Titan vs. Edelstahl, nur das Verhältnis von Gewicht zu Dichte ist nicht der entscheidende Faktor!

Hohe Kosten für Titan können zu finanziellen Verlusten für Ihr Projekt führen. Die Dichte von Titan ist halb so hoch wie die von Edelstahl. Edelstahl kann aufgrund des hohen Gewichts-Volumen-Verhältnisses die Kosten Ihres Projekts enorm erhöhen. Das Verständnis des Materials ist eine wesentliche Sache.

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Was ist Titan?

Titan ist ein Alphaphasenmetall mit der Ordnungszahl 22 hcp. Aber die kommerzielle Produktion von Titan war nach den 1970er Jahren rentabel. Der Schmelzpunkt von Titan beträgt 1668 °C. Die Güteklassen von reinem Titan sind Ti Grade 1, Ti Grade 2, Ti Grade 3 und Ti Grade 4.

Es weist ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Dichte auf. Es bietet eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischer Umgebung. Besonders beständig gegen Chloride und saure Medien. Auf der Oberfläche bildet sich eine Schutzschicht aus TiO2 (haftend und stabil). Es kann sich nach einem Korrosionsangriff selbst erholen. Titan ist bis 500°C stabil. Titan ist kein magnetisches Material.

In Titan gibt es eine hexagonale Alpha-Phase mit geschlossener Packung. Oberhalb von 833 Grad Celsius bildet sich in Titan eine raumzentrierte kubische Betaphasenstruktur. Wenn das technische Design Korrosionsfestigkeit erfordert. Dann ist Ti Grad 1 bis 4 die beste Option. Der Mantelkern aus Titan besteht aus Edelstahl. Wenn sich eine Anwendung teures Titan nicht leisten kann. Dann ist ein Edelstahlprodukt mit Titanbeschichtung die beste Option.

Titanlegierung reagiert nicht mit Biomaterial. So kann es seine Funktion über einen langen Zeitraum erfüllen. Titan ist nicht die beste Wahl gegen Spaltkorrosion. Eine Verbindung mit schlechter Struktur kann ätzende Flüssigkeiten enthalten. Und dadurch erhöht sich die Gefahr von Spaltkorrosion. Die Verbindung der Titanstruktur sollte eine durchgehende Form haben. So bleibt keine ätzende Flüssigkeit darin zurück.

Titan erfordert eine zweistufige Schmelzaktivität. Denn bei zweistufigen Schmelzvorgängen bilden Verunreinigungspartikel Oxide. Und kann von Gusshitze ausgehen. Titanlegierungen haben eine Schlagenergie, die mit niedriglegiertem Stahl vergleichbar ist. Bei der Schlagprüfung kann Titan große Energiemengen absorbieren, bevor es bricht. Titan weist bei höheren Temperaturen eine gute Leistung auf. Selbst bei 300 °C funktioniert es ohne Kriechphänomen.

Titan weist eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Verschiedene Arten von Titanrohren können den Wärmeübertragungsvorgang in Wärmetauschern durchführen. Der Elastizitätsmodul und die Bearbeitungseigenschaften von Titan sind niedrig. Titan spielt in Rohren thermischer Wärmetauscher eine entscheidende Rolle. Und es funktioniert in Klingen dynamischer Geräte.

Was ist Edelstahl?

Edelstahl besteht aus Fe, Cr, C und Ni sowie anderen Elementen. Es ist unter mäßigen Bedingungen korrosionsbeständig. Ferritisch, Austenitisch, Martensitisch, Duplex und PH sind fünf Typen. Edelstahl 304 und 316 sind gängige Konstruktionsmaterialien.

Edelstahl kann bei zulässigen Belastungen von 170 MPa und 450 MPa verwendet werden. Die Streckgrenze von Edelstahl variiert zwischen 170 MPa und >450 MPa. ASME SA 240-304 zeigt eine Sensibilisierung über 425 °C. Daher bildet dieses Material oberhalb von 425 °C Chromkarbide. Daher ist SS 304 nicht die beste Option für den Einsatz bei 425 °C.

Der Kohlenstoffgehalt metallischer Abfälle verringert sich im Argon-Sauerstoff-Entkohlungsofen. Und sind in globalen Bauvorschriften enthalten. Codes sind ASME, RCCM, GB, EN-ISO DN und JIS. Die standardmäßig verfügbaren Formen sind Platte, C-Kanal, Winkel, Draht und Befestigungselemente.

