تیتانیوم در مقابل فولاد ضد زنگ: انتخاب ماده مناسب

ASTM B265 تیتانیوم PDF

ASTM B337 تیتانیوم PDF

ASTM B338 تیتانیوم PDF

ASTM B348 تیتانیوم PDF

ASTM F67 تیتانیوم PDF

ASTM F136 تیتانیوم PDF

در ابتدا، ممکن است مشخص نباشد که چرا این فلزات اغلب در کنار هم دیده می شوند: فولاد ضد زنگ به شدت آلیاژ شده است، در حالی که تیتانیوم اغلب به شکل تقریباً عنصری استفاده می شود، و اگر دو قطعه را با ابعاد مشابه مقایسه کنید، Stainless نزدیک به 50٪ از تیتانیوم بیشتر خواهد بود. سپس تفاوت هزینه وجود دارد: یک قطعه ورق فلزی یکسان می تواند 5 برابر بیشتر در تیتانیوم در مقابل ضد زنگ قیمت داشته باشد.

جدای از این تفاوت‌ها، همپوشانی کاربرد بین این دو کاملاً رایج است: در زمینه‌های پزشکی و دندان‌پزشکی، فولاد ضد زنگ تا دهه 1980 که تیتانیوم جایگزین آن شد به دلیل زیست سازگاری و استحکام{1}}به ویژگی‌های چگالی بالاتر، غالب بود. هر دو در صنعت هوانوردی استفاده می شوند، از موتورهای جت گرفته تا کابین خلبان و ارابه فرود. در ساخت و ماشینکاری، آلیاژهای هر یک از مواد را می توان انتخاب کرد که مناسب کاربرد باشد. مانند جوشکاری، ماشینکاری یا مقاومت در برابر دما. Stainless و Titanium هر دو در برابر ضربه-مقاوم، بادوام و بسیار مقاوم در برابر خوردگی- هستند. بنابراین بیایید هر ماده را به صورت جداگانه بررسی کنیم و از آن اطلاعات استفاده کنیم تا ایده بهتری در مورد استفاده از آن بدست آوریم.

مانند فولاد نرم، فولاد ضد زنگ با آهن و کربن شروع می شود. ویژگی های منحصر به فرد آن عمدتاً به دلیل افزودن کروم و نیکل است که منگنز، سیلیکون، نیتروژن، فسفر و گوگرد به گریدهای مختلف اضافه می شود.

افزودن بسیاری از عناصر آلیاژی مختلف به این معنی است که فولاد ضد زنگ دارای طیف گسترده ای از گریدها است که شامل پنج خانواده مختلف است.

انواع فولاد ضد زنگ

هر خانواده ضد زنگ با ساختار کریستالی منحصر به فرد و خواص مواد حاصل تعریف می شود.

ضد زنگ فریتی حاوی 12-18 درصد کروم است و همانطور که از نامش پیداست مغناطیسی است.

از آنجایی که میزان نیکل آن نسبت به برخی از همتایان خود کمتر است، گریدهای فریتی ارزان‌ترین نوع تولید هستند.

گریدهای فریتی 409 و 430 اغلب در سیستم‌های اگزوز و قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی دارند، اما جلو و مرکز نیستند، استفاده می‌شوند.

فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی نسبتاً "کربن بالا" هستند و حاوی 1.2٪ از آن عنصر هستند.

آلیاژ 410 نمونه رایجی است که مقاومت خوبی در برابر خوردگی نشان می دهد و قابل عملیات حرارتی است.

به دلیل محتوای کربن بالاتر، ضد زنگ مارتنزیتی در تیغه ها، قیچی ها و ابزارهای پزشکی استفاده می شود.

ضد زنگ آستنیتی بیشتر به عنوان ضد زنگ سری 300 شناخته می شود و حاوی 18٪ کروم و 8٪ نیکل است که آن را بسیار مقاوم در برابر خوردگی می کند.

ضد زنگ سری 300 بیش از 70 درصد از کل تولید جهانی را تشکیل می دهد.

گرید 304 به تنهایی 50 درصد از سهم بازار فولاد ضد زنگ را در اختیار دارد، زیرا مقرون به صرفه، قابل جوشکاری و بسیار مقاوم در برابر خوردگی-است.

