Titani versus acer inoxidable: escollir el material adequat

PDF de titani ASTM B265

PDF de titani ASTM B337

PDF de titani ASTM B338

PDF de titani ASTM B348

PDF de titani ASTM F67

PDF de titani ASTM F136

A primera vista, pot ser que no sigui obvi per què aquests metalls es veuen junts tan sovint: l'acer inoxidable està fortament aliat, mentre que el titani s'utilitza sovint en forma gairebé elemental, i si compareu dues peces amb les mateixes dimensions, l'acer inoxidable superaria el titani en gairebé un 50%. Després hi ha la diferència de cost: una peça de xapa idèntica pot costar 5 vegades més en titani que en inoxidable.

A banda d'aquestes diferències, la superposició d'aplicacions entre ambdues és força freqüent: en els camps mèdic i dental, l'acer inoxidable va dominar fins als anys 80, quan el titani va començar a substituir-lo a causa de la seva major biocompatibilitat i característiques de força-a-densitat. Tots dos s'utilitzen en la indústria de l'aviació, des de motors a reacció fins a cabines i trens d'aterratge. En fabricació i mecanitzat, es poden triar aliatges de qualsevol dels materials que s'adaptin a l'aplicació; com ara soldadura, mecanitzat o resistència a la temperatura. Tant l'acer inoxidable com el titani són resistents a l'impacte-, duradors i altament resistents a la corrosió-. Així que analitzem cada material individualment i utilitzem aquesta informació per tenir una millor idea de quin utilitzar .

Igual que l'acer suau, l'acer inoxidable comença amb ferro i carboni. Les seves característiques úniques es deuen en gran part a l'addició de crom i níquel, amb manganès, silici, nitrogen, fòsfor i sofre que s'afegeixen a diversos graus.

L'addició de tants elements d'aliatge diferents significa que l'acer inoxidable té una àmplia gamma de graus que abasten cinc famílies diferents.

Tipus d'acer inoxidable

Cada família d'acer inoxidable es defineix per la seva estructura cristal·lina única i les propietats del material resultants.

L'acer inoxidable ferrític conté un 12-18% de crom i, com el seu nom indica, és magnètic.

Com que té un contingut de níquel més baix que alguns dels seus companys, els graus ferrítics són alguns dels més econòmics de produir.

Els graus ferrítics 409 i 430 s'utilitzen sovint en sistemes d'escapament i peces que requereixen resistència a la corrosió però que no estan al davant ni al centre.

Els acers inoxidables martensítics són comparativament "alt en carboni", que contenen fins a un 1,2% d'aquest element.

L'aliatge 410 és un exemple comú que presenta una bona resistència a la corrosió i és tractable tèrmicament.

A causa del major contingut de carboni, l'acer inoxidable martensític s'utilitza en fulles, tisores i en eines mèdiques.

L'acer inoxidable austenític és més conegut com a inoxidable Sèrie 300 i conté un 18% de crom i un 8% de níquel, cosa que el fa extremadament resistent a la corrosió.

L'acer inoxidable de la sèrie 300 representa més del 70% de la producció total mundial.

Només el grau 304 té el 50% de la quota de mercat de l'acer inoxidable, perquè és econòmic, soldable i extremadament resistent a la corrosió-.

304 s'utilitza en serveis de menjar, accessoris exteriors, zones d'alt-desgast, tubs, dipòsits i molt més.

Per a una resistència a la corrosió encara més gran, es pot utilitzar el grau 316.

Aquí a SendCutSend, ens agrada pensar que contribuïm a això oferint tant 304 Stainless com 316 Stainless en una àmplia gamma de gruixos.

L'acer inoxidable dúplex té una microestructura uniforme, composta per meitat de ferrita i meitat d'austenita que li confereix excel·lents propietats mecàniques, com ara la resistència final i la tracció.

La presència de fins a un 28% de crom i, en els graus "super" dúplex, el molibdè, donen a Duplex inoxidable una resistència a la corrosió gairebé inigualable.

L'acer inoxidable d'enduriment per precipitació és el lloc on es gira si l'últim en alta resistència i duresa són crítics per a l'aplicació, però encara és necessària una resistència a la corrosió sòlida.

