Увядзенне
Калі дызайнеры разглядаюць трываласць і даўгавечнасць сваіх праектаў, сталь і тытан часта з'яўляюцца першымі матэрыяламі, якія прыходзяць на розум. Гэтыя два металы выкарыстоўваюцца ў шэрагу прымяненняў і даступныя ў шырокім дыяпазоне сплаваў. Калі вы не вывучыце ўважліва іх хімічныя і структурныя характарыстыкі, адрозненне паміж сталлю і тытанам можа быць не адразу відавочным.
Што такое тытан?
Тытан — гэта тонкі серабрыста-шэры метал, які адрозніваецца лёгкасцю, нізкай шчыльнасцю і высокай трываласцю. Ён таксама ўстойлівы да карозіі, выкліканай салёнай вадой, царскай гарэлкай і хлорам.
Тытанавая руда
Алюміній, жалеза і шэраг іншых элементаў могуць быць сплаўлены з тытанам.
Каразійная ўстойлівасць і суадносіны трываласці да шчыльнасці тытана і тытанавых сплаваў робяць іх прыдатнымі для выкарыстання ў розных галінах прамысловасці, у тым ліку ў аэракасмічнай, марской, прамысловай, бытавой і архітэктурнай.
Нягледзячы на тое, што тытан складана апрацоўваць, фрэзераванне на станках з ЧПУ з'яўляецца карыснай і хуткай тэхналогіяй такарнай вытворчасці для вырабу розных дакладных тытанавых дэталяў. Тытан 2-й і 5-й марак - гэта дзве распаўсюджаныя маркі, з якімі можна працаваць (Ti-6Al-4V).
Што такое сталь?
Сталь — адзін з самых папулярных сплаваў; звычайна гэта жалезны сплаў з невялікай колькасцю дададзенага вугляроду для павышэння яго трываласці і ўстойлівасці да разбурэння. Сталь — гэта рэчыва, якое мае тоўстую, цвёрдую, магнітную і ўстойлівую да высокіх тэмператур; тым не менш, большасць сталей схільныя да карозіі, што вырашаецца з дапамогай нержавеючай сталі. Сталь часта выкарыстоўваецца ў будаўніцтве, канструкцыях, інфраструктуры, транспарце, абсталяванні, электрапрыборах і транспартных сродках з-за сваёй недарагой кошту, высокай трываласці на расцяжэнне і эксплуатацыйных якасцей.
Шматлікія розныя сталёвыя сплавы, такія як сталь 4130, сталь 4140, сталь A36 і г.д., ствараюцца ў выніку зменнага ўтрымання вугляроду і іншых легіруючых элементаў у метале, што паляпшае якасць матэрыялу і надае кожнаму сплаву свае асаблівыя характарыстыкі.
Адрозненні паміж тытанам і сталлю.
Прымяненне вызначае, які метал варта выкарыстоўваць: сталь ці тытан. Каб дапамагчы з ідэнтыфікацыяй кожнага металу, у гэтым раздзеле параўноўваюцца механічныя і хімічныя характарыстыкі сталі і тытана. Аднак найбольш поўнае параўнанне гэтых металаў заснавана на розных відах сплаваў, а не на агульнай інфармацыі. Ніжэй прыведзены ключавыя адрозненні паміж тытанам і сталлю, якія варта ўлічваць для кожнага прымянення.
Склад элементаў
Пры параўнанні тытана са сталлю першае істотнае адрозненне — гэта элементны склад. Як ужо згадвалася раней, тытан — гэта элемент, які сустракаецца ў прыродзе і можа быць знойдзены як у чыстым, так і ў легаваным выглядзе. Найбольш тыповым тытанавым сплавам, які вы сустрэнеце, з'яўляецца Ti 6-4, сплаў алюмінію і ванадыя.
Наадварот, сталь не сустракаецца ў прыродзе. Большую частку яе складаюць жалеза і вуглярод, з рознымі прапорцыямі дадатковых элементаў, якія дадаюцца для змены якасцей у залежнасці ад выкарыстання. Таму тэхнічныя характарыстыкі сталі нідзе не знайсці. Каб атрымаць больш падрабязную інфармацыю, вам трэба будзе згадаць сплаў, напрыклад, нержавеючую сталь, высокавугляродзістую сталь або канкрэтны сплаў, напрыклад, 4130, 4140 або A36.
Устойлівасць да карозіі
Сталь менш устойлівая да карозіі і іржы, чым тытан. Аднак існуе шэраг варыянтаў сплаваў сталі і металу, якія дэманструюць выдатную ўстойлівасць да іржы. Сталь мае большую схільнасць да іржы з-за наяўнасці ў ёй жалеза, аднак існуе шмат іншых сталёвых сплаваў, якія ўтрымліваюць іншыя металы, што маюць добрую ўстойлівасць да карозіі. Дзякуючы надзвычай высокаму ўтрыманню хрому нержавеючая сталь з'яўляецца найлепшым выбарам, калі гаворка ідзе пра ўстойлівасць да іржы.
