Сталь или титан что прочнее: «Что легче — сталь или титан? ?» – Яндекс.Кью

Твердость считается относительной величиной, которая относится к тому, как материал реагирует на царапины, вмятины, травления и другие удары, наносимые на его поверхность. Твердость металла измеряется с помощью индентора. Титан тверд, но не достигает уровня стали. Это не означает, что титан легко деформируется. Напротив, титан образует твердый слой диоксида, который защищает металл от царапин. Сталь твердая и не царапается. Это делает его подходящим для применений, требующих воздействия суровых условий.

Сравнение стали с титаном — лучший способ определить лучший материал для проекта. Однако важно понимать, что выбор материала между сталью и титаном зависит от конкретной области применения.

Различия между титаном и сталью можно объяснить различными аспектами, такими как механические свойства. Эти различия позволяют лучше понять каждый металл.

Ссылки на связанные источники:

Нержавеющая сталь 18/10 VS Нержавеющая сталь 18/8: в чем различия

Алюминий против нержавеющей стали: в чем разница?

Углеродистая сталь и нержавеющая сталь: в чем разница?

Нержавеющая сталь 304 и 316: в чем разница?

Нержавеющая сталь 420 и нержавеющая сталь 430: в чем разница?

Хирургическая сталь и нержавеющая сталь: в чем разница?

Рошиндустри специализируется на высоком качестве Быстрое прототипирование, быстрый мелкосерийное производство и крупносерийное производство. Услуги быстрого прототипа, которые мы предоставляем, — это профессиональный инжиниринг, Обработка CNC включая фрезерные и токарные станки с ЧПУ, Изготовление листового металла или прототипирование листового металла, Умрите литье, металлическое тиснение, Вакуумное литье, 3D печать, SLA, Изготовление прототипов методом экструзии пластика и алюминия, Быстрая оснастка, Быстрое литье под давлением, Обработка поверхности закончить услуги и другие услуги быстрого прототипирования Китая, пожалуйста свяжитесь с нами прямо сейчас.

4.9 / 5 ( 24 голосов )

Титан. Оправдывает ли металл свое имя? | Техника и Интернет

А сплавы титана по этому показателю вышли на одно из первых мест среди металлических конструкционных материалов.

В наибольшей степени заинтересована в применении титана и его сплавов авиация. Это реактивные двигатели, роторы турбин, детали фюзеляжа, вплоть до таких простейших, как болты и гайки. Сопла газотурбинных авиадвигателей изготавливают из чистого титана, а клапаны, втулки, уплотнения — из его сплавов. Применение последних вместо алюминиевых позволяет снизить массу самолета на 20%.

Титан важен и в автомобилестроении. Из титана и его сплавов изготавливают клапаны, подвески, соединительные тяги, шатуны. Титановые шатуны намного легче стальных, поэтому подвергаются меньшим инерционным нагрузкам, а это позволяет увеличить число оборотов и мощность двигателя. Перспективно применение титана вместо стали при изготовлении рам и других ответственных деталей грузовых автомобилей.

Использование титановых сплавов на железнодорожном транспорте также позволит увеличить полезную грузоподъемность, снизить расход горючего, повысить срок службы, надежность транспортных средств, что в конечном итоге приведет к существенной экономии.

Преимущества титана и его сплавов особенно ярко проявляются при изготовлении из них деталей, вращающихся с большой скоростью: роторов турбин, центрифуг, гироскопов и др. Возможна ситуация, когда запас прочности стали не позволит выдержать значительные нагрузки, возникающие под действием центробежных сил.

Простое увеличение толщины деталей ничего не дает — с увеличением толщины возрастает и масса детали, а, значит, и действие центробежных сил. Необходим материал с большей удельной прочностью, например, тот же титан. Так стальной ротор компрессора реактивного двигателя разрушается при 17 тыс. об/мин, в то время как такой же ротор, но из титана, выдерживает 25 тыс. об/мин.

Многие металлы и сплавы обладают способностью переходить в пассивное состояние по отношению к коррозионной среде, что связывают с образованием на их поверхности защитных пленок, чаще всего оксидных. Особой склонностью к возникновению пассивного состояния обладают титан, алюминий и хром.

Титан по своим химическим свойствам вполне соответствует данному имени. Он чрезвычайно прочен, термостоек, хорошо противостоит действию агрессивных жидкостей. На него не действует ни азотная кислота, ни «царская водка» (смесь азотной и соляной кислот).

Коррозионную стойкость титана в сильных кислотах, не обладающих окислительной активностью, можно улучшить легированием благородными металлами, например, палладием. Небольшая, до 1%, добавка палладия делает титан стойким и к другим минеральным кислотам — серной и соляной.

Благородные металлы образуют на поверхности титана активные катодные участки, которые способствуют его самопассивации в растворах агрессивных веществ. При этом даже не надо сплавлять титан с палладием. Для пассивации титана достаточно подвергнуть его ионной бомбардировке ионами палладия, и он с минимальным расходом благородного металла станет пассивным уже через несколько минут.

Итак, титан вполне оправдывает свое имя — синоним стойкости и прочности. Этот металл ждет большое будущее.

Что лучше титан или нержавеющая сталь. Какой металл считается самым прочным

Сегодня часы выполняют роль незаменимого аксессуара каждого современного человека, с помощью которого можно выгодно подчеркнуть свой высокий статус, а также выделиться из серой массы. Поэтому весьма важно подходить к выбору наилучшего варианта. Особой популярностью характеризуются часы из титана и стали через отличные эксплуатационные характеристики.

Стальные часы

Часы из нержавеющей стали – наиболее распространенные. Массовое и сравнительно недорогое производство этого материала позволяет предлагать часы в широком ценовом диапазоне. Инертность стали защищает корпус и детали механизма часов от окисления и «старения». Сталь отличается повышенной вязкостью, которая дает устойчивость к внешним повреждениям: при ударе стальные часы не раскалываются и не трескаются. Формул стальных сплавов довольно много, лучшая в плане прочности сталь, используемая для изготовления корпуса часов, – низкоуглеродистая 316L.

Преимущества:

• ударопрочность;
• неприхотливость в эксплуатации;
• соотношение качества и цены;
• устойчивость к износу;
• при появлении царапин возможность легко восстановить внешний вид при помощи полировки.

Недостатки:

Титановые часы

Титан в часовом производстве

Трудоемкость процесса добычи, переработки титановой руды. Дороговизна производства черновых заготовок – технология предполагает плавление титана при высоких температурах и литье в вакууме. Сложности механической обработки изделия, ввиду высокой прочности титана. Все это существенно сказывается на стоимости конечного изделия, и до конца 20-го века считалось не рентабельным использование титана в изготовлении часов.

Но как случалось не раз «ход делу» задали военные. В конце 80-хпрошлого века, для войск немецкого бундесвера, фирмой IWC были выпущены часы в титановом корпусе – Ocean Bund.

Данные модели и сейчас пользуются широким спросом у коллекционеров, особенно вариант «Водолаз – сапер» (нем. Minentaucher). Разрабатывались они для подводных минеров, поэтому наряду с требованиями по точности, противоударности, водозащите, предполагалось, что часы должны быть легкими,стойкими к морской воде, не восприимчивыми к воздествию магнитных полей. Этим требованиям идеально соответствовал титан. Стоит отметить, еще в 1978 благодаря марке IWC появились титановые часы Porsche Design Compass Watch созданные совместно с внуком знаменитого Порше – дизайнером Фердинандом Александром. С 1982 начали

выпускаться первые серийные титановые часы Ocean 2000 от IWC. Предназначались дайверам, имели водозащиту 2000 метров и так же разрабатывались совместно с Порше.

Впоследствии, титан уверенно закрепился как один из материалов для изготовления корпусов и браслетов часов, и стал использоваться многими производителями. В часпроме титан пользуется популярностью еще и потому, что абсолютно не вызывает аллергии.

