Titanium versus roestvrij staal: het juiste materiaal kiezen

ASTM B265 Titanium-PDF

ASTM B337 Titanium-PDF

ASTM B338 Titanium-PDF

ASTM B348 Titanium-PDF

ASTM F67 Titanium-PDF

ASTM F136 Titanium-PDF

Op het eerste gezicht is het misschien niet duidelijk waarom deze metalen zo vaak samen worden gezien: roestvrij staal is zwaar gelegeerd, terwijl titanium vaak in bijna elementaire vorm wordt gebruikt, en als je twee stukken met dezelfde afmetingen vergelijkt, zou roestvrij staal bijna 50% zwaarder wegen dan titanium. Dan is er nog het kostenverschil: een identiek plaatwerkonderdeel kan 5x meer kosten in titanium versus roestvrij staal.

Afgezien van deze verschillen is de toepassingsoverlapping tussen de twee vrij gebruikelijk: op medisch en tandheelkundig gebied domineerde roestvrij staal tot de jaren tachtig, toen titanium het begon te vervangen vanwege de hogere biocompatibiliteit en sterkte-tot-dichtheidskenmerken. Beide worden gebruikt in de luchtvaartindustrie, van straalmotoren tot cockpits en landingsgestellen. Bij de fabricage en bewerking kunnen legeringen van elk materiaal worden gekozen, afhankelijk van de toepassing; zoals lassen, machinaal bewerken of temperatuurbestendigheid. Zowel roestvrij staal als titanium zijn slagvast-bestendig, duurzaam en zeer corrosiebestendig-. Laten we dus elk materiaal afzonderlijk onderzoeken en die informatie gebruiken om een ​​beter idee te krijgen welk materiaal we moeten gebruiken.

Net als zacht staal begint roestvrij staal met ijzer en koolstof. De unieke kenmerken zijn grotendeels te danken aan de toevoeging van chroom en nikkel, waarbij mangaan, silicium, stikstof, fosfor en zwavel aan verschillende kwaliteiten worden toegevoegd.

De toevoeging van zoveel verschillende legeringselementen betekent dat roestvrij staal een breed scala aan kwaliteiten heeft, verspreid over vijf verschillende families.

Soorten roestvrij staal

Elke roestvrije familie wordt gedefinieerd door zijn unieke kristallijne structuur en de daaruit voortvloeiende materiaaleigenschappen.

Ferritisch roestvrij staal bevat 12-18% chroom en is, zoals de naam al aangeeft, magnetisch.

Omdat het een lager nikkelgehalte heeft dan sommige van zijn soortgenoten, zijn ferritische kwaliteiten enkele van de meest goedkope om te produceren.

Ferritische kwaliteiten 409 en 430 worden vaak gebruikt in uitlaatsystemen en onderdelen die corrosiebestendigheid vereisen, maar niet centraal staan.

Martensitische roestvaste staalsoorten zijn relatief "koolstofrijk" en bevatten tot 1,2% van dat element.

Legering 410 is een veelvoorkomend voorbeeld dat een goede corrosieweerstand vertoont en met warmte kan worden behandeld.

Vanwege het hogere koolstofgehalte wordt Martensitisch roestvrij staal gebruikt in messen, scharen en in medische hulpmiddelen.

Austenitisch roestvrij staal is beter bekend als roestvrij staal uit de 300-serie en bevat 18% chroom en 8% nikkel, waardoor het extreem corrosiebestendig is.

Roestvrij staal uit de 300-serie is goed voor meer dan 70% van de totale wereldwijde productie.

Kwaliteit 304 alleen al heeft 50% van het marktaandeel van roestvrij staal in handen, omdat het economisch, lasbaar en extreem corrosie-bestendig is.

304 wordt gebruikt in de foodservice, buitenarmaturen, gebieden met hoge- slijtage, leidingen, tanks en nog veel meer.

Voor een nog hogere corrosieweerstand kan klasse 316 worden gebruikt.

Hier bij SendCutSend denken we graag daaraan bij te dragen door zowel 304 RVS als 316 RVS in een breed scala aan diktes aan te bieden.

Duplex roestvrij staal heeft een uniforme microstructuur, samengesteld uit half ferriet en half austeniet, waardoor het uitstekende mechanische eigenschappen heeft, zoals ultieme sterkte en treksterkte.

De aanwezigheid van maximaal 28% chroom en, in "super" duplexkwaliteiten, molybdeen, geven Duplex roestvrij staal een vrijwel ongeëvenaarde corrosieweerstand.

Precipitatieharden van roestvrij staal is waar u aan toe bent als de ultieme hoge sterkte en hoge hardheid van cruciaal belang zijn voor de toepassing, maar solide corrosiebestendigheid nog steeds noodzakelijk is.

