Titanium vs. rustfrit stål: Valg af det rigtige materiale

ASTM B265 Titanium PDF

ASTM B337 Titanium PDF

ASTM B338 Titanium PDF

ASTM B348 Titanium PDF

ASTM F67 Titanium PDF

ASTM F136 Titanium PDF

Ved første rødme er det måske ikke indlysende, hvorfor disse metaller ses hænge sammen så ofte: Rustfrit stål er stærkt legeret, mens titan ofte bruges i næsten elementær form, og hvis du sammenligner to stykker med samme dimensioner, ville rustfrit stål opveje titanet med tæt på 50 %. Så er der omkostningsforskellen: En identisk metalpladedel kan koste 5 gange mere i Titanium vs. Rustfrit.

Bortset fra disse forskelle er anvendelsesoverlapning mellem de to ret almindelig: Inden for medicinske og dentale områder dominerede rustfrit stål indtil 1980'erne, hvor titanium begyndte at erstatte det på grund af dets højere biokompatibilitet og styrke-til-densitetskarakteristika. Begge bruges i luftfartsindustrien, fra jetmotorer til cockpits til landingsstel. Ved fremstilling og bearbejdning kan legeringer af begge materialer vælges, som passer til anvendelsen; såsom svejsning, bearbejdning eller temperaturmodstand. Både rustfrit og titanium er slag-resistente, holdbare og meget korrosionsbestandige-. Så lad os grave i hvert materiale individuelt og bruge disse oplysninger til at få en bedre ide om, hvad vi skal bruge .

Ligesom blødt stål begynder rustfrit stål med jern og kulstof. Dens unikke egenskaber skyldes i høj grad tilsætningen af ​​krom og nikkel, hvor mangan, silicium, nitrogen, fosfor og svovl tilsættes til forskellige kvaliteter.

Tilføjelsen af ​​så mange forskellige legeringselementer betyder, at rustfrit stål har en bred vifte af kvaliteter, der spænder over fem forskellige familier.

Typer af rustfrit stål

Hver rustfri familie er defineret af dens unikke krystallinske struktur og resulterende materialeegenskaber.

Ferritisk rustfrit indeholder 12-18% krom, og som navnet antyder, er det magnetisk.

Fordi det har et lavere nikkelindhold end nogle af dets jævnaldrende, er ferritiske kvaliteter nogle af de billigste at producere.

Ferritiske kvaliteter 409 og 430 bruges ofte i udstødningssystemer og dele, der kræver korrosionsbestandighed, men som ikke er foran og i midten.

Martensitisk rustfrit stål er relativt "højt kulstofindhold", der indeholder op til 1,2% af dette element.

Legering 410 er et almindeligt eksempel, der udviser god korrosionsbestandighed og kan varmebehandles.

På grund af det højere kulstofindhold bruges Martensitic rustfrit i knive, sakse og i medicinske værktøjer.

Austenitisk rustfrit er mere almindeligt kendt som 300 Series Stainless og indeholder 18% krom og 8% nikkel, hvilket gør det ekstremt korrosionsbestandigt.

300 Series rustfrit stål tegner sig for over 70% af den samlede verdensomspændende produktion.

Klasse 304 alene har 50 % af markedsandelen for rustfrit stål, fordi det er økonomisk, svejsbart og ekstremt korrosionsbestandigt-.

304 bruges til madservice, udvendigt inventar, områder med høje-slid, slanger, tanke og meget mere.

For en endnu højere korrosionsbestandighed kan klasse 316 anvendes.

Her hos SendCutSend tror vi gerne, at vi bidrager til det ved at tilbyde både 304 Stainless og 316 Stainless i en lang række tykkelser.

Duplex rustfrit har en ensartet mikrostruktur, der består af halvt ferrit og halvt austenit, hvilket giver det fremragende mekaniske egenskaber, såsom brudstyrke og trækstyrke.

Tilstedeværelsen af ​​op til 28% krom og, i "super" duplex kvaliteter, molybdæn, giver Duplex rustfrit en næsten uovertruffen korrosionsbestandighed.

Udfældning Hærdning af rustfrit er der, hvor du henvender dig, hvis det ultimative inden for høj styrke, høj hårdhed er afgørende for påføringen, men solid korrosionsbestandighed er stadig nødvendig.

