Pengenalan
Apabila pereka mempertimbangkan kekuatan dan ketahanan dalam reka bentuk mereka, keluli dan titanium sering menjadi bahan pertama yang terlintas di fikiran. Kedua-dua logam ini digunakan dalam beberapa aplikasi dan terdapat dalam pelbagai jenis aloi. Melainkan anda mengkaji ciri-ciri kimia dan strukturnya dengan teliti, perbezaan antara keluli dan titanium mungkin tidak dapat dilihat dengan segera.
Apa itu Titanium?
Titanium ialah logam nipis berwarna kelabu keperakan yang ringan, berketumpatan rendah dan berkekuatan tinggi. Ia juga tahan terhadap kakisan yang disebabkan oleh air masin, aqua regia dan klorin.
Bijih titanium
Aluminium, besi, dan beberapa unsur lain semuanya boleh dialoi dengan titanium.
Rintangan kakisan dan nisbah kekuatan-kepada-ketumpatan titanium dan aloi titanium menjadikannya sesuai untuk kegunaan dalam pelbagai industri, termasuk aeroangkasa, marin, perindustrian, pengguna dan seni bina.
Walaupun titanium sukar dimesin, pembuatan pengilangan CNC tetap merupakan teknologi pengeluaran pusingan yang berguna dan pantas untuk menghasilkan pelbagai komponen mesin titanium yang tepat. Titanium Gred 2 dan 5 adalah dua gred biasa yang boleh digunakan (Ti-6Al-4V).
Apakah Keluli?
Keluli merupakan salah satu aloi yang paling popular; ia biasanya merupakan aloi besi dengan sedikit karbon ditambah untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanannya terhadap keretakan. Keluli merupakan bahan yang tebal, keras, magnet dan tahan terhadap suhu tinggi; walau bagaimanapun, kebanyakan keluli mudah terhakis, yang ditangani oleh keluli tahan karat. Keluli sering digunakan dalam pembinaan, struktur, infrastruktur, pengangkutan, peralatan, peralatan elektrik dan kenderaan kerana kosnya yang murah, kekuatan tegangan yang tinggi dan kualiti kerjanya.
Banyak aloi keluli yang berbeza, seperti keluli 4130, keluli 4140, keluli A36, dan sebagainya, terhasil daripada kandungan karbon logam yang berubah-ubah dan kandungan unsur pengaloi lain, yang meningkatkan kualiti bahan dan memberikan setiap aloi ciri khasnya sendiri.
Perbezaan Antara Titanium dan Keluli.
Aplikasi ini menentukan sama ada keluli atau titanium harus digunakan. Untuk membantu pengenalpastian setiap logam, bahagian ini membandingkan ciri-ciri mekanikal dan kimia keluli dan titanium. Walau bagaimanapun, perbandingan terbaik logam-logam ini adalah berdasarkan jenis aloi yang berbeza dan bukannya maklumat generik. Berikut adalah perbezaan utama antara titanium dan keluli yang harus diambil kira untuk setiap aplikasi.
Komposisi Elemen
Apabila membandingkan titanium dengan keluli, susunan unsur merupakan perbezaan penting yang pertama. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, titanium ialah unsur yang wujud secara semula jadi dan boleh didapati dalam bentuk tulen dan aloi. Aloi titanium paling tipikal yang akan anda temui ialah Ti 6-4, aloi yang diperbuat daripada aluminium dan vanadium.
Sebaliknya, keluli tidak wujud dalam alam semula jadi. Besi dan karbon membentuk sebahagian besarnya, dengan pelbagai perkadaran unsur tambahan ditambah untuk mengubah kualiti mengikut penggunaan. Oleh itu, ciri-ciri teknikal keluli tidak dapat ditemui. Untuk mendapatkan maklumat yang lebih khusus, anda perlu menyebut aloi tersebut, seperti keluli tahan karat, keluli karbon tinggi, atau aloi tertentu seperti 4130, 4140, atau A36.
Rintangan kakisan
Keluli kurang tahan kakisan dan karat berbanding titanium. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa variasi aloi keluli dan logam yang menunjukkan rintangan karat yang luar biasa. Keluli mempunyai kecenderungan yang lebih tinggi untuk berkarat disebabkan oleh besi yang terkandung di dalamnya, namun terdapat banyak aloi keluli lain yang mengandungi logam lain yang mempunyai rintangan kakisan yang baik. Disebabkan kandungan kromiumnya yang sangat tinggi, keluli tahan karat adalah pilihan terbaik dari segi rintangan karat.