Kosten
Hoewel roestvrij staal in vergelijking met zacht staal duur lijkt, wegen de kostenbesparingen die gepaard gaan met een ingebouwde-ingebouwde, corrosie-afwerking vaak op tegen het verschil. Vanwege schaalvoordelen kunnen de werkelijke kosten voor het leveren van een onderdeel in roestvrij staal vaak goedkoper zijn dan datzelfde onderdeel in een goedkopere- ruwe legering. In vergelijking met koolstofvezel of titanium worden de kostenbesparingen voor roestvrij staal vrij duidelijk.

Bewerkbaarheid
Type 303 roestvrij staal wordt beschouwd als een "vrij verspanende" legering, wat betekent dat het niet vreet of uitsmeert aan de rand van het snijgereedschap, maar in plaats daarvan spanen produceert die gemakkelijk verdwijnen. Zelfs de meest voorkomende legeringen, zoals 304 en 316, kunnen met goede resultaten worden bewerkt als het gereedschap scherp en goed gesmeerd wordt gehouden.

Lasbaarheid
Elk booglasproces (TIG, MIG, MMA of SA) werkt goed voor roestvrij staal, waarbij vulstaven zoals ER308L en ER 309 gebruikelijk zijn voor alle-roestvrije assemblages. Het gebruik van een E70S2- of 312-vulstaaf geeft een uitstekende lassterkte tussen zacht en roestvast staal.

Hittebestendigheid
In tegenstelling tot duurdere materialen, zoals koolstofvezel, heeft titanium, roestvrij staal een extreem hoge maximale bedrijfstemperatuur: 304 kan worden gebruikt tot 1600 graden F (870 graden), terwijl speciale legeringen zoals 310 temperatuurbestendig zijn tot voorbij 1895 graden F.

In tegenstelling tot veel gewone metalen, die duizenden jaren lang zijn gereduceerd met behulp van koolstof (denk aan de ijzersmelterij die werd gebruikt om al het staal te produceren), is titanium pas sinds de jaren veertig commercieel levensvatbaar. Hoewel het nu relatief verkrijgbaar is in veel kwaliteiten, zijn het hoge smeltpunt en het chemische reductieproces dat wordt gebruikt om titanium te produceren tijd- en chemisch intensief, wat leidt tot hoge kosten.

Hoewel roestvast staal zijn unieke eigenschappen pas krijgt als het wordt gelegeerd, is titanium een ​​element dat vaak in zijn "commercieel zuivere" vorm kan worden gebruikt. Titanium wordt echter ook vaak gelegeerd, en zelfs binnen de commercieel zuivere benaming zijn er verschillende kwaliteiten, wat betekent dat de eigenschappen ervan, net als alle andere nuttige metalen, kunnen worden aangepast voor specifieke toepassingen.

Kwaliteiten van titanium

Titanium wordt doorgaans ingedeeld in een commercieel zuivere (CP) kwaliteit of een legeringsaanduiding, en over het algemeen nemen de mechanische eigenschappen toe met het kwaliteitnummer.

CP-klassen 1-2
Deze worden geproduceerd met de laagste hoeveelheid zuurstof en sporenijzer, waardoor ze zacht en taai zijn. Dit betekent dat klasse 1 vaak wordt gebruikt in pijp- en buisleidingen of lastoepassingen. Graad 2, dat wij leveren als plaat van 0,04 inch, heeft een hogere treksterkte en vloeigrens, terwijl het betaalbaar blijft in vergelijking met zwaarder verwerkte soorten.

CP-cijfers 3-4
Deze kwaliteiten zijn aanzienlijk sterker dan 1 en 2, waarbij 4 de sterkste CP-kwaliteit is, maar daardoor offeren ze enige ductiliteit op. Zowel klasse 3 als klasse 4 zijn nog steeds lasbaar en extreem duurzaam, en worden vaak gebruikt in chirurgische apparatuur, hoogwaardige warmtewisselaars, chemische processen en de lucht- en ruimtevaart.

Ti 6Al-4V (klasse 5)
Is de meest voorkomende titaniumlegering, goed voor ongeveer de helft van de totale wereldwijde vraag naar alle titaniumkwaliteiten. Naast het ijzer dat in CP-kwaliteiten wordt aangetroffen, bevat klasse 5 ook ongeveer 6% aluminium en ongeveer 4% vanadium, wat de temperatuurbestendigheid verhoogt en de ultieme treksterkte bijna verdrievoudigt tot 150 ksi. Omdat het in vrijwel elke metriek de koning van de metalen is, bieden we Ti 6Al-4V, graad 5 titanium in vijf verschillende diktes aan. Gebruik het in vliegtuigtoepassingen, motor- en raceauto-onderdelen, maritieme toepassingen of waar dan ook waar ultieme prestaties en gewichtsvermindering van cruciaal belang zijn.

Corrosiebestendigheid
Net als andere corrosiebestendige materialen- die oxideren om een ​​barrière te vormen wanneer ze worden blootgesteld aan zuurstof in de lucht, begint het oppervlak van titanium onmiddellijk te oxideren, waarbij titaniumoxide wordt gevormd en een dunne passivatielaag vormt die de rest van het materiaal tegen verdere corrosie beschermt. In tegenstelling tot sommige andere oxidelagen wordt de titaniumdioxidelaag in de loop van de tijd dikker en bereikt na enkele jaren een dikte van 25 nm, waardoor deze een corrosieweerstand heeft die bijna gelijk is aan die van platina.