Cost
Tot i que en comparació amb l'acer suau, l'acer inoxidable sembla car, els estalvis de costos associats amb un acabat integrat-resistent a la corrosió- sovint superen la diferència. A causa de les economies d'escala, el cost real de lliurar una peça d'acer inoxidable sovint pot ser menys car que la mateixa peça en un aliatge en brut-de menor cost. En comparació amb la fibra de carboni o el titani, l'estalvi de costos de l'acer inoxidable es fa força evident.

Mecanització
L'acer inoxidable tipus 303 es considera un aliatge de "mecanitzat lliure", és a dir, no s'escampa ni s'escampa a la vora de l'eina de tall, sinó que produeix estelles que s'esborren fàcilment. Fins i tot els aliatges més comuns, com el 304 i el 316, es poden mecanitzar amb bons resultats si l'eina es manté afilada i ben lubricada.

Soldabilitat
Qualsevol procés de soldadura per arc (TIG, MIG, MMA o SA) funciona bé per a l'acer inoxidable, amb barres de farciment com ara ER308L i ER 309 que són habituals per a tots els-conjunts inoxidables. L'ús d'una vareta de farciment E70S2 o 312 ofereix una excel·lent resistència a la soldadura entre l'acer suau i l'acer inoxidable.

Resistència a la calor
A diferència dels materials més cars, com la fibra de carboni, el titani, l'acer inoxidable té una temperatura màxima de funcionament extremadament alta: 304 es pot utilitzar fins a 1600 graus F (870 graus), mentre que els aliatges especials com el 310 són resistents a la temperatura més enllà dels 1895 graus F.

A diferència de molts metalls comuns, que durant milers d'anys s'han reduït amb carboni (penseu, la fosa de ferro que s'utilitza per produir tot l'acer), el titani només ha estat comercialment viable des dels anys quaranta. Tot i que ara està relativament disponible en molts graus, l'alt punt de fusió i el procés de reducció química que s'utilitza per produir titani requereix temps i productes químics, la qual cosa comporta el seu alt cost.

Mentre que l'acer inoxidable només adquireix les seves propietats úniques quan s'alia, el titani és un element que es pot utilitzar, i sovint s'utilitza, en la seva forma "comercialment pura". Tanmateix, el titani també s'alia habitualment, i fins i tot dins de la designació comercialment pura hi ha diversos graus, el que significa que, com tots els altres metalls útils, les seves propietats es poden adaptar a aplicacions específiques.

Graus de titani

El titani normalment es classifica en un grau comercialment pur (CP) o en una designació d'aliatge i, en general, les propietats mecàniques augmenten amb el nombre de grau.

CP Graus 1-2
Aquests es produeixen amb la menor quantitat d'oxigen i traça de ferro, fent-los suaus i dúctils. Això significa que el grau 1 s'utilitza sovint en canonades i tubs, o aplicacions de soldadura. El grau 2, que subministrem com a làmina de 0,04 polzades, té una resistència a la tracció i una resistència a la fluència més alta, mentre que segueix sent assequible en comparació amb els graus més processats.

CP Graus 3-4
Aquests graus són significativament més forts que 1 i 2, sent 4 el grau de CP més fort, però per això sacrifiquen certa ductilitat. Els graus 3 i 4 encara són soldables i extremadament duradors, sovint s'utilitzen en equips quirúrgics, intercanviadors de calor d'alt-valor, processament químic i aeroespacial.

Ti 6Al-4V (grau 5)
És l'aliatge de titani més comú, que representa al voltant de la meitat de la demanda mundial total de tots els graus de titani. A més del ferro que es troba als graus CP, el grau 5 també inclou al voltant del 6% d'alumini i al voltant del 4% de vanadi, la qual cosa augmenta la resistència a la temperatura i gairebé triplica la resistència a la tracció màxima fins a 150 ksi. Com que bàsicament se situa com a rei del turó dels metalls per gairebé totes les mètriques, oferim Ti 6Al-4V, titani de grau 5 en cinc gruixos diferents. Utilitzeu-lo en aplicacions d'aeronaus, components de motors i cotxes de carreres, aplicacions marines o en qualsevol altre lloc on el rendiment final i la reducció de pes siguin crítics.

Resistència a la corrosió
Igual que altres materials resistents a la corrosió-que s'oxiden per formar una barrera quan s'exposa a l'oxigen de l'aire, la superfície del titani comença a oxidar-se immediatament, formant òxid de titani formant una fina capa de passivació que protegeix la resta del material de la corrosió. A diferència d'altres capes d'òxid, la capa de diòxid de titani continua espessint-se amb el temps, arribant fins a 25 nm després de diversos anys, donant-li una resistència a la corrosió gairebé igual a la del platí.

