Титановый сплав и сталь: подробное сравнение характеристик

В аэрокосмической, автомобильной и химической отраслях выбор титана или нержавеющей стали влияет на вес, коррозионную стойкость, прочность и стоимость — в этой статье приведены данные.

Разница плотностей

Титановый сплав имеет плотность 4,51 г/см³, в то время как нержавеющая сталь 304 составляет около 7,85 г/см³, что делает детали того же объема примерно на 42 % легче при изготовлении из титана.

Прочность и жесткость

В испытаниях на растяжение Ti-6Al-4V достигает предела прочности 920 МПа, против ~520 МПа для нержавеющей стали 304.

Модуль Юнга титана составляет 116 ГПа по сравнению с 200 ГПа для стали, что дает титану лучшее гашение вибраций и большую жесткость стали под нагрузкой.

Коррозионные и высокотемпературные характеристики

При испытании в солевом тумане 10‰ титан корродирует менее 0,01 мм/год, в то время как сталь 304 может терять 0,1 мм/год при тех же условиях.

Титан также плавится при температуре около 1670 °C против 1530 °C для нержавеющей стали, что идеально подходит для морских или высокотемпературных сред.

Усталостная и ударная вязкость

Мелкозернистая структура титана обеспечивает исключительную усталостную долговечность при циклических нагрузках. Высокоуглеродистые стали поглощают больше энергии при ударных испытаниях, но, как правило, демонстрируют меньшую долговечность при длительной усталости

Производственный опыт

Резание титана происходит на 30 % медленнее, чем при резке нержавеющей стали, а стойкость инструмента на 50 % меньше, что приводит к увеличению затрат на обработку. Сварка титана требует аргона высокой чистоты и строгого температурного контроля, в то время как сварка стали является более простой и экономичной.

Титан, не имеющий себе равных в таких критически важных областях, как аэрокосмическая и морская промышленность, благодаря своему легкому весу, коррозионной стойкости и усталостной прочности, занимает лидирующие позиции. Что касается стандартных конструкционных деталей, то жесткость нержавеющей стали, низкая цена и простота изготовления по-прежнему выигрывают. Гибридный подход — титан там, где это важно, сталь в других местах — часто обеспечивает наилучшее сочетание производительности и бюджета.

Чтобы подробнее ознакомиться с цифрами, ознакомьтесь с нашей статьей с анализом затрат: Почему титан стоит на 30× дороже стали.