Verhouding sterkte-tot-dichtheid
Titanium is een lichtgewicht – in de best mogelijke zin. Het heeft de hoogste sterkte-tot-gewichtsverhouding van alle metalen elementen. Zelfs in zijn ongelegeerde toestand (wat, onthoud, ⅓ de ultieme sterkte van klasse 5 is) is hetnog steedszo sterk als sommige staalsoorten, bij 40% van het gewicht.

Biocompatibiliteit
Titanium is een chille kerel: het is bijna onmogelijk om het met wat dan ook te laten reageren bij normale temperaturen. Combineer dit met de lage dichtheid en je hebt het recept voor het meest voorkomende hypoallergene metaal dat tegenwoordig in de medische industrie wordt gebruikt voor gewrichten, botreparatie en andere gevoelige lichaamscontacttoepassingen.

Titanium en roestvrij staal staan ​​voor veel van dezelfde uitdagingen voor de machinist: gewone legeringen van beide vreten gemakkelijk in plaats van dat de spaan netjes afbreekt aan de snijkant. Beide hebben ook een lage thermische geleidbaarheidscoëfficiënt, wat betekent dat het gemakkelijk is om plaatselijke verharding van het werk te veroorzaken en voortijdige slijtage van het gereedschap te bevorderen. Titanium heeft de extra uitdaging dat het flexibeler is dan de meeste bewerkte materialen in vergelijking met zijn hardheid, dus er moet voor worden gezorgd dat het zo stevig mogelijk wordt bevestigd.

Wanneer deze problemen echter worden aangepakt, leveren titanium en roestvrij staal uitstekende resultaten bij machinale bewerking. Zorg er bij Titanium voor dat het gereedschap constant in beweging wordt gehouden bij lagere snelheden en hogere voedingen om de temperatuuropbouw te verminderen, indien mogelijk samen met koelmiddel onder hoge druk.

Kies voor roestvrij staal kwaliteit 303, waarin zwavel als een van de legeringselementen is opgenomen, wat de vrije bewerkingseigenschappen van de legering verbetert.

Zoals altijd, als plaatwerkonderdelen zijn waar uw toepassing om vraagt, heeft ons team van experts de kracht en snelheid van onze lasers (en waterjets, CNC's, ontbraammachines, buigmachines... u begrijpt het wel) ingesteld om de absoluut beste resultaten voor elk uniek materiaal te leveren.

Wat zijn de meest voorkomende soorten roestvrij staal?

Type 304 is veruit de meest voorkomende kwaliteit binnen de RVS-wereld. Waarschijnlijk gevolgd door type 316, dat de toch al uitstekende corrosieweerstand van de 304 verbetert. Bovendien zijn beide gemakkelijk te lassen, ductiel genoeg om goed te buigen, extreem duurzaam en relatief goedkoop. Hier bij SendCutSend bieden we zowel 304 als 316 aan, evenals vele andere materialen voor elke toepassing.

Welke is beter?

Of je 304 of 316 gebruikt, hangt echt af van de toepassing. Als het toppunt van corrosiebestendigheid en sanitaire of voedselveilige -compatibiliteit noodzakelijk is, kies dan klasse 316.

Gaat Ti langer mee dan SS?

Dit is eigenlijk een applicatie-specifieke vraag. Een prima plek om te beginnen is de bovenstaande tabel, en voor een diepere duik, bekijk ons ​​artikel over 304 of dit informatieve stuk over Titanium. Over het algemeen gaan beide langer mee dan de rest van de onderdelen die voor die specifieke toepassing nodig zijn.

Wij begrijpen ten zeerste dat het selecteren van het meest geschikte materiaal voor specifieke toepassingen cruciaal is voor het succes van een project. Als u professioneel materiaalkeuzeadvies en maatwerkoplossingen nodig heeft die zijn afgestemd op uw specifieke behoeften, neem dan gerust contact op met ons technisch team. We zijn hier om u uitgebreide one-ondersteuning te bieden.

Neem nu contact op

We houden ons strikt aan de internationale verpakkingsnormen en maken gebruik van professionele verpakkingsoplossingen die water-, vocht-, vocht- en schokbestendig zijn om ervoor te zorgen dat de producten intact blijven tijdens transport over lange- afstanden. Alle producten moeten vóór verzending ons strenge kwaliteitscontroleproces ondergaan om ervoor te zorgen dat hun specificaties en prestaties volledig aan de eisen voldoen. De standaard leveringscyclus voor bestellingen is 7 tot 15 werkdagen (afhankelijk van de complexiteit van de bestelling en logistieke omstandigheden). We doen er alles aan om ervoor te zorgen dat elke partij producten op tijd en veilig op de door u opgegeven bestemming arriveert, via verfijnd procesbeheer en digitale logistieke tracking.

Neem nu contact op