Sebaliknya, titanium tulen mempunyai ketahanan yang luar biasa terhadap karat dan kakisan, terutamanya daripada cecair. Inilah sebabnya mengapa logam ini kerap digunakan dalam pembinaan kapal kerana ia boleh menahan asid, bahan kimia, dan juga air laut. Walau bagaimanapun, ia sukar ditemui dan lebih sukar untuk menghasilkan titanium tulen.
Oleh kerana aloi titanium mengandungi logam campuran lain, banyak komponen dan benda yang diperbuat daripada titanium sebenarnya terdiri daripada aloi titanium, yang tidak selalunya tahan sepenuhnya terhadap karat dan kakisan. Walau bagaimanapun, aloi titanium terus menawarkan rintangan yang lebih besar terhadap karat dan kakisan berbanding aloi logam lain, menjadikannya pilihan popular untuk barang yang akan digunakan dalam persekitaran lembap.
Berat
Ketumpatan rendah Titanium dan nisbah kekuatan-ke-berat yang kuat menjadi ciri khasnya. Oleh kerana itu, logam ini merupakan pilihan popular untuk pemesinan dan pembuatan CNC dalam sektor aeroangkasa dan bidang lain di mana pengurangan berat tanpa kehilangan kekuatan diperlukan. Sebaliknya, aloi keluli selalunya kuat dan tahan lama tetapi lebih berat. Ia merupakan pilihan ideal untuk situasi di mana berat bukan pertimbangan reka bentuk utama.
Sifat Mekanikal Keluli vs Titanium
Bahan biasanya digunakan untuk pelbagai aplikasi kerana ia memberikan kombinasi sifat mekanikal yang diingini. Jurutera mesti mempertimbangkan kualiti bahan kerana ia penting untuk aplikasi struktur. Ciri-ciri yang disenaraikan di bawah akan digunakan untuk membandingkan kedua-dua aloi.
- modulus keanjalan
- kekuatan alah tegangan
- pemanjangan
- Kekerasan
I. modulus keanjalan
Ukuran fleksibiliti sesuatu bahan ialah modulus keanjalan, yang sering dikenali sebagai modulus Young. Ia menentukan betapa mudahnya sesuatu bahan boleh dibengkokkan atau dilengkungkan tanpa mengalami ubah bentuk plastik dan selalunya merupakan petunjuk berguna bagi tindak balas elastik umum sesuatu bahan. Memandangkan titanium mempunyai modulus elastik yang agak rendah, ia berkemungkinan akan membengkok dan berubah bentuk dengan cepat. Hakikat bahawa titanium menyumbat kilang dan suka mengambil bentuk asalnya adalah salah satu sebab ia mencabar untuk dihasilkan.
Sebaliknya, keluli boleh dimesin dengan mudah dan sangat sesuai untuk aplikasi seperti mata pisau kerana ia akan hancur di bawah tegangan dan bukannya dibengkokkan. Ini kerana keluli mempunyai modulus elastik yang jauh lebih besar daripada bahan lain.
II. Kekuatan hasil tegangan
Ternyata keluli secara amnya lebih kuat daripada titanium apabila membandingkan kekuatan alah tegangan keluli dan titanium. Ini menyangkal kepercayaan meluas bahawa titanium lebih berguna daripada logam lain dan menunjukkan kekuatan keluli yang unggul. Walaupun mempunyai kekuatan yang hanya setanding dengan keluli, titanium adalah salah satu logam terkuat bagi setiap unit jisim kerana ia hanya separuh beratnya.
Sebaliknya, keluli adalah bahan pilihan apabila kekuatan keseluruhan menjadi perhatian kerana sesetengah aloinya mengatasi semua logam lain dari segi kekuatan alah. Keluli adalah pilihan terbaik untuk pereka yang hanya mementingkan kekuatan; walau bagaimanapun, titanium adalah pilihan terbaik untuk pereka yang juga berminat dengan kekuatan per unit jisim.
III. pemanjangan
Dalam ujian tegangan, pemanjangan semasa putus dikira dengan membahagikan panjang permulaan spesimen ujian dengan panjang sejurus sebelum patah, kemudian mendarabkan hasilnya dengan 100 untuk mendapatkan peratusan. Pemanjangan semasa putus yang besar menunjukkan bahawa bahan "meregang" lebih banyak, atau lebih cenderung menunjukkan sifat mulur yang lebih besar sebelum patah.
Satu bahan yang memanjang hampir separuh panjangnya sebelum patah ialah titanium. Hakikat bahawa titanium menarik dan berubah bentuk dan bukannya terkelupas merupakan faktor lain yang menyumbang kepada kesukarannya untuk dimesin. Terdapat banyak jenis keluli yang berbeza, tetapi semuanya biasanya mempunyai pemanjangan yang rendah semasa putus, menjadikannya lebih keras dan lebih cenderung untuk patah rapuh apabila berada di bawah tekanan.