Вследствие низкой теплопроводности (в 13 раз ниже теплопроводности аллюминия) титановые часы теплые и не вызывают у владельца дискомфорта даже в холодное время года. Из титановых сплавов сначала делали только некоторые детали часового механизма, позже – браслеты и корпус. Такие сплавы отличаются абсолютной инертностью, т.е. они не взаимодействуют с другими веществами, не ржавеют и не меняют цвет. Более того, титановые сплавы не реагируют на магнитное воздействие, что обеспечивает более точный ход, необходимый для профессиональных хронографов. Также титан считается самым безопасным металлом, сплавы с ним в отличие от нержавеющей стали не вызывают аллергических реакций.

Преимущества:

• в сплавах титан в 5 раз прочнее стали;
• выдерживает давление в 1000 Мпа;
• малый вес;
• 100% устойчивость к коррозии;
• на титане менее заметны царапины, хотя появляются они легче, чем на стали;
• гипоаллергенность;
• более точный ход.

Недостатки:

• пластичность;
• высокая стоимость;
• опасность «срастания» крышки с корпусом из-за склонности к диффузии, то есть крышку необходимо периодически открывать;
• сложный уход.

Титановые соединения и часы

Рассматривая титан в производстве часов, стоит упомянуть и о соединениях — карбид и нитрид титана.

Карбид титана используется в качестве напыления часов. Данное покрытие имеет благородный черный цвет и достаточно устойчиво к истиранию. Напыление нитридом по цвету схоже с золотом. Может использоваться самостоятельно, и в качестве промежуточного слоя между основой корпуса и наносимой на него позолотой. Это удешевляет производство, ввиду того, что подобное покрытие дешевле золота. При истирании же верхнего слоя, изъян на корпусе менее заметен. Если н.титана наносится на корпус из латуни (металл относительно мягкий) — это дополнительно делает покрытие более износостойким.

Сравнение материалов

Титановые часы являются незаменимым устройством для всех любителей активного образа жизни, так как их технические характеристики позволяют использовать их в самых неблагоприятных средах. Их основным качеством можно назвать исключительную прочность. Титановый сплав по своей структуре достаточно пластичен, что позволяет не бояться чрезмерных повреждений связанных с сильными ударами корпуса о твердую поверхность.

Титан в отличие от стали изначально обладает гипоаллергенными свойствами и не требует, каких либо мер по предотвращению соприкосновения поверхности часов с кожей.

Еще одно свойство титана – низкая теплопроводность. На практике это означает, что, нагревшись от руки со временем, наручные титановые часы будут сохранять комфортную для человека температуру. И это несмотря на любые перепады температуры на улице. Можно купить титановые часы и не беспокоиться за свои ощущения ни летом, ни зимой во время путешествий по самым экзотическим местам. Они не подведут.

Ну и, наконец, еще одно немаловажное свойство титановых часов – легкость. Титановые часы зачастую выглядят практически как стальные. Но при этом их вес отличается на порядок. При длительном использовании это может оказаться важным и очень удобным качеством.

Стоит ли переплачивать за титан? Плюсы титана – он легче стали, не обладает аллергическим действием и, действительно, на нем менее заметны царапины (за исключением полированных поверхностей). А решение принимать Вам! 😀

Граф

Сейчас ищу часы. Иногда встречаются модели с одинаковыми механизмами и дизайном, но одна – в стали, а другая – титановая. Последняя обычно процентов на 20 дороже. Я вот и думаю, стоит ли переплачивать за титан? Обычный титан легко царапается (легче чем обычная сталь). Поэтому для титана часто применяют всяческие хитрые покрытия, которые, однако, со временем могут вполне стереться. В целом, по ощущениям, когда я держу в руке часы из титана, то впечатление такое, что часы сделаны из пластмассы.

Аноним

глядя на свои стальные часы довольно сложно будет выдавить из себя, что сталь царапается меньше всего — в смысле это сложно назвать словом меньше… точнее сказать все остальное царапается еще больше.

И титановые и стальные часы, которые прошли через мои руки, царапались примерно одинаково, то для себя давно уже решил – никаких полированных до блеска поверхностей в часах на каждый день и для отдыха. только матовые. На самом деле «матовость» (по крайней мере, стандартная) царапается даже лучше, чем

«полированность». Кстати, на некоторых ножах делают покрытие stonewash, специально «царапая» их таким образом, что потом другие царапины не особо и заметны.

Мария

Примерно одну ценовую нишу со стальными часами занимают часы с корпусами из титана. Этот металл назван «крылатым», т. к. он активно применяется в авиации и ракетостроении благодаря малому весу и высокой прочности. Сам титан достаточно хрупок, и для изготовления часов используют сплавы титана, которые более пластичны. Титан, как и сталь, не требует покрытий, он гипоаллергенен, не вызывает кожных заболеваний. Часы из титана имеют два преимущества перед стальными: они очень легкие и как бы «теплые» на ощупь. Последнее ощущение возникает из-за того, что титан обладает низкой теплопроводностью. Большинство часов из титана имеют специфический матовый серый цвет, но некоторые производители делают корпуса из полированного титана, и тогда получается интересное сочетание: часы внешне выглядят как стальные, но почти ничего не весят. Едва ли не единственный недостаток часов из титана в том, что на них легко появляются небольшие поверхностные царапины. Помимо малого веса и низкой теплопроводности титан обладает и еще одним интересным свойством: если сжать между собой два куска титана, то они могут «свариться». Поэтому часы с титановым корпусом и титановой задней крышкой необходимо иногда открывать, иначе крышка может «прирасти» к корпусу.

Выводы

Стальные часы

Особой популярностью и востребованностью пользуются стальные часы через доступную цену. Это можно объяснить низкой себестоимостью материала, а также оборудование для производства часов. Поэтому на рынке представлен широкий ассортимент различных вариантов стальных часов, что относятся к бюджетному варианту.

Среди преимуществ стальных часов можно выделить:

• Устойчивость к механическому воздействию.
• Простота и легкость при эксплуатации.
• Низкая цена соответствует хорошему качеству часов.
• Длительный эксплуатационный срок.
• Способом полировки можно легко восстановить мелкие недостатки на металлическом корпусе.

Кроме преимуществ стальные часы также имеют недостатки, среди которых можно выделить:

• Большой вес.
• Бюджетный вариант часов, что не способен подчеркнуть высокий статус в обществе.

Титановые часы

Во многих промышленных сферах используют титан через свои отличные эксплуатационные характеристики. Сегодня также с этого прочного и надежного материала изготавливают мужские наручные часы.

Среди преимуществ титановых часов можно выделить:

• В первую очередь стоит выделить обеспечения точного хода часов через уникальную способность титана реагировать на магнитное поле.
• Кроме того, титан считается экологически чистым и безопасным для организма человека. Материал не вызывает аллергических реакций и других раздражений на коже.
• Также стоит выделить невероятную прочность титана. Это позволяет создавать ударопрочные часы, что не боятся механического воздействия.
• Кроме того, титан также выдерживает высокое давление и характеризуется малым весом по сравнению со сталью.
• Также титан характеризуется отличной устойчивостью к негативному воздействию факторов внешней среды. Иными словами корпус таких часов не боится влаги. Высокая цена титановых часов и потребность в особом уходе является главным недостатком титановых часов.

Титан был открыт в конце XVIII века независимыми учеными из Англии и Германии. В периодической таблице элементов Д.И. Менделеева расположился в 4 группе с атомным номером 22. Довольно продолжительное время ученые не видели в титане никаких перспектив, поскольку он был очень хрупким. Но в 1925 году голландские ученые И. де Бур и А. Ван Аркель в лаборатории смогли получить чистый титан, который стал настоящим прорывом во всех отраслях.

Свойства титана

Чистый титан оказался невероятно технологическим. Он обладает пластичностью, малой плотностью, высокой удельной прочностью, коррозийной стойкостью, а также прочностью при воздействии на него высоких температур. Титан в два раза прочнее стали и в шесть раз прочнее . В сверхзвуковой авиации титан незаменим. Ведь на высоте 20 км развивает скорость, превышающую скорость звука в три раза. При этом температура корпуса самолета накаляется до 300оС. Такие условия выдерживают лишь титановые сплавы.