З іншага боку, чысты тытан валодае выключнай устойлівасцю да іржы і карозіі, асабліва ад вадкасцей. Менавіта таму гэты метал часта выкарыстоўваецца ў будаўніцтве караблёў, бо ён можа супрацьстаяць кіслотам, хімічным рэчывам і нават марской вадзе. Аднак яго цяжка знайсці і значна цяжэй стварыць чысты тытан.
Паколькі тытанавыя сплавы ўтрымліваюць іншыя змешаныя металы, многія кампаненты і вырабы з тытана насамрэч складаюцца з тытанавых сплаваў, якія не заўсёды цалкам устойлівыя да іржы і карозіі. Тым не менш, тытанавыя сплавы працягваюць прапаноўваць большую ўстойлівасць да іржы і карозіі, чым іншыя металічныя сплавы, што робіць іх папулярным выбарам для вырабаў, якія будуць выкарыстоўвацца ў вільготным асяроддзі.
вага
Нізкая шчыльнасць тытана і высокае суадносіны трываласці да вагі служаць яго адметнымі якасцямі. Дзякуючы гэтаму гэты метал з'яўляецца папулярным варыянтам для апрацоўкі на станках з ЧПУ і вытворчасці ў аэракасмічнай галіне і іншых галінах, дзе неабходна зніжэнне вагі без страты трываласці. Сталёвыя сплавы, наадварот, часта трывалыя і даўгавечныя, але цяжэйшыя. Яны з'яўляюцца ідэальным варыянтам для сітуацый, калі вага не з'яўляецца асноўным фактарам пры канструкцыі.
Механічныя ўласцівасці сталі супраць тытана
Матэрыялы звычайна выкарыстоўваюцца для розных ужыванняў, паколькі яны забяспечваюць жаданыя камбінацыі механічных уласцівасцей. Інжынеры павінны ўлічваць якасці матэрыялаў, паколькі яны маюць важнае значэнне для канструкцыйных прымяненняў. Характарыстыкі, пералічаныя ніжэй, будуць выкарыстаны для параўнання двух сплаваў.
- модуль пругкасці
- мяжа цякучасці пры расцяжэнні
- адноснае падаўжэнне
- Цвёрдасць
I. модуль пругкасці
Мерай гнуткасці матэрыялу з'яўляецца модуль пругкасці, які часта называюць модулем Юнга. Ён вызначае, наколькі лёгка матэрыял можна згінаць або дэфармаваць без пластычнай дэфармацыі, і часта з'яўляецца карысным паказчыкам агульнай пругкасці матэрыялу. Паколькі тытан мае адносна нізкі модуль пругкасці, ён, верагодна, хутка згінаецца і дэфармуецца. Той факт, што тытан забівае млыны і любіць прымаць сваю першапачатковую форму, з'яўляецца адной з прычын яго складанасці ў вытворчасці.
Наадварот, сталь лёгка апрацоўваецца і добра падыходзіць для такіх ужыванняў, як рэжучыя кромкі нажоў, бо яна будзе ламацца пад уздзеяннем расцяжэння, а не згінацца. Гэта тлумачыцца тым, што сталь мае значна большы модуль пругкасці, чым іншыя матэрыялы.
II. Мяжа цякучасці пры расцяжэнні
Аказваецца, што сталь, як правіла, мацнейшая за тытан, калі параўноўваць мяжу цякучасці сталі і тытана. Гэта абвяргае распаўсюджанае меркаванне, што тытан больш карысны, чым іншыя металы, і дэманструе найвышэйшую трываласць сталі. Нягледзячы на тое, што трываласць тытана не саступае сталі, ён з'яўляецца адным з самых трывалых металаў на адзінку масы, бо ён толькі ўдвая цяжэйшы.
З іншага боку, сталь з'яўляецца пераважным матэрыялам, калі важная агульная трываласць, бо некаторыя з яе сплаваў пераўзыходзяць усе іншыя металы па мяжы цякучасці. Сталь — найлепшы варыянт для канструктараў, якіх цікавіць толькі трываласць; аднак тытан — найлепшы варыянт для канструктараў, якіх цікавіць таксама трываласць на адзінку масы.
III. адноснае падаўжэнне
Пры выпрабаванні на расцяжэнне падаўжэнне пры разрыве разлічваецца шляхам дзялення пачатковай даўжыні выпрабавальнага ўзору на даўжыню непасрэдна перад разрывам, а затым памнажэння выніку на 100 для атрымання працэнта. Вялікае падаўжэнне пры разрыве паказвае, што матэрыял больш "расцягваецца" або, хутчэй за ўсё, будзе праяўляць большую пластычнасць перад разрывам.
Адным з такіх рэчываў, якія выцягваюцца амаль напалову перад разрывам, з'яўляецца тытан. Той факт, што тытан цягнецца і дэфармуецца, а не адколваецца, з'яўляецца яшчэ адным фактарам, які спрыяе яго цяжкасці ў апрацоўцы. Існуе мноства розных тыпаў сталі, але ўсе яны звычайна маюць нізкае падаўжэнне пры разрыве, што робіць іх больш трывалымі і больш схільнымі да далікатнага разбурэння пад уздзеяннем нагрузкі.