Koste
Selvom rustfrit virker dyrt sammenlignet med blødt stål, opvejer omkostningsbesparelserne forbundet med en indbygget-korrosionsbestandig-finish ofte forskellen. På grund af stordriftsfordele kan de faktiske omkostninger ved at levere en del i rustfrit stål ofte være billigere end den samme del i en billigere-rålegering. Sammenlignet med kulfiber eller titanium bliver omkostningsbesparelserne for rustfrit ret indlysende.

Bearbejdelighed
Type 303 rustfrit betragtes som en "fri bearbejdning"-legering, hvilket betyder, at den ikke gnaver eller udtværes ved skæreværktøjets kant, men i stedet producerer spåner, der let klares. Selv de mest almindelige legeringer, såsom 304 og 316 kan bearbejdes med gode resultater, hvis værktøjet holdes skarpt og godt smurt.

Svejsbarhed
Enhver lysbuesvejseproces (TIG, MIG, MMA eller SA) fungerer godt for rustfrit stål, hvor fyldstænger som ER308L og ER 309 er fælles for alle-rustfri enheder. Brug af en E70S2 eller 312 spartelstang giver fremragende svejsestyrke mellem mildt og rustfrit stål.

Varmemodstand
I modsætning til dyrere materialer, såsom kulfiber, titanium, har rustfrit stål en ekstrem høj maksimal driftstemperatur: 304 kan bruges op til 1600 grader F (870 grader), mens speciallegeringer såsom 310 er temperaturbestandige over 1895 grader F.

I modsætning til mange almindelige metaller, som i tusinder af år er blevet reduceret ved hjælp af kulstof (tænk, jernsmeltningen, der blev brugt til at producere alt stål), har titan kun været kommercielt levedygtig siden 1940'erne. Selvom det nu er relativt tilgængeligt i mange kvaliteter, er det høje smeltepunkt og den kemiske reduktionsproces, der bruges til at producere titan, tids- og kemikaliekrævende, hvilket fører til dets høje omkostninger.

Mens rustfrit stål kun opnår sine unikke egenskaber, når det legeres, er titan et grundstof, der kan og ofte bruges i sin "kommercielt rene" form. Titanium er dog også almindeligt legeret, og selv inden for den kommercielt rene betegnelse er der flere kvaliteter, hvilket betyder, at ligesom alle andre nyttige metaller kan dets egenskaber skræddersyes til specifikke anvendelser.

Kvaliteter af titanium

Titanium kategoriseres typisk i enten en kommercielt ren (CP) kvalitet eller en legeringsbetegnelse, og generelt øges mekaniske egenskaber med karakterantallet.

CP klasse 1-2
Disse er produceret med den laveste mængde ilt og sporjern, hvilket gør dem bløde og duktile. Dette betyder, at klasse 1 ofte bruges i rør og rør eller svejsede applikationer. Grade 2, som vi leverer som 0,04" ark, har højere trækstyrke og flydespænding, mens den forbliver overkommelig sammenlignet med mere højt forarbejdede kvaliteter.

CP klasse 3-4
Disse kvaliteter er betydeligt stærkere end 1 og 2, hvor 4 er den stærkeste CP-grad, men på grund af det ofrer de en vis duktilitet. Både klasse 3 og 4 er stadig svejsbare og ekstremt holdbare, og de bruges ofte i kirurgisk udstyr, høj-varmevekslere, kemisk behandling og rumfart.

Ti 6Al-4V (klasse 5)
Er den mest almindelige titanlegering, der tegner sig for omkring halvdelen af ​​den samlede verdensomspændende efterspørgsel af alle titaniumkvaliteter. Ud over det jern, der findes i CP-kvaliteter, indeholder Grade 5 også omkring 6 % aluminium og omkring 4 % vanadium, hvilket øger temperaturmodstanden og næsten tredobler den ultimative trækstyrke til 150 ksi. Fordi det dybest set sidder som kongen af ​​metalbakken ved næsten alle metrikker, tilbyder vi Ti 6Al-4V, grad 5 Titanium i fem forskellige tykkelser. Brug den i flyapplikationer, motor- og racerbilkomponenter, marineapplikationer eller andre steder, hvor ultimativ ydeevne og vægtreduktion er afgørende.

Korrosionsbestandighed
Ligesom andre korrosionsbestandige- materialer, der oxiderer og danner en barriere, når de udsættes for oxygen i luften, begynder overfladen af ​​titanium straks at oxidere, og danner titaniumoxid, der danner et tyndt passiveringslag, som beskytter resten af ​​materialet mod yderligere korrosion. I modsætning til nogle andre oxidlag fortsætter titaniumdioxidlaget med at blive tykkere over tid og når op til 25 nm efter flere år, hvilket giver det en korrosionsbestandighed næsten lig med platin.