304 در سرویس غذا، وسایل بیرونی،{1}مناطق فرسودگی زیاد، لوله‌ها، مخازن و موارد دیگر استفاده می‌شود.

برای مقاومت در برابر خوردگی حتی بالاتر، می توان از درجه 316 استفاده کرد.

در اینجا در SendCutSend، ما دوست داریم فکر کنیم که با ارائه 304 Stainless و 316 Stainless در طیف وسیعی از ضخامت ها، به این امر کمک می کنیم.

ضد زنگ دوبلکس دارای ریزساختار یکنواختی است که از نیمی از فریت و نیمی آستنیت تشکیل شده است که به آن خواص مکانیکی عالی مانند استحکام نهایی و کششی می دهد.

وجود تا 28 درصد کروم و در گریدهای دوبلکس فوق العاده، مولیبدن، مقاومت در برابر خوردگی تقریبا بی نظیری را به ضد زنگ دوپلکس می دهد.

در صورتی که استحکام نهایی و سختی بالا برای کاربرد حیاتی است، سختی ضد زنگ در آن جا می چرخید، اما مقاومت در برابر خوردگی جامد همچنان ضروری است.

هزینه
اگرچه در مقایسه با فولاد نرم، فولاد ضدزنگ گران به نظر می رسد، اما صرفه جویی در هزینه مرتبط با روکش داخلی مقاوم در برابر خوردگی-اغلب بیشتر از تفاوت است. به دلیل صرفه جویی در مقیاس، هزینه واقعی تحویل یک قطعه به صورت ضد زنگ اغلب می تواند ارزان تر از همان قطعه در یک آلیاژ خام- ارزان تر باشد. در مقایسه با فیبر کربن یا تیتانیوم، صرفه جویی در هزینه برای ضد زنگ کاملاً آشکار می شود.

ماشین کاری
نوع 303 ضد زنگ یک آلیاژ "ماشینکاری رایگان" در نظر گرفته می شود، به این معنی که در لبه ابزار برش لک نمی شود، بلکه براده هایی تولید می کند که به راحتی پاک می شوند. حتی متداول ترین آلیاژها مانند 304 و 316 را می توان در صورتی که ابزار تیز و به خوبی روغن کاری شود، با نتایج خوبی تراشید.

قابلیت جوشکاری
هر فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی (TIG، MIG، MMA یا SA) برای فولاد ضد زنگ به خوبی کار می کند، با میله های پرکننده مانند ER308L و ER 309 برای همه مجموعه های ضد زنگ مشترک هستند. استفاده از میله پرکننده E70S2 یا 312 استحکام جوش عالی بین فولاد نرم و فولاد ضد زنگ می دهد.

مقاومت در برابر حرارت
بر خلاف مواد گران‌تر، مانند فیبر کربن، تیتانیوم، ضد زنگ دارای حداکثر دمای عملیاتی بسیار بالایی است: 304 را می‌توان تا 1600 درجه فارنهایت (870 درجه) استفاده کرد در حالی که آلیاژهای تخصصی مانند 310 نسبت به دمای 1895 درجه فارنهایت مقاوم هستند.

بر خلاف بسیاری از فلزات رایج، که برای هزاران سال با استفاده از کربن کاهش می‌یابند (فکر کنید، ذوب آهن که برای تولید تمام فولاد استفاده می‌شود)، تیتانیوم تنها از دهه ۱۹۴۰ از نظر تجاری قابل دوام بوده است. اگرچه در حال حاضر در بسیاری از گریدها نسبتاً در دسترس است، نقطه ذوب بالا و فرآیند احیای شیمیایی که برای تولید تیتانیوم استفاده می شود، زمان و مواد شیمیایی فشرده ای دارد که منجر به هزینه بالای آن می شود.

در حالی که فولاد ضد زنگ تنها زمانی که آلیاژ می شود خواص منحصر به فرد خود را به دست می آورد، تیتانیوم عنصری است که می تواند و اغلب به شکل "تجاری خالص" آن استفاده می شود. با این حال، تیتانیوم نیز معمولاً آلیاژ می‌شود، و حتی در نام تجاری خالص، چندین درجه وجود دارد، به این معنی که مانند سایر فلزات مفید، خواص آن را می‌توان برای کاربردهای خاص تنظیم کرد.