Титановая стружка пожароопасная, а титановая пыль вообще может взорваться. При взрыве температура вспышки может достигать 400оС.

Самый прочный на планете

Титан настолько легкий и прочный, что из его сплавов изготавливают корпуса самолетов и подводных лодок, бронежилеты и броню танков, а также применяют в ядерной технике. Еще одно замечательное свойство данного металла заключается в его пассивном воздействии на живые ткани. Только из делают остеопротезы. Из некоторых соединений титана изготавливают полудрагоценные камни и ювелирные украшения.

Химическая промышленность также не оставила титан без внимания. Во многих агрессивных средах металл не поддается коррозии. Диоксид титана используется для изготовления белой краски, при производстве пластика и бумаги, а также в качестве пищевой добавки Е171.

В шкале твердости металлов титан уступает лишь платиновым металлам и вольфраму.

Распространение и запасы

Титан довольно распространенный металл. В по этому показателю он занимает десятое место. В земной коре содержится порядка 0,57% титана. На данный момент ученым известно свыше ста минералов, в которых содержится металл. Его месторождения разбросаны практически по всему миру. Добычей титана занимаются в Китае, ЮАР, России, Украине, Индии и Японии.

Прогресс

Уже несколько лет ученые проводят исследования над новым металлом, который был назван «ликвид-металл». Данное изобретение метит на звание нового, самого прочного метала на планете. Но пока еще в твердом виде он не получен.

С детских лет мы знаем, что самый прочный металл — это сталь. Все железное у нас ассоциируется ней.

Железный человек, железная леди, стальной характер. Произнося эти фразы, мы подразумеваем невероятную прочность, силу, твердость.

Продолжительное время в производстве и вооружении основным материалом была сталь. Но сталь — не металл. Если точнее, то не совсем чистый металл. Это с углеродом, в котором присутствуют и другие металлические добавки. Применяя добавки, т.е. изменяют ее свойства. После этого она подвергается обработке. Сталеварение — это целая наука.

Самый прочный металл получается при введении в сталь соответствующих лигатур. Это может быть хром, который придает и жаростойкость, никель, делающий сталь твердой и эластичной и т.д.

По некоторым позициям сталь начал вытеснять алюминий. Время шло, росли скорости. Не выдерживал и алюминий. Пришлось обратиться к титану.

Да-да, ведь титан — самый прочный металл. Для придания стали высоких прочностных характеристик в нее начали добавлять титан.

Его открыли в XVIII веке. Из-за хрупкости его применить было невозможно. Со временем, получив чистый титан, инженеры и конструкторы заинтересовались его высокой удельной прочностью, малой плотностью, стойкостью к коррозии и высоким температурам. Его физическая крепость превосходит прочность железа в несколько раз.

Инженеры стали добавлять титан в сталь. Получился самый прочный металл, который нашел применение в среде сверхвысоких температур. На то время их не выдерживал ни один другой сплав.

Если представить самолет, который летит в три раза быстрее, чем можно представить, как разогревается обшивочный металл. Листовой металл обшивки самолета в таких условиях разогревается до +3000С.

Сегодня титан применяют неограниченно во всех сферах производства. Это медицина, авиастроение, производство кораблей.

Со всей очевидностью можно сказать, что в скором будущем титану придется подвинуться.

Учеными из США, в лабораториях Техасского университета в городе Остин, открыт самого тонкого и самого прочного материала на Земле. Назвали его — графен.

Вообразите себе пластину, толщина которой равна толщине одного атома. Но такая пластина прочнее алмаза и в сто раз лучше пропускает электрический ток, чем компьютерные чипы из кремния.

Графен — материал с поражающими свойствами. Он скоро покинет лаборатории и по праву займет свое место среди самых прочных материалов Вселенной.

Даже невозможно себе представить, что нескольких граммов графена будет достаточно, чтобы покрыть поле для игры в футбол. Вот это металл. Трубы из такого материала можно будет укладывать вручную без применения подъемно-транспортных механизмов.

Графен, как и алмаз — это чистейший углерод. Его гибкость поражает. Такой материал легко сгибается, прекрасно складывается и отлично сворачивается в рулон.

К нему уже начали присматриваться производители сенсорных экранов, солнечных батарей, сотовых телефонов, и, наконец, суперскоростных компьютерных чипов.

Изготовление доспехов начинается не с того момента, когда мастер начнет выгибать пластины или клепать кольца, а с выбора металла. Если быть точными — с его производства. Ни в старину, когда кузнецы только учились производить доспехи, так интересующие нас сегодня, ни теперь без стали не обойтись. На современном рынке распространено несколько вариантов, которые мы и рассмотрим.

Итак, допустим, у нас нет кричного железа, настоящего горна и возможности выплавить металл из руды самостоятельно. В такой ситуации находятся, скажем без преувеличения, все. И, хотя все решают эту проблему по-своему, выбор материалов у них не так уж велик.

Эти материалы довольно легко перечислить — чем мы и займемся. Сталь Ст3 — самое типичное и простое, из чего можно сделать свой комплекc. Она отличается от стали, которая была в распоряжении кузнецов в старину, хотя бы тем, что эта сталь — заводская, и ее состав, конечно, стандартен, где бы вы ни закупались. Это обычно листы толщиной около миллиметра. Если сталь толще, то доспехи будут слишком тяжелы, если тоньше — недостаточно прочны. Современная сталь прочнее средневековой, ее можно довольно легко выбивать, придавать любую форму, и в результате получаются хорошие доспехи — конечно, если материал окажется в руках опытного мастера. Эта сталь по качеству выше, чем была в распоряжении мастеров когда-то, но в целом она вполне подходит для создания доспехов. Она более прочная, по-другому обрабатывается, однако это самый близкий к аутентичному материал из легко доступных на рынке.

Средний вес комплекта доспехов из стали Ст3 составляет 20-25 килограммов, иногда может доходить до 30. Конечно, легко двигаться в них можно только при наличии навыка, но любой, кто тренировался более-менее регулярно, знает, как этот навык достигается. Кроме стали этой распространенной марки, существуют и другие варианты. Например, в Средневековье был совершенно неизвестен титан, однако современные реконструкторы доспехи из него делают, и довольно успешно. Разумеется, речь идет не о титане в чистом виде, а о сложном сплаве с титаном. Титановый сплав более углеродист, чем сталь, он прочнее и легче, не мнется от ударов и проще обрабатывается, поэтому доспехи из него можно изготовить быстрее. Прочность сплава такова, что из него можно делать пластины толщиной менее миллиметра — примерно 0,8. Меньшая толщина влечет за собой существенно меньший вес, который боец понесет на своих плечах, когда выйдет на ристалище. Так, «титановый» комплекc в среднем весит около 15 килограммов, а самый тяжелый — до 20, нижнего предела для обычного доспеха. Например, латные рукавицы за счет использования этого сплава теряют около 30 процентов своего обычного веса, корпусная защита одной и той же модели вместо 20 может весить 12 килограммов.

Наконец, зачастую доспехи создаются из нержавеющей стали — сплава, который не поддается коррозии. В целом характеристики такого доспеха будут такими же, как у доспехов из СТ3, однако владелец избавлен от необходимости постоянно чистить заржавевший от росы или дождя доспех. Таким образом, «нержавеющие» доспехи проще в уходе, но вот их историчность некоторыми ставится под сомнение из-за того, что настоящий аутентичный доспех просто обязан ржаветь. Современные правила не запрещают использование нержавеющих сталей при изготовлении комплектов защитного снаряжения, но правильность их использования с точки зрения исторической реконструкции средневековья остается спорным вопросом.

Титан или сталь?

Очень популярный вопрос, который мучает многих: «Какие клапана купить: стальные или титановые». В этой статье мы постараемся помочь вам определиться с выбором.

В чем же отличия титановых и стальных клапанов, и почему нет победителя в общем зачете?

Масса клапана .