IV. Kekerasan
Kekerasan dianggap sebagai kualiti relatif yang menggambarkan bagaimana sesuatu bahan bertindak balas terhadap hentaman seperti calar, penyok, dan etsa yang dikenakan pada permukaannya.
Peranti indentor digunakan untuk menentukan kekerasan logam. Walaupun titanium tahan lasak, ia tidak sekuat keluli. Ini tidak bermakna titanium mudah berubah bentuk.
Sebaliknya, titanium menghasilkan salutan oksida yang kuat yang melindungi logam daripada kemek. Keluli adalah tahan lasak dan tidak mudah patah. Oleh kerana itu, ia boleh digunakan untuk aplikasi yang memerlukan pendedahan kepada keadaan yang mencabar.
Aplikasi Biasa Titanium
Terdapat beberapa aplikasi untuk titanium, daripada barangan harian hinggalah kapal tentera.
Disebabkan rintangan kakisan yang sangat baik oleh logam ini, ia amat disukai untuk barangan yang akan digunakan dalam keadaan menghakis yang teruk. Ia digunakan dalam industri maritim, minyak dan gas, serta dalam sukan.
Dalam kereta lumba, titanium kerap digunakan sebagai pelindung kokpit kerana ketahanan dan kekuatannya. Ia telah terbukti sangat berjaya dalam menghasilkan struktur halo yang memesongkan serpihan dan melindungi pemandu sekiranya berlaku kemalangan. Titanium adalah logam terbaik untuk dipilih jika anda memerlukan sesuatu yang sangat tahan lama dan boleh dipercayai kerana ia telah menyelamatkan banyak nyawa selama ini. Faktor lain yang menjadikan titanium pilihan yang popular untuk kenderaan lumba ialah hakikat bahawa ia sangat ringan memandangkan kekuatannya. Kereta ini perlu seringan mungkin, dan satu-satunya logam yang boleh memberikan kekuatan luar biasa dan berat minimum pada masa yang sama ialah titanium.
Tambahan pula, titanium biasanya digunakan dalam prostesis. Pelbagai prosedur pembedahan boleh menggunakan logam ini kerana ia melekat dengan baik pada tulang, terutamanya dalam penggantian sendi. Disebabkan biokompatibiliti logam yang kuat, ia juga digunakan dalam implan jari kaki, implan mata dan implan pergigian.
implan pergigian
Aplikasi Biasa Keluli
Keluli merupakan salah satu bahan binaan yang paling kerap digunakan di dunia dan mempunyai banyak kegunaan dalam kejuruteraan, pembinaan, pembuatan automotif dan pertanian. Aloi keluli mudah digunakan dan boleh ditambah dengan logam lain untuk menghasilkan kualiti tertentu yang menjadikannya berguna untuk pelbagai aplikasi. Keluli dilaporkan digunakan dalam pengeluaran lebih separuh daripada semua barangan, yang sepatutnya memberi anda petunjuk yang baik tentang kekerapan aloi logam ini digunakan.
Keluli tahan karat, aloi keluli yang diperbuat daripada besi, kromium dan unsur-unsur lain, merupakan salah satu jenis keluli yang digunakan oleh kebanyakan orang secara tetap. Botol, kuali, periuk dan peralatan memasak lain sering diperbuat daripada jenis keluli tersebut kerana ia paling tahan karat.
Dapur
Selain itu, rangka basikal boleh diperbuat daripada keluli atau titanium. Keluli biasanya merupakan pilihan yang lebih baik untuk rangka basikal kerana ia lebih berpatutan, lebih kuat dan selesa untuk ditunggang. Walaupun selalunya lebih ringan daripada rangka keluli, rangka titanium tidak begitu tahan lama.
Keluli mempunyai kekuatan tegangan yang tinggi setanding dengan titanium, tetapi ia lebih cekap tenaga dan oleh itu lebih berpatutan untuk dihasilkan.
Keluli ialah aloi logam yang meresap ke dalam setiap aspek kehidupan manusia, termasuk peti sejuk tempat anda menyimpan makanan dan struktur tempat anda berada.
Kesimpulan
Keputusan untuk memilih titanium atau keluli tidaklah semudah yang disangka pada mulanya. Salah satu daripadanya adalah lebih disukai bergantung pada keperluan reka bentuk tertentu. Adalah dinasihatkan untuk mengetahui ciri-ciri utama kedua-dua bahan sebelum membuat keputusan muktamad anda.