Forholdet mellem styrke-til-densitet
Titanium er en letvægter – i den bedst mulige forstand. Det har det højeste styrke-til-vægtforhold af ethvert metalelement. Selv i dens ulegerede tilstand (som, husk, er ⅓ den ultimative styrke af klasse 5) er denstadiglige så stærk som nogle stål med 40 % vægt.

Biokompatibilitet
Titanium er en kul fyr: at få det til at reagere med noget er næsten umuligt ved normale temperaturer. Kombiner dette med dets lave tæthed, og du har opskriften på det mest udbredte hypoallergene metal, der bruges i dag i den medicinske industri til led, knoglereparation og enhver anden følsom kropskontaktapplikation.

Titanium og rustfrit stål står over for mange af de samme udfordringer for maskinmesteren: Fælles legeringer af begge galde let i stedet for at spånen brækker rent af ved skærekanten. Begge har også en lav varmeledningskoefficient, hvilket betyder, at det er let at forårsage lokal arbejdshærdning og fremme for tidlig værktøjsslid. Titanium har den ekstra udfordring at være mere fleksibelt end de fleste bearbejdede materialer sammenlignet med dets hårdhed, så man skal passe på at fastgøre det så stift som muligt.

Men når disse problemer behandles, leverer titanium og rustfrit fremragende resultater, når de bearbejdes. For titanium skal du sikre, at værktøjet holdes i konstant bevægelse ved lavere hastigheder og højere tilspændinger for at reducere temperaturopbygningen, sammen med højtrykskølevæske, når det er muligt.

Til rustfrit skal du vælge Grade 303, som inkluderer svovl som et af legeringselementerne, hvilket forbedrer legeringens frie bearbejdningsegenskaber.

Som altid, hvis metalpladedele er, hvad din applikation kræver, har vores team af eksperter indstillet kraften og hastigheden af ​​vores lasere (og vandstråler, CNC'er, afgratningsmaskiner, bukkere... du får ideen), for at levere de absolut bedste resultater for hvert unikt materiale.

Hvad er de mest almindelige typer af rustfrit stål?

Type 304 er langt den mest udbredte kvalitet inden for rustfri verden. Sandsynligvis efterfulgt af type 316, som forbedrer 304's allerede fremragende korrosionsbestandighed. Derudover er begge let svejsede, duktile nok til at bøje godt, ekstremt holdbare og relativt billige. Her hos SendCutSend tilbyder vi både 304 og 316 samt mange andre materialer, der passer til enhver applikation.

Hvilken er bedre?

Om du bruger 304 eller 316 afhænger virkelig af applikationen. Hvis toppen af ​​korrosionsbestandighed og sanitets- eller fødevaresikker-kompatibilitet er nødvendig, skal du vælge Grade 316.

Holder Ti længere end SS?

Dette er virkelig et program-specifikt spørgsmål. Et godt sted at starte er tabellen ovenfor, og for et dybere dyk, tjek vores artikel om 304 eller dette informative stykke om Titanium. Generelt vil begge holde længere end resten af ​​de dele, der kræves til den pågældende anvendelse.

Vi forstår dybt, at valg af det bedst egnede materiale til specifikke applikationer er afgørende for et projekts succes. Hvis du har brug for professionel materialevalgsrådgivning og skræddersyede løsninger skræddersyet til dine specifikke behov, er du velkommen til at kontakte vores tekniske team. Vi er her for at give dig omfattende one-support.

Kontakt nu

Vi overholder strengt internationale emballagestandarder og anvender professionelle emballageløsninger, der er vandtætte, fugt-og slagfaste-for at sikre, at produkterne forbliver intakte under lang-transport. Alle produkter skal gennemgå vores strenge kvalitetsinspektionsproces før forsendelse for at sikre, at deres specifikationer og ydeevne fuldt ud opfylder kravene. Standard leveringscyklus for ordrer er 7 til 15 arbejdsdage (afhængig af ordrekompleksitet og logistiske forhold). Vi er forpligtet til at sikre, at hver batch af produkter ankommer til din angivne destination til tiden og sikkert gennem raffineret processtyring og digital logistiksporing.

Kontakt nu