Титановый клапан кроссового мотоцикла (14 грамм)

Первое отличие, которое бросается в глаза — это масса клапана. Титановый клапан при одинаковых размерах значительно легче свое стального брата. Пружина быстрее закроет клапан, масса которого меньше, по этому, чем меньше вес клапана, тем выше можно поднять планку максимальных оборотов с меньшим риском догнать клапан поршнем. При этом снижается нагрузка на ГРМ в целом, это дает некоторую прибавку к мощности за счет небольшого увеличения КПД. Например: практически на всех современных кроссовых мотоциклах и мотоциклах для кольцевых гонок используется титановые клапана.

Стальные клапана при том же размере имеют больший вес, поэтому с ними используются более жесткие пружины. При недостаточной жесткости пружин растет вероятность удара клапанов поршнем при работе двигателя на высоких оборотах. Жесткость пружин и больший вес клапанов создают повышенную нагрузку на ГРМ. Даже на маленьких двигателях кроссовых мотоциклов с объемом 125куб.см. со стальными клапанами используются достаточно жесткие, и даже двойные пружины.

Износостойкость.

Титановые сплавы сильно уступают стали, когда речь идет об износостойкости. Плохие антифрикционные свойства титана обусловлены налипанием титана на многие материалы и его взаимодействием с азотом и водородом при высоких температурах, из-за которых верхний слой становится хрупким и выкрашивается в процессе эксплуатации.

Разработанное в нашей мастерской многослойное защитное покрытие тарелки титанового клапана

Для улучшения антифрикционных свойств, повышения износостойкости и защиты от внешней среды титановые клапана покрывают защитными покрытиями различных типов. Толщина таких покрытий, в зависимости от типа, варьируется от нескольких тысячных до сотых миллиметра. Это делает невозможным притирку клапана к седлу с целью герметизации камеры сгорания, т.к. во время притирки неизбежно будет повреждено защитное покрытие, и клапан быстро «провалится» в седло. Поэтому при установке титановых клапанов предъявляются повышенные требования к форме, чистоте фасок на седлах и их соосности относительно направляющей втулки.

Износостойкость и антифрикционные свойства стали на порядок выше, чем у титана, но значительно ниже, чем у защитных покрытий, которыми покрыт титановый клапан. При этом износостойкость фаски стального клапана сохраняется по всей толщине тарелки, а фаска титанового клапана сохраняет свои свойства и параметры ровно до тех пор, пока держится защитное покрытие.

Теплопроводность, коэффициент расширения и тепловой зазор

Теплопроводность и стойкость к высоким температурам у титановых сплавов ниже, чем у жаропрочных сталей. Охлаждение тарелки клапана играет еще более важную роль при использовании титановых клапанов. Именно по этому с титановыми клапанами рекомендуется использовать бронзовые седла клапанов, которые лучше отводят тепло от горячей тарелки клапана.

Коэффициент расширения титана намного меньше чем у стали. При использовании титановых клапанов допускается меньший тепловой зазор между направляющей втулкой и клапаном, чем при использовании стальных клапанов. Это положительно сказывается на точности посадки клапана в седло, что увеличивает ресурс пары седло-клапан.

Стоимость клапана и ремонта

В среднем титановые клапана дороже стальных. Во первых, потому что титан гораздо дороже в производстве чем сталь. Во вторых при производстве титановых клапанов необходимы дополнительные этапы производства (нанесение покрытий). И наконец- маркетинг.

Хотя порой можно встретить стальные клапана стоимость которых соизмерима с титановыми. Чаще такая картина наблюдается с оригинальными запчастями, где основной процент от стоимости занимает маркетинг.

В случае повреждения фаски, восстановление стального клапана обойдется в 3-4 раза дешевле, чем титанового.

Ресурс

«Обрыв» титанового клапана Yamaha Phazer 500 и «обрыв» стального клапана KTM EXC 450

Из-за тонкого защитного покрытия титановые клапана действительно более капризны, чем стальные, особенно при небрежном отношении и неквалифицированном обслуживании. Но, по опыту, и стальные и титановые клапана при должном внимании и обслуживании служат одинаково долго.

За время работы нам приходилось видеть «убитые» клапана при небольших пробегах, как на стальных, так и на титановых комплектах.

Стальные клапана имеет смысл менять на титановые в случаях если:

Двигатель регулярно эксплуатируется на повышенных оборотах

Планируется модернизация двигателя с целью увеличения мощности

Производится регулярное качественное обслуживание техники

Происходит смена назначения техники (из эндуро в кросс, например)

Титановые клапана имеет смысл менять на стальные если:

Двигатель не эксплуатируется на повышенных оборотах

Сложности с обслуживанием (проведение самостоятельного обслуживания и ремонта)

Нет возможности обрабатывать седла (есть возможность притереть клапана)

Титановый аналог слишком дорогой

Всегда используйте только те пружины, которые предназначены для данного типа клапанов!

При использовании новых клапанов настоятельно рекомендуем обрабатывать седла (формировать фаски) на хорошем оборудовании. Это особенно важно при использовании титановых клапанов. Притирка титановых клапанов не допускается.

Поделитесь статьей с друзьями:

Похожие статьи

сплав прочнее стали, легче титана и не дороже алюминия

С момента изобретения в 2006 году и до сих пор материал, названный Allite Super Magnesium (трехкальциевый силикатный супермагний), был доступен только американским военным. На презентации в Рино (штат Невада) компания Allite заявила о начале применения нового сплава в гражданской промышленности.

Эксперты, ознакомившиеся с характеристиками инновационного продукта, говорят, что он совершит переворот в индустрии. Рамы велосипедов и мотоциклов, платформы автомобилей и практически все остальные металлические детали, призванные выдерживать большие нагрузки, станут намного легче, прочнее, долговечнее и при этом не дороже существующих аналогов, сообщает GearJunkie.

Super Magnesium на 50% легче титана, а по прочности на 56% превосходит титан первого класса.

Сплав магния амортизирует на 20% лучше алюминия, при этом он на 21% прочнее алюминиевого сплава марки 6061, из которого изготавливают например, рамы велосипедов. Супермагний несколько прочнее стали и легче ее на 75%.

«В том, с чем мы сплавляем магний, и состоит главный секрет нового материала», — говорит Мортен Кристиансен, директор по маркетингу Allite. Компания не раскрывает точный список редкоземельных металлов, которые придают сплаву уникальные характеристики.

Полученный сплав весит всего 1,83 грамма на кубический сантиметр. Это самый легкий из структурированных металлов, и он чем-то напоминает фантастический вибраниум из комиксов про Капитана Америку.

Кристиансен говорит, что сплав подходит для любых производственных процессов с металлами: плавки, литья, сварки или ковки. Кроме того, по желанию заказчика супермагнию можно придавать уникальные характеристики — например, высокую степень поглощения вибрации, как у того самого вибраниума из комиксов.

Это достигается за счет плазменного электролитического окисления. Этот процесс заключается в нанесении покрытия на металл для повышения его электрической изоляции, а также устойчивости к износу, нагреву и коррозии.

По сути новый сплав может привести к вытеснению алюминия магнием в качестве основного промышленного металла будущего.

По сравнению с алюминием производство супермагния требует в два раза меньше электроэнергии. Магний — восьмой по распространенности элемент на Земле. Его можно выпаривать даже из обычной морской воды. Алюминий в чистом виде в горных породах не встречается, его производство из достаточно редких залежей бокситов требует огромных энергозатрат и загрязняет окружающую среду.

Супермагний можно подвергать 100-процентной переработке, тогда как многие алюминиевые элементы не утилизируются и загрязняют почву, поскольку этот металл токсичен.

И последнее. «Супермагний сопоставим по цене с алюминием и гораздо дешевле такого инновационного материала, как углеродное волокно», — говорит Кристиансен.

Исследователи Колумбийского университета (США) совместили графен с нитридом бора. Полученная в результате двумерная пленка с изменяемыми свойствами может стать основой для создания нового поколения электроники.

Материалы и технологии

При производстве своего снаряжения используются современные сверхпрочные и легкие материалы, с высочайшей антикоррозионной стойкостью,  взаимной совместимостью  и современные технологии в обработке.