Relació força-a-densitat
El titani és un pes lleuger, en el millor sentit possible. Té la relació resistència-a-pes més alta de qualsevol element metàl·lic. Fins i tot en la seva condició no aliada (que, recordeu, és ⅓ la força màxima del grau 5) ésencaratan fort com alguns acers, al 40% del pes.

Biocompatibilitat
El titani és un home fred: aconseguir que reaccioni amb qualsevol cosa és gairebé impossible a temperatures normals. Combineu això amb la seva baixa densitat i teniu la recepta del metall hipoalergènic més freqüent que s'utilitza avui en dia a la indústria mèdica per a articulacions, reparació òssia i qualsevol altra aplicació de contacte corporal sensible.

El titani i l'acer inoxidable s'enfronten a molts dels mateixos reptes per al maquinista: els aliatges comuns d'ambdues galls fàcilment en lloc de que l'encenall es trenqui netament a la vora del tall. Tots dos també tenen un baix coeficient de conductivitat tèrmica, cosa que significa que és fàcil provocar un enduriment localitzat i promoure el desgast prematur de les eines. El titani té el repte afegit de ser més flexible que la majoria de materials mecanitzats en comparació amb la seva duresa, de manera que cal tenir cura de fixar-lo de la manera més rígida possible.

Tanmateix, quan s'aborden aquestes preocupacions, Titanium i Stainless ofereixen resultats excel·lents quan es mecanitzan. Per al titani, assegureu-vos que l'eina es mantingui en moviment constant a velocitats més baixes i alimentació més alta per reduir l'acumulació de temperatura, juntament amb refrigerant d'alta pressió quan sigui possible.

Per a l'acer inoxidable, escolliu el grau 303, que inclou sofre com un dels elements d'aliatge, que millora les característiques de mecanitzat lliure de l'aliatge.

Com sempre, si les peces de xapa metàl·lica són el que demana la vostra aplicació, el nostre equip d'experts ha seleccionat la potència i la velocitat dels nostres làsers, (i els raigs d'aigua, CNC, màquines desbarbadores, dobladores... us enteneu la idea), per oferir els millors resultats absoluts per a cada material únic.

Quins són els tipus més comuns d'acer inoxidable?

El tipus 304 és, amb diferència, el grau més freqüent al món inoxidable. Probablement seguit pel tipus 316, que millora la ja excel·lent resistència a la corrosió del 304. A més, tots dos es solden fàcilment, són prou dúctils per doblegar-se bé, són extremadament duradors i relativament econòmics. Aquí a SendCutSend oferim tant 304 com 316, així com molts altres materials per adaptar-se a cada aplicació.

Quina és millor?

Si utilitzeu 304 o 316 depèn realment de l'aplicació. Si cal la màxima resistència a la corrosió i la compatibilitat sanitària o alimentària-segura, trieu el grau 316.

Dura més temps Ti que SS?

Aquesta és realment una pregunta específica de l'aplicació-. Un bon lloc per començar és la taula anterior i, per a una immersió més profunda, consulteu el nostre article sobre 304 o aquesta peça informativa sobre Titanium. En general, ambdues duraran més que la resta de peces necessàries per a aquesta aplicació concreta.

Entenem profundament que seleccionar el material més adequat per a aplicacions específiques és crucial per a l'èxit d'un projecte. Si necessiteu assessorament professional en selecció de material i solucions personalitzades adaptades a les vostres necessitats específiques, no dubteu a contactar amb el nostre equip tècnic. Estem aquí per oferir-vos una-assistència integral.

Contacta ara

Ens adherim estrictament als estàndards internacionals d'embalatge i utilitzem solucions d'embalatge professionals impermeables, resistents a la{0}}humitat i als impactes-per garantir que els productes romanguin intactes durant el transport de llarga-distància. Tots els productes s'han de sotmetre al nostre rigorós procés d'inspecció de qualitat abans de l'enviament per garantir que les seves especificacions i rendiment compleixin totalment els requisits. El cicle de lliurament estàndard de les comandes és de 7 a 15 dies hàbils (segons la complexitat de la comanda i les condicions logístiques). Ens comprometem a garantir que cada lot de productes arribi a la vostra destinació especificada a temps i de manera segura mitjançant una gestió de processos refinada i un seguiment de la logística digital.

Contacta ara