درجات تیتانیوم

تیتانیوم به طور معمول به دو نوع خالص تجاری (CP) یا آلیاژ طبقه بندی می شود و به طور کلی، خواص مکانیکی با عدد درجه افزایش می یابد.

CP نمرات 1-2
اینها با کمترین میزان اکسیژن و آهن تولید می شوند که آنها را نرم و انعطاف پذیر می کند. این بدان معنی است که درجه 1 اغلب در لوله ها و لوله ها یا کاربردهای جوش داده شده استفاده می شود. درجه 2، که ما به عنوان ورق 0.04 اینچی عرضه می کنیم، دارای استحکام کششی و استحکام تسلیم بالاتری است در حالی که در مقایسه با گریدهای بسیار پردازش شده مقرون به صرفه است.

CP نمرات 3-4
این گریدها به طور قابل توجهی قوی تر از 1 و 2 هستند، با 4 که قوی ترین درجه CP است، اما به همین دلیل خاصیت شکل پذیری را قربانی می کنند. هر دو درجه 3 و 4 هنوز قابل جوش هستند و بسیار بادوام هستند و اغلب در تجهیزات جراحی، مبدل‌های حرارتی با ارزش بالا، پردازش شیمیایی و هوافضا استفاده می‌شوند.

Ti 6Al-4V (درجه 5)
متداول ترین آلیاژ تیتانیوم است که حدود نیمی از کل تقاضای کل تیتانیوم در سراسر جهان را به خود اختصاص می دهد. علاوه بر آهن موجود در گریدهای CP، گرید 5 نیز شامل حدود 6 درصد آلومینیوم و حدود 4 درصد وانادیوم است که مقاومت در برابر دما را افزایش می دهد و استحکام کششی نهایی را تقریباً سه برابر می کند و به 150 ksi می رساند. از آنجایی که تقریباً در هر معیاری به عنوان پادشاه تپه فلزات قرار می گیرد، ما Ti 6Al-4V، تیتانیوم درجه 5 را در پنج ضخامت مختلف ارائه می دهیم. از آن در کاربردهای هواپیما، موتور و اجزای ماشین مسابقه، کاربردهای دریایی یا هر جای دیگری که عملکرد نهایی و کاهش وزن حیاتی است استفاده کنید.

مقاومت در برابر خوردگی
مانند سایر مواد{0}مقاوم در برابر خوردگی که هنگام قرار گرفتن در معرض اکسیژن هوا اکسید می‌شوند و مانعی را تشکیل می‌دهند، سطح تیتانیوم بلافاصله شروع به اکسید شدن می‌کند و اکسید تیتانیوم را تشکیل می‌دهد و یک لایه غیرفعال نازک تشکیل می‌دهد که بقیه مواد را از خوردگی بیشتر محافظت می‌کند. برخلاف برخی از لایه‌های اکسیدی دیگر، لایه دی‌اکسید تیتانیوم در طول زمان به ضخیم شدن ادامه می‌دهد و پس از چندین سال به ۲۵ نانومتر می‌رسد و مقاومت در برابر خوردگی آن تقریباً برابر با پلاتین است.

نسبت قدرت-به-تراکم
تیتانیوم سبک وزن است – به بهترین معنای ممکن. بالاترین نسبت استحکام به وزن را در بین هر عنصر فلزی دارد. حتی در شرایط بدون آلیاژ آن (که، به یاد داشته باشید، ⅓ استحکام نهایی درجه 5 است)هنوزبه اندازه برخی فولادها با 40 درصد وزن قوی است.

زیست سازگاری
تیتانیوم یک دوست سرد است: واکنش دادن آن به هر چیزی در دمای معمولی تقریبا غیرممکن است. این را با چگالی کم آن ترکیب کنید و دستور العمل رایج ترین فلز ضد حساسیت را دارید که امروزه در صنعت پزشکی برای مفاصل، ترمیم استخوان و هر کاربرد حساس دیگری در تماس با بدن استفاده می شود.

تیتانیوم و فولاد ضد زنگ با بسیاری از چالش‌های یکسانی برای ماشین‌کار مواجه هستند: آلیاژهای معمولی هر دو به‌راحتی به‌جای شکستن تراشه‌ها در لبه برش. هر دو همچنین دارای ضریب هدایت حرارتی پایینی هستند، به این معنی که ایجاد سختی موضعی کار و افزایش سایش زودرس ابزار آسان است. تیتانیوم در مقایسه با سختی آن نسبت به سایر مواد ماشینکاری شده انعطاف پذیرتر است، بنابراین باید دقت کرد تا آن را تا حد ممکن محکم کرد.