Важнейшей особенностью титана как металла являются его уникальные физико-химические свойства: низкая плотность, высокая прочность, твердость и уникальная коррозионная стойкость. У него самое большое отношение прочности к массе среди всех элементов таблицы Менделеева. По коррозионной стойкости титан не уступает платине.

Титан – легкий металл, его плотность составляет всего 4,54 г/см3. Для сравнения – у железа 7,85 г/см3. Титан в полтора раза тяжелей алюминия, но почти в 2 раза легче стали. Однако, занимая по удельной плотности промежуточное положение между алюминием и железом, титан по своим механическим свойствам во много раз их превосходит.

Титан обладает значительной твердостью. По механической прочности титан превосходит железо в 2 раза, а алюминий в 6 раз. Прочность его увеличивается при снижении температуры, чего не отмечается у конкурентов. По удельной прочности он превосходит алюминий в 12 раз и в 4 раза – железо.

Еще одна важная характеристика металла – предел текучести. Чем он выше, тем лучше детали из этого металла сопротивляются эксплуатационным нагрузкам. Предел текучести у титана почти в 18 раз выше, чем у алюминия. Удельная прочность сплавов титана может быть повышена в 1,5–2 раза. Его высокие механические свойства хорошо сохраняются при температурах вплоть до нескольких сот градусов.

При температурах окружающей среды металл абсолютно инертен. Но при повышении температуры свыше +200°С вещество начинает поглощать водород, изменяя свои характеристики.

Кроме этого титан инертный металл и совместим со многими материалами. Для примера: алюминий в контакте с нержавеющей сталью создает электрохимическую пару и быстро коррозирует в этих условиях. Легкость, прочность, коррозионная стойкость, идеальные свойства для производства оборудования для подводных погружений. 

При производстве снаряжения AVL я использую, как технически чистый титан марки ВТ 1-0 (GR2), так и его сверхпрочные сплавы ВТ 6 (GR5), ВТ 16, ВТ 22, ВТ 23 и др., используемые в авиастроении, космической и ракетной областях в силовых и несущих конструкциях.

Раскрой титана производится на современном высокотехнологичном оборудовании посредством гидроабразивной резки по заранее заложенной программе, что полностью исключает его нагрев и изменения в зоне резки.

Нержавеющая сталь     

Нержавеющая сталь для этих целей представлена марками стали аустенитного класса AISI 316, отечественный аналог – (08х17н13м2), AISI 304, отечественный аналог – (08Х18Н10) и AISI 321 (08Х18Н10Т).

Все эти стали, по своему составу, могут работать в рабочих средах высокой агрессивности, с кислыми и щелочными средами, в том числе, с агрессивными солевыми растворами.

Свойства и химический состав любой из этих сталей с лихвой и с многократным запасом перекрывают условия эксплуатации дайверского снаряжения.

В большинстве своем использую сталь марки AISI 304.

Сталь AISI 316  это улучшенная версия AISI 304с молибденовой добавкой аналог. В ней добавлен молибден для улучшения тепловой стойкости при высоких температурах, и более лучшей стойкости от питтинговой и щелевой коррозии в хлористой среде.

В дайверском оборудовании эти свойства не востребованы и использую данную сталь стоимостью на 30% дороже, крайне редко и только по запросу.

Сталь AISI 321 (08Х18Н10Т), то же что и AISI 304, но с добавкой титана для улучшения свариваемости. На коррозионную стойкость, данная добавка не влияет, при электрохимполировке выдает матовую поверхность.

Раскрой изделий

Резка изделий производится на гидроабразивном стенде по заранее подготовленной компьютерной программе с точностью до +/- 0,1 мм.

При гидроабразивной резке получается более высокое качество реза из-за полного отсутствия  термического влияния на материал, что полностью исключает его нагрев и изменения в зоне резки.. Поэтому, несмотря на гораздо большую стоимость, по сравнению с лазерной резкой, выбор пал на неё.

Для титана, в связи с его высокой активностью в нагретом и расплавленном состоянии позволяет полностью избежать температурного воздействия в зоне резки.

Для нержавеющей стали это отсутствие температурного влияния в зоне реза, тем самым предотвращение выгорания легирующих элементов.

Предварительная обработка и доводка.

После резки все изделия проходят доводку. Скругление кромок проводится на оборудовании по современным технологиям. Затем все изделия проходят механическую шлифовку. Ряд операций выполняется только в ручном режиме.

Финишная полировка.

Для нержавеющей стали – это электрохимическая полировка.

Для титана – это химическая полировка.

Часть изделий, перед окончательной полировкой, проходит дополнительную операцию, для придания поверхности матовой структуры. Затем, изделия маркируются логотипом производителя на лазерном стенде и по желанию заказчика, наносится именная или иная лазерная гравировка.

Окончательный этап работ – это прессовое профилирование изделий.

Для спинок толщиной 8 мм используется гидравлический пресс с усилием 150 тонн. 

Внешняя камера

Внешняя камера должна быть эластичной, прочной и легкой. Она является силовым каркасом для внутренней камеры и защищает её от внешних повреждений.

При производстве внешних камер AVL используются следующие материалы:

• нейлон 6.6 (аналог кордуры) пр-во Ю Кореи плотностью 1200 Den

Изготавливается из полиамидных нитей (нейлон 6.6 производства компании «DuPont» ) с полиуретановой пропиткой — покрытием изнутри, помимо большой прочности, отличается водоотталкивающими свойствами и лёгкостью. Ткань прочна, не выгорает и устойчива к ультрафиолету.

• сертифицированный нейлон Кордура, производитель фирма INVISTA, плотностью 1000 Den. Этот материал используется только под предварительный заказ.

Для соединения раскроенного материала используется лавсановая нить отечественного производителя (полиэтиленгликольтерефталат, ПЭТФ, ПЭТ, лавсан, дакрон…).

Эти нити предназначены для пошива, парусов, палаток, тентов, непромокаемых костюмов (гидрокостюмов), парашютов, парапланов и снаряжения для дайвинга. Идеально подходят для влажного климата, воды, прочны, не выгорают и устойчивы к ультрафиолету.

Внутренняя камера

Для производства внутренней камеры используется воздуходержащий полиуретан высшего качества, производства Израиль, дублированный 100% нейлоном. 

Характеристики материала:

• нейлон плотность 270 гр/м2
• полиуретан, толщина покрытия 0,3 мм.

Раскрой материала произвоится на лазерном стенде с точностью резки до 0,1 мм.

После процесса сварки внутренних камер методом ТВЧ, проводится их проверка на герметичность и тестирование в собранном (штатном) состоянии.

Стропа

Для комплектации снаряжения используется капроновая (полиамидная) стропа отечественного производителя.

Разрывная нагрузка у неё в зависимости от толщины от 2,5 до 3,5 тонн.

Для тех, кто не любит жесткую стропу, есть стропа капроновая мягкая, полиэфирная и полипропиленовая.

Тактильно они мягче и приятней капроновой. По толщине и плотности вполне подходит для подвески.

По разрывной нагрузке полиэфирная и капроновая (полиамидная) стропы идентичны, при том, что коэффициент растяжения полиэфирной стропы ниже, чем у капроновой.

Толщина капроновой стропы – 2,5-2,8 мм, полиэфирной – 2,2-2,4 мм, полипропиленовой — 2,5-2,8 мм.

Все эти стропы (ленты) используется при производстве подвески и баллонных ремней.

Для баллонных ремней так же есть полиэфирная лента (стропа) с вплетением в боковые кромки арамидной (СВМ) нити, известной на западе, как кевлар. Данная стропа гораздо мягче стандартной капроновой, не уступая ей в разрывной нагрузке.

Авторские решения по спинке

1. Изменен угол верхней части спинки для равномерной нагрузки на стропу и более комфортному расположению на плечах дайвера.