IV. Цвёрдасць
Цвёрдасць разглядаецца як адносная якасць, якая апісвае, як матэрыял рэагуе на такія ўздзеянні, як драпіны, ўвагнутасці і травленне, якія наносяцца на яго паверхню.
Для вызначэння цвёрдасці металу выкарыстоўваецца індэнтар. Нягледзячы на тое, што тытан трывалы, ён не такі трывалы, як сталь. Гэта не азначае, што тытан лёгка дэфармуецца.
З іншага боку, тытан утварае трывалае аксіднае пакрыццё, якое абараняе метал ад увагнутасцей. Сталь трывалая і не лёгка драпіцца. Дзякуючы гэтаму яе можна выкарыстоўваць у выпадках, калі метал знаходзіцца ў складаных умовах.
Агульныя сферы прымянення тытана
Тытан мае некалькі прымяненняў, пачынаючы ад вырабу тавараў паўсядзённага побыту і заканчваючы ваеннымі суднамі.
Дзякуючы выдатнай устойлівасці металу да карозіі, ён асабліва папулярны для вырабаў, якія будуць выкарыстоўвацца ў моцна каразійных умовах. Ён выкарыстоўваецца ў марской, нафтагазавай прамысловасці, а таксама ў спорце.
У гоначных аўтамабілях тытан часта выкарыстоўваецца ў якасці абароны кабіны дзякуючы сваёй трываласці і даўгавечнасці. Ён даказаў сваю высокую эфектыўнасць у стварэнні канструкцый з арэолам, якія адхіляюць смецце і абараняюць кіроўцу ў выпадку аварыі. Тытан - найлепшы метал, які варта выбраць, калі вам патрэбна нешта неверагодна трывалае і надзейнае, бо на працягу многіх гадоў ён выратаваў шмат жыццяў. Яшчэ адзін фактар, які робіць тытан такім папулярным выбарам для гоначных аўтамабіляў, - гэта тое, што ён вельмі лёгкі, улічваючы сваю трываласць. Гэтыя аўтамабілі павінны быць як мага лягчэйшымі, і адзіным металам, які можа забяспечыць адначасова выключную трываласць і мінімальную вагу, з'яўляецца тытан.
Акрамя таго, тытан шырока выкарыстоўваецца ў пратэзах. Гэты метал можна выкарыстоўваць у розных хірургічных працэдурах, бо ён добра прылягае да костак, асабліва пры замене суставаў. Дзякуючы высокай біясумяшчальнасці металу, яго таксама выкарыстоўваюць у імплантатах пальцаў ног, вочных і зубных імплантатах.
імплантацыя зубоў
Агульныя сферы прымянення сталі
Сталь — адзін з найбольш часта выкарыстоўваных будаўнічых матэрыялаў у свеце, які мае шырокае прымяненне ў машынабудаванні, будаўніцтве, аўтамабілебудаванні і сельскай гаспадарцы. Сталёвыя сплавы лёгка апрацоўваць, і іх можна ўзбагачаць іншымі металамі, каб набыць пэўныя якасці, якія робяць іх карыснымі для шырокага спектру прымянення. Паведамляецца, што сталь выкарыстоўваецца ў вытворчасці больш за палову ўсіх тавараў, што павінна даць вам добрае ўяўленне аб тым, як часта выкарыстоўваецца гэты металічны сплаў.
Нержавеючая сталь, сплаў сталі, які складаецца з жалеза, хрому і іншых элементаў, з'яўляецца адным з тыпаў сталі, якімі рэгулярна карыстаецца большасць людзей. Бутэлькі, патэльні, гаршкі і іншае кухоннае абсталяванне часта вырабляюцца з гэтага тыпу сталі, таму што ён найбольш устойлівы да іржы.
Кухонныя прыналежнасці
Акрамя таго, веласіпедныя рамы могуць быць выраблены са сталі або тытана. Сталь, як правіла, з'яўляецца лепшым выбарам для веласіпедных рам, бо яна больш даступная, трывалая і зручная ў яздзе. Нягледзячы на тое, што тытанавыя рамы часта лягчэйшыя за сталёвыя, яны не такія трывалыя.
Сталь мае высокую трываласць на расцяжэнне, параўнальную з тытанам, але яна больш энергаэфектыўная і, такім чынам, больш даступная ў вытворчасці.
Сталь — гэта металічны сплаў, які пранізвае ўсе аспекты жыцця людзей, у тым ліку халадзільнік, дзе вы захоўваеце ежу, і будынак, у якім вы жывяце.
Conclusion
Выбар паміж тытанам і сталі не такі просты, як здаецца на першы погляд. Перавага аддаецца аднаму з іх у залежнасці ад канкрэтных патрабаванняў канструкцыі. Перад прыняццем канчатковага рашэння рэкамендуецца азнаёміцца з ключавымі характарыстыкамі абодвух матэрыялаў.