با این حال، هنگامی که این نگرانی ها برطرف می شود، تیتانیوم و ضد زنگ در هنگام ماشین کاری نتایج عالی را ارائه می دهند. برای تیتانیوم، اطمینان حاصل کنید که ابزار در سرعت‌های پایین‌تر و تغذیه‌های بالاتر در حرکت ثابت نگه داشته می‌شود تا افزایش دما را کاهش دهد، همراه با خنک‌کننده فشار بالا در صورت امکان.

برای Stainless، درجه 303 را انتخاب کنید که شامل گوگرد به عنوان یکی از عناصر آلیاژی است که ویژگی های ماشینکاری آزاد آلیاژ را بهبود می بخشد.

مثل همیشه، اگر قطعات ورق فلزی همان چیزی است که درخواست شما می‌خواهد، تیم کارشناسان ما قدرت و سرعت لیزرهای ما (و واترجت‌ها، CNC‌ها، ماشین‌های برش‌کن، خم‌کننده‌ها... شما می‌دانید) را برای ارائه بهترین نتایج برای هر ماده منحصربه‌فرد شماره‌گیری کرده‌اند.

رایج ترین انواع فولاد ضد زنگ کدامند؟

نوع 304 تا حد زیادی رایج ترین درجه در دنیای Stainless است. احتمالاً به دنبال آن نوع 316 قرار می گیرد که مقاومت در برابر خوردگی عالی 304 را بهبود می بخشد. علاوه بر این، هر دو به راحتی جوش داده می شوند، به اندازه کافی انعطاف پذیر هستند تا به خوبی خم شوند، بسیار بادوام و نسبتاً ارزان هستند. در اینجا در SendCutSend ما هر دو 304 و 316 و همچنین بسیاری از مواد دیگر را متناسب با هر برنامه ارائه می دهیم.

کدام بهتر است؟

اینکه از 304 یا 316 استفاده می کنید واقعاً به برنامه بستگی دارد. اگر اوج مقاومت در برابر خوردگی و سازگاری بهداشتی یا غذایی{3}}ایمن ضروری است، درجه 316 را انتخاب کنید.

آیا Ti بیشتر از SS دوام می آورد؟

این واقعاً یک سؤال{0}}خاص برنامه است. یک مکان عالی برای شروع جدول بالا است، و برای یک شیرجه عمیق تر، مقاله ما را در مورد 304 یا این قطعه آموزنده در مورد تیتانیوم بررسی کنید. به طور کلی، هر دو بیشتر از بقیه قطعات مورد نیاز برای آن برنامه خاص دوام خواهند داشت.

ما عمیقاً درک می کنیم که انتخاب مناسب ترین ماده برای کاربردهای خاص برای موفقیت یک پروژه بسیار مهم است. اگر به مشاوره حرفه ای انتخاب مواد و راه حل های سفارشی متناسب با نیازهای خاص خود نیاز دارید، لطفاً با تیم فنی ما تماس بگیرید. ما اینجا هستیم تا به شما یک-پشتیبانی جامع ارائه دهیم.

اکنون تماس بگیرید

ما کاملاً استانداردهای بسته‌بندی بین‌المللی را رعایت می‌کنیم و از راه‌حل‌های بسته‌بندی حرفه‌ای استفاده می‌کنیم که ضدآب،{0}}مقاوم در برابر رطوبت، و ضربه-مقاوم هستند تا اطمینان حاصل شود که محصولات در طول حمل و نقل طولانی-دست نخورده باقی می‌مانند. همه محصولات باید قبل از حمل و نقل تحت فرآیند بازرسی کیفیت دقیق ما قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که مشخصات و عملکرد آنها به طور کامل الزامات را برآورده می کند. چرخه تحویل استاندارد برای سفارشات 7 تا 15 روز کاری (با توجه به پیچیدگی سفارش و شرایط لجستیکی) است. ما متعهد هستیم که از طریق مدیریت فرآیند تصفیه شده و ردیابی لجستیک دیجیتال اطمینان حاصل کنیم که هر دسته از محصولات به موقع و ایمن به مقصد مشخص شده شما می رسد.

اکنون تماس بگیرید