2. Горизонтальная часть стропы опущена ниже отверстий 8 и введены дополнительные прорези под нее в желобной и верхней части. В результате отпадает необходимость в люверсе, стропа фиксируется более жестко, исключается ее повреждение шпильками, дает возможность сдвинуть ее влево-право в любое время, упрощается самостоятельная замена стропы.

3. Прорези под грузовые карманы AVL (2 кг стандартного груза или 3 кг литого груза в каждый карман).

3. Прорези для крепления независимой спарки.

3; 4. Прорези под грузовые системы AVL (до 12 кг стандартных грузов или 18 кг литых грузов).

5. Отверстия под крепление стандартных карманов на поясной стропе.

6. Отверстия для крепления скоб плавной регулировки стропы.

7. Прорезь под брасовый ремень.

8. Отверстия и прорезь под крепление адаптера и шпилек спарки. За счет 3-х отверстий в спинке и 4-х люверсов на крыле достигается большая степень свободы по размещению крыла по вертикали (до 100 мм), т.е. регулируется баланс.

9. Прорези под баллонные ремни, предпочитающим обходиться без адаптера.

10. Отверстия для крепления мягкой накладки, крепления буя, аргонового баллона поддува, и др.

Какие металлы самые крепкие?

Какой металл в мире самый прочный? Это один из тех вопросов, который звучит достаточно просто, но на самом деле довольно сложен. Когда дело доходит до металла, прямые сравнения на основе прочности не работают. Почему? Прежде всего потому, что не существует единой универсальной шкалы силы. В лучшем случае их четыре. В сегодняшнем блоге я собираюсь обрисовать эти четыре типа прочности в том, что касается металлургии, прежде чем дать некоторое понимание и сравнение металлов, лидирующих по прочности.Давайте начнем.

Определение самых прочных металлов: типы прочности

Предел прочности

Прочность на растяжение относится к способности материала сопротивляться растяжению. Другими словами, он смотрит на количество силы, необходимое, чтобы растянуть или разорвать что-то. Материал с низким пределом прочности на разрыв будет легче разъединяться, чем материал с высоким пределом прочности.

Прочность на сжатие

Прочность на сжатие означает способность материала противостоять сжатию (сжатию).Чтобы проверить прочность на сжатие, внешняя сила оказывает давление на материал, отслеживая, в какой степени материал может противостоять уменьшению размера. Широко распространенным испытанием на прочность на сжатие является испытание на твердость по Моосу. Тест основан на шкале, по которой минералы оцениваются от 1 до 10 или от самого мягкого.

Предел текучести

Предел текучести означает способность материала выдерживать остаточную деформацию или изгиб. Это способ проверить предел упругости данного материала. Обычно определяется путем испытания на изгиб, когда два конца балки или стержня захватываются и прикладывается напряжение.Цель состоит в том, чтобы определить, какое напряжение требуется, чтобы превысить предел текучести материала, или точку, в которой материал не вернется к своей первоначальной форме после снятия напряжения.

Прочность при ударе

Ударная вязкость — это способность материала выдерживать удар без разрушения или раскалывания. Другими словами, это метод определения предела того, сколько энергии материал может поглотить при ударе.

Сравнение сильных металлов

Поскольку прочность металла зависит от множества факторов, нет простого ответа на вопрос, какой металл самый прочный? Зато есть несколько металлов, которые считаются одними из самых сильных.Я решил перечислить их в алфавитном порядке. Пожалуйста, не принимайте следующий порядок в списке как рейтинг.

• Углеродистая сталь
• Хром
• Iconel
• Нержавеющая сталь
• Титан
• Инструментальная сталь
• Вольфрам

Используя различные типы прочности, описанные выше, легко понять, почему так сложно выбрать единственный самый прочный металл. Например, давайте посмотрим на вольфрам и титан.

Вольфрам против титана

С точки зрения прочности на разрыв вольфрам — самый прочный из всех природных металлов (142 000 фунтов на квадратный дюйм).Но с точки зрения ударной вязкости вольфрам слаб — это хрупкий металл, который, как известно, раскалывается при ударе. С другой стороны, титан имеет предел прочности на разрыв 63000 фунтов на квадратный дюйм. Но когда вы оцениваете плотность титана и сравниваете фунт к фунту, он лучше вольфрама. Если посмотреть на титан с точки зрения прочности на сжатие, он имеет гораздо более низкие оценки по шкале твердости Мооса.

Легко понять, что попытка провести прямое сравнение немного похоже на сравнение яблок с апельсинами. Независимо от того, смотрите ли вы на хром или инконель, титан против стали или вольфрам против нержавеющей стали.Это просто не имеет смысла.

Часть трудности состоит в том, что знание того, какой материал самый прочный, действительно зависит от того, что с ним делать. Может быть применение, в котором высокий предел текучести является жизненно важным, но прочность на сжатие не имеет значения. Понимание области применения необходимо для выбора подходящих материалов. Это большая часть причины, по которой мы в Mead Metals уделяем особое внимание консультационным отношениям с нашими клиентами. Разговор ведется не только о том, чего хочет клиент, но и о том, что он хочет и для чего ему нужно.Вооружившись нужной информацией, мы можем порекомендовать (а зачастую и предоставить) материал, наиболее подходящий для конкретного проекта или приложения.

Сталь против титана — Сравнение — Плюсы и минусы

Стали

Стали — это железоуглеродистые сплавы, которые могут содержать значительные концентрации других легирующих элементов. Добавление небольшого количества неметаллического углерода к железу обменивает его большую пластичность на более высокую пластичность .Благодаря своей очень высокой прочности, но все же значительной ударной вязкости и способности сильно изменяться при термообработке, сталь является одним из наиболее полезных и распространенных сплавов на основе черных металлов в современном использовании. Существуют тысячи сплавов, которые имеют различный состав и / или термообработку. Механические свойства чувствительны к содержанию углерода, которое обычно составляет менее 1,0 мас.%. Согласно классификации AISI углеродистая сталь делится на четыре класса в зависимости от содержания углерода.

Типы сталей — классификация по составу

• Типичные области применения низкоуглеродистой стали включают компоненты кузова автомобилей, конструктивные формы (например,г., двутавр, швеллер и уголок), а также листы, применяемые в трубопроводах, зданиях.

  Сталь . Стали представляют собой сплавы железо-углерод, которые могут содержать значительные концентрации других легирующих элементов. Добавление небольшого количества неметаллического углерода в железо меняет его большую пластичность на большую прочность. Благодаря своей очень высокой прочности, но все же значительной ударной вязкости и способности сильно изменяться при термообработке, сталь является одним из наиболее полезных и распространенных сплавов на основе черных металлов в современном использовании.Существуют тысячи сплавов, которые имеют различный состав и / или термообработку. Механические свойства чувствительны к содержанию углерода, которое обычно составляет менее 1,0 мас.%. Согласно классификации AISI углеродистая сталь делится на четыре класса в зависимости от содержания углерода:

