く、工具寿命は50 %短いため、加工コストが高くなります。チタンの溶接には高純度のアルゴンと厳密な温度制御が必要ですが、鋼の溶接はより簡単で経済的です。

航空宇宙や海洋などの重要な分野では、その軽量性、耐食性、疲労寿命で比類のないチタンがリードしています。標準的な構造部品では、ステンレス鋼の剛性、低価格、および製造の容易さが依然として勝ちます。ハイブリッドアプローチ(重要な場所ではチタン、他の場所では鋼)は、多くの場合、パフォーマンスと予算の最適なブレンドを提供します。

数値の詳細については、コスト分析の記事「 チタンが鋼鉄よりも最大 30×高い理由」をご覧ください。