  • Низкоуглеродистые стали . Низкоуглеродистая сталь, также известная как низкоуглеродистая сталь, в настоящее время является наиболее распространенной формой стали, поскольку ее цена относительно невысока, а свойства материала приемлемы для многих областей применения.Низкоуглеродистая сталь содержит примерно 0,05–0,25% углерода, что делает ее ковкой и пластичной. Низкоуглеродистая сталь имеет относительно низкую прочность на разрыв, но она дешевая и ее легко формовать; твердость поверхности можно повысить за счет науглероживания.
  • Среднеуглеродистые стали . Среднеуглеродистая сталь содержит примерно 0,3–0,6% углерода. Уравновешивает пластичность и прочность, обладает хорошей износостойкостью. Этот сорт стали в основном используется в производстве деталей машин, валов, осей, шестерен, коленчатых валов, муфт и поковок, а также может использоваться в рельсах и железнодорожных колесах.
  • Высокоуглеродистые стали . Высокоуглеродистая сталь содержит примерно от 0,60 до 1,00% углерода. Твердость выше, чем у других марок, но пластичность снижается. Высокоуглеродистые стали могут использоваться для изготовления пружин, канатной проволоки, молотков, отверток и гаечных ключей.
  • Сверхуглеродистая сталь . Ультра-высокоуглеродистая сталь содержит примерно 1,25–2,0% углерода. Стали, которые можно улучшать до высокой твердости. Этот сорт стали может использоваться для изделий из твердой стали, таких как пружины грузовых автомобилей, металлорежущие инструменты и другие специальные цели, такие как (непромышленные) ножи, оси или пуансоны.Большинство сталей с содержанием углерода более 2,5% производится методом порошковой металлургии.
• Легированные стали . Сталь представляет собой сплав железа и углерода, но термин «легированная сталь» обычно относится только к тем сталям, которые содержат другие элементы, такие как ванадий, молибден или кобальт, в количествах, достаточных для изменения свойств базовой стали. В общем, легированная сталь — это сталь, которая легирована различными элементами в общем количестве от 1,0% до 50% по весу для улучшения ее механических свойств.Легированные стали делятся на две группы:
  • Стали низколегированные .
  • Стали высоколегированные.
• Нержавеющая сталь . Нержавеющие стали — это низкоуглеродистые стали с содержанием хрома не менее 10% с другими легирующими элементами или без них. Прочность и коррозионная стойкость часто делают его предпочтительным материалом для транспортного и технологического оборудования, деталей двигателей и огнестрельного оружия. Хром увеличивает твердость, прочность и коррозионную стойкость.Никель дает аналогичные преимущества, но увеличивает твердость без ущерба для пластичности и вязкости. Он также снижает тепловое расширение для лучшей стабильности размеров.

Титановые сплавы

Чистый титан прочнее обычных низкоуглеродистых сталей, но на 45% легче. Кроме того, он вдвое прочнее слабых алюминиевых сплавов, но только на 60% тяжелее. Двумя наиболее полезными свойствами металла являются коррозионная стойкость и отношение прочности к плотности , наивысшее из всех металлических элементов.Коррозионная стойкость титановых сплавов при нормальных температурах необычайно высока. Коррозионная стойкость титана основана на образовании стабильного защитного оксидного слоя. Хотя «коммерчески чистый» титан имеет приемлемые механические свойства и использовался для ортопедических и дентальных имплантатов, для большинства применений титан легируют небольшими количествами алюминия и ванадия, обычно 6% и 4% соответственно по весу. Эта смесь имеет растворимость в твердом веществе, которая резко меняется в зависимости от температуры, что позволяет ей претерпевать осаждение , упрочняя .

Титановые сплавы — это металлы, содержащие смесь титана и других химических элементов. Такие сплавы обладают очень высокой прочностью на разрыв и ударной вязкостью (даже при экстремальных температурах). Они легкие по весу, обладают исключительной коррозионной стойкостью и способны выдерживать экстремальные температуры.

2 класс

Технически чистый титан марки 2 очень похож на титан марки 1, но имеет более высокую прочность, чем сорт 1, и превосходные свойства холодной штамповки.Он обеспечивает отличные сварочные свойства и обладает отличной стойкостью к окислению и коррозии. Этот сорт титана является наиболее распространенным в промышленно чистом титане. Это лучший выбор для многих областей применения:

• Aerospace,
• Автомобильная промышленность,
• Химическая обработка и производство хлоратов,
• Опреснение
• Производство электроэнергии

Марка 5 — Ti-6Al-4V

Grade 5 — это наиболее часто используемый сплав, представляющий собой альфа + бета сплав.Сплав 5-го сорта составляет 50% от общего объема потребления титана во всем мире. Он имеет химический состав: 6% алюминия, 4% ванадия, 0,25% (максимум) железа, 0,2% (максимум) кислорода и остальное титан. Обычно Ti-6Al-4V используется при температурах до 400 градусов Цельсия. Его плотность составляет примерно 4420 кг / м ³ . Он значительно прочнее технически чистого титана (сорта 1-4) из-за возможности термической обработки. Этот сплав представляет собой отличное сочетание прочности, коррозионной стойкости, сварных швов и технологичности. Это лучший выбор для многих областей применения:

• Авиационные турбины
• Детали двигателя
• Конструктивные элементы самолета
• Крепеж для аэрокосмической отрасли
• Высокопроизводительные детали автоматики
• Морское применение

Применение титановых сплавов — использование

Двумя наиболее полезными свойствами металла являются коррозионная стойкость , и отношение прочности к плотности , наивысшее из всех металлических элементов.Коррозионная стойкость титановых сплавов при нормальных температурах необычайно высока. Эти свойства определяют применение титана и его сплавов. Самое раннее промышленное применение титана было в 1952 году для гондол и брандмауэров авиалайнера Douglas DC-7. Высокая удельная прочность, хорошее сопротивление усталости и длительность ползучести, а также хорошая вязкость разрушения — вот характеристики, которые делают титан предпочтительным металлом для применения в аэрокосмической отрасли . На авиакосмическую промышленность, включая использование как компонентов конструкции (планера), так и реактивных двигателей, по-прежнему приходится большая часть использования титановых сплавов.На сверхзвуковом самолете SR-71 титан использовался на 85% конструкции. Из-за очень высокой инертности титан имеет множество биомедицинских применений, что основано на его инертности в организме человека, то есть устойчивости к коррозии жидкостями организма.

Свойства стали и титана

Свойства материала — это интенсивные свойства , это означает, что они не зависят от количества массы и могут изменяться от места к месту в системе в любой момент.В основе материаловедения лежит изучение структуры материалов и их соотнесение с их свойствами (механическими, электрическими и т. Д.). Как только специалист по материалам узнает об этой корреляции структура-свойство, он может перейти к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными определяющими факторами структуры материала и, следовательно, его свойств являются составляющие его химические элементы и способ, которым он был переработан в свою окончательную форму.

Плотность стали и титана

Плотность типовой стали составляет 8.05 г / см ³ .

Плотность типичного титанового сплава составляет 4,43 г / см ³ (Ti-6Al-4V).

Плотность определяется как масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, разделенная на объем:

ρ = м / В

Проще говоря, плотность (ρ) вещества — это общая масса (m) этого вещества, деленная на общий объем (V), занимаемый этим веществом.Стандартная единица СИ — килограмма на кубический метр ( кг / м ³ ). Стандартная английская единица измерения — фунта массы на кубический фут ( фунт / фут ³ ).

Поскольку плотность (ρ) вещества — это общая масса (m) этого вещества, деленная на общий объем (V), занимаемый этим веществом, очевидно, что плотность вещества сильно зависит от его атомной массы, а также на плотность атомных номеров (N; атомов / см ³ ),

• Атомный вес .Атомная масса переносится атомным ядром, которое занимает только около 10 ^-12 от общего объема атома или меньше, но оно содержит весь положительный заряд и, по крайней мере, 99,95% от общей массы атома. Следовательно, оно определяется массовым числом (числом протонов и нейтронов).
• Плотность атомного номера . Плотность атомного числа (N; атомов / см ³ ), которая связана с атомными радиусами, представляет собой количество атомов данного типа в единице объема (В; см ³ ) материала.Плотность атомного числа (N; атомы / см ³ ) чистого материала, имеющего атомную или молекулярную массу (M; граммы / моль) и плотность материала (; грамм / см ³ ), легко определяется вычислено из следующего уравнения с использованием числа Авогадро ( N _A = 6,022 × 10 ²³ атомов или молекул на моль):
• Кристаллическая структура. На плотность кристаллического вещества существенно влияет его кристаллическая структура. ГЦК-структура, наряду со своим гексагональным родственником (ГПУ), имеет наиболее эффективный фактор упаковки (74%).Металлы, содержащие структуры FCC, включают аустенит, алюминий, медь, свинец, серебро, золото, никель, платину и торий.

Механические свойства стали и титана

Материалы часто выбирают для различных применений, потому что они имеют желаемое сочетание механических характеристик. Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Сила стали против титана

В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Сопротивление материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности на разрыв

Предел прочности при растяжении низкоуглеродистой стали составляет от 400 до 550 МПа.

Предел прочности на разрыв сверхвысокоуглеродистой стали составляет 1100 МПа.

Предел прочности при растяжении Ti-6Al-4V — титанового сплава марки 5 составляет около 1170 МПа.

Предел прочности на разрыв является максимальным на инженерной кривой зависимости напряжения от деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предел прочности на разрыв часто сокращают до «прочности на разрыв» или даже до «предела». Если это напряжение приложить и поддерживать, в результате произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 процентов больше, чем предел текучести для некоторых типов металлов).Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает образование шейки, где площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая «напряжение-деформация» не содержит напряжения, превышающего предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, а также температура испытательной среды и материала. Предел прочности на разрыв варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

Предел текучести

Предел текучести низкоуглеродистой стали 250 МПа.

Предел текучести сверхвысокоуглеродистой стали 800 МПа.

Предел текучести Ti-6Al-4V — титанового сплава марки 5 составляет около 1100 МПа.

Предел текучести — это точка на кривой напряжения-деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. До достижения предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей исходной форме, когда приложенное напряжение будет снято. После достижения предела текучести некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют поведение, называемое явлением предела текучести.Предел текучести варьируется от 35 МПа для алюминия с низкой прочностью до более 1400 МПа для высокопрочных сталей.

Модуль упругости Юнга

для низкоуглеродистой стали составляет 200 ГПа.

Модуль упругости Ti-6Al-4V — титановый сплав марки 5 составляет около 114 ГПа.

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для растягивающего и сжимающего напряжения в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается с помощью испытаний на растяжение.С точностью до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещаются на одинаковую величину и по-прежнему сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не происходит. Согласно закону Гука , напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон равен модулю Юнга .Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

Твердость стали по сравнению с титаном

Твердость по Бринеллю низкоуглеродистой стали составляет примерно 120 МПа.

Твердость по Бринеллю высокоуглеродистой стали составляет примерно 200 МПа.

Твердость по Роквеллу Ti-6Al-4V — титановый сплав Grade 5 составляет приблизительно 41 HRC.

Тест на твердость по Роквеллу — один из наиболее распространенных тестов на твердость при вдавливании, разработанный для определения твердости.В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением при предварительной нагрузке (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Основная нагрузка прикладывается, затем снимается, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета числа твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны.Основным преимуществом твердости по Роквеллу является ее способность отображать значения твердости непосредственно . Результатом является безразмерное число, обозначенное как HRA, HRB, HRC и т. Д., Где последняя буква — соответствующая шкала Роквелла.

Испытание Rockwell C проводится с пенетратором Brale (, алмазный конус 120 °, ) и основной нагрузкой 150 кг.

Тепловые свойства стали и титана

Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и на приложение тепла.Поскольку твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но разных материалов по-разному реагируют на на приложение тепла .

Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность — это свойства, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

Точка плавления стали против титана

Температура плавления низкоуглеродистой стали составляет около 1450 ° C.

Температура плавления Ti-6Al-4V — титанового сплава класса 5 составляет около 1660 ° C.

В общем, плавление представляет собой переход фазы вещества из твердой в жидкую фазу. Точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое изменение. Точка плавления также определяет состояние, в котором твердое вещество и жидкость могут существовать в равновесии.

Теплопроводность стали по сравнению с титаном

Теплопроводность типичной стали составляет 20 Вт / (м · К).

Теплопроводность титанового сплава Ti-6Al-4V — Grade 5 составляет 6.7 Вт / (м · К).

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются с помощью свойства, называемого теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт / м · K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всему веществу, независимо от его состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры.Для паров это также зависит от давления. Всего:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно можно записать k = k (T) . Подобные определения связаны с теплопроводностью в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Какие металлы самые крепкие и твердые на Земле?

От многоуровневых гаражей до небоскребов в шумном городе, современные производственные процессы требуют материалов, способных выдержать большие нагрузки.В поисках прочных материалов инженеры обращаются к металлам, отчасти благодаря их прочности, доступности и универсальности. Но при таком большом количестве доступных металлов, какие из них самые прочные? Узнайте больше здесь.

4 самых прочных и твердых металла на Земле

1. Вольфрам: самый прочный металл на Земле

Из всех металлов вольфрам доминирует с точки зрения прочности на разрыв. При предельной прочности 1510 мегапаскалей вольфрам является одним из самых твердых металлов, известных человеку.Помимо превосходной прочности вольфрама, этот металл также имеет самую высокую температуру плавления среди всех нелегированных металлов. Из-за своей прочности вольфрам часто используется в электрических и военных приложениях.

2. Хром: самый твердый металл на Земле

Хром — самый твердый металл, известный человеку. Хотя вы, возможно, не слышали о хроме, скорее всего, вы слышали о нержавеющей стали. Хром — ключевой ингредиент нержавеющей стали, поэтому его используют в самых разных условиях.

3.Сталь: самый прочный сплав на Земле

Хотя сталь технически является сплавом, а не металлом, это самый прочный сплав, доступный в настоящее время. Исследователи пытаются создать более сильные комбинации элементов, но на данный момент сталь, смешанная с несколькими другими элементами, считается самой сильной. Сталь изготавливается из железа и углерода и является универсальным сплавом. Благодаря своей универсальности это отличный вариант для множества проектов.

4. Титан

Титан — один из самых прочных металлов с пределом прочности более 430 мегапаскалей.Хотя титан прочен, это один из наименее плотных металлов, что делает его идеальным вариантом для промышленного использования, где требуется прочный металл с высокой температурой плавления. Более того, титан прочнее стали, легче по весу и богат, что делает этот металл не только прочным, но и чрезвычайно полезным.

Узнайте больше о металле в Tampa Steel & Supply

Теперь, когда вы знаете о самых прочных металлах, вы на один шаг ближе к выбору правильного металла для своего следующего проекта.Есть вопросы? Tampa Steel & Supply может помочь. Позвоните нам сегодня по телефону (813) 241-2801, чтобы узнать больше о наших металлических изделиях, производственных принадлежностях и многом другом.

Сделайте запрос онлайн
или позвоните в Tampa Steel & Supply по телефону (813) 241-2801

в чем различия? (Окончательное сравнение)

Сталь получают путем добавления углерода к элементарному железу. Этот процесс увеличивает твердость, прочность и устойчивость к ударам, коррозии и температуре. Сталь имеет широкий спектр сплавов, в состав которых входят легирующие элементы, такие как цинк, хром, молибден и кремний. Эти элементы улучшают способность стали противостоять коррозии, поэтому ее чаще всего называют нержавеющей сталью.Количество хрома, добавленного в сталь, определяет ее устойчивость к коррозии. Трудно обобщить свойства стали, поскольку она существует во многих типах и калибрах.

В частности, большинство сплавов стали плотные и твердые, но все же поддаются обработке. Сталь также поддается термической обработке, что придает ей разные свойства в зависимости от процесса и типа стали. Кроме того, сталь является отличным проводником как тепла, так и электричества. Некоторые образцы стали подвержены ржавчине из-за наличия железа.Однако эта проблема решается добавлением хрома для изготовления нержавеющей стали.

Титан — четвертый по распространенности металл на Земле. Однако титан в элементарной форме или в высокой концентрации встречается нечасто. Кроме того, титан очень трудно очистить, что делает его более дорогим.

Титан имеет плотность 4,51 г / см ³ , что означает, что он легкий по сравнению с другими металлами.Кроме того, чистая форма бывает серебристо-серого цвета. Важно отметить, что титан не магнитный. Как и многие металлы, титан может присутствовать в элементарной форме или в различных сплавах. Эти сплавы часто упрочняются и более устойчивы к коррозии. Большинство сплавов титана используются в аэрокосмической, конструкционной и других областях, где требуется устойчивость к высоким температурам. Элементарный титан часто используется в качестве легирующего элемента.

Выбор стали и титана зависит от конкретного применения.В этом разделе сравниваются механические характеристики стали и титана, что помогает определить, как можно специфицировать каждый металл. Однако лучшее сравнение этих металлов основано на разных типах сплавов, а не на обобщенных данных.