Edelstahl bietet gute zulässige Spannungswerte. Es bietet Standardformen mit mäßiger Korrosionsbeständigkeit. Aber nur wenige Herstellungscodes haben Titanformen. Einer dieser Codes ist ASME Abschnitt II-B.

Edelstahl ist für Minustemperaturen geeignet. Es verliert keine duktilen Eigenschaften. Daher bietet es Eigenschaften ohne jegliche Lackierung. Es funktioniert gut bei Temperaturen unter Null.

Edelstahl wird in Verarbeitungsanlagen und Flüssigkeitstanks verwendet.

Arten von Edelstahl

Nachfolgend wird die Beschreibung der verschiedenen Edelstahlarten erläutert.

Ferritischer Edelstahl

Ferritischer Edelstahl hat einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0.08 %. Es enthält 30 % Chrom. Es besteht aus einer ferritischen Phase. Die Festigkeit ist mit der austenitischen Sorte vergleichbar. 409 und 430 sind ferritische Edelstahlsorten. Ferritischer Edelstahl findet Anwendung in Schiffen. Diese Gefäße speichern Flüssigkeiten bei hoher Temperatur.

Bei hohen Temperaturen ist es nicht sinnvoll. Bei hoher Temperatur weist es eine geringe Schlagenergie auf. Dicke Platten weisen eine geringe Aufprallenergie auf. Der Ferromagnetismus macht sie von Natur aus magnetisch.

Austenitischem Edelstahl

Austenitischer Edelstahl besteht aus C, Cr und Ni. Die austenitische Phase ist die dominierende Phase. Dreihundert Serien sind übliches technisches Material. Es handelt sich um nichtmagnetisches Material. Es lässt sich gut bei niedrigen Temperaturen auftragen. Für eine höhere Festigkeit ist bei dieser Art von Edelstahl keine Wärmebehandlung möglich. Zu den Hauptanwendungen gehören Behälter, Befestigungselemente und Rohrleitungen.

Sie haben eine gesichtszentrierte Struktur. Einer der größten Nachteile von austenitischem Edelstahl ist der Magnetismus bei der Kaltumformung. Diese magnetische Phase kann die Korrosionsbeständigkeit verringern. Lösungsbehandlung ist die beste Option zur Entfernung.

Sie erfordern Biege- und Rollarbeiten. Und eine Lösungsbehandlung erfordert.

Martensitischer Edelstahl besteht aus Kohlenstoff Cr, Ni und Mo. Er ist magnetischer Natur. Hauptanwendungen sind die Automobilindustrie, Besteck, Formen und Matrizen.

Es ist von Natur aus ferromagnetisch. Bei der Wärmebehandlung bildet sich im Inneren eine magnetische Phase. Chrom bildet eine magnetische Phase. Aufgrund des darin enthaltenen Kohlenstoffs bilden sich Karbide. Und diese Karbide sorgen im Inneren für Verschleißfestigkeit. Nickelgehalt verbessert die Korrosionsbeständigkeit.

Duplex-Edelstahl

Seine Phase ist eine Kombination aus Austenit und Ferrit. Der Chromgehalt beträgt 21 bis 26 %. Der Nickelgehalt liegt zwischen 3 und 8 %, Molybdän kann bis zu 4.5 % betragen. Duplex-Edelstahl weist gute zulässige Spannungswerte und Beständigkeit gegen korrosive Flüssigkeiten auf. Industriegehäuse und Strukturkomponenten der Industrie mit korrosiven Medien verwenden Duplex-Edelstahl.

PH (Ausscheidungsgehärteter) Edelstahl

Es besteht aus Chrom, Ni und C. Die Legierung 17-4 (17 % Cr und 4 % Ni) fällt in diese Kategorie. Sie enthalten Eigenschaften von martensitischem und austenitischem Edelstahl. Eine Wärmebehandlung verbessert normalerweise ihre mechanischen Eigenschaften. Sie sind in Wärmekraftwerken nützlich. Weil sie bei hohen Temperaturen eine gute Stabilität zeigen.

Unterschied zwischen Titan und Edelstahl

Titan oder Edelstahl: einfacher herzustellen und zu bearbeiten?

Fabrikation

Durch Biegen und Formen entstehen Risse im Titan. Einer der größten Mängel ist die Rückfederung im Umformprozess. Und um dieses Problem zu lösen, nutzen Warmumformvorgänge das Zwischenstufenglühen. Warmbearbeitung führt zur Versprödung von Titan. Dadurch entstehen darin Risse. Durch das Glühen wird das Material im Prozess weicher. Und beseitigt Stress darin. Nach dem Glühen erreicht das Material den Nullpunkt.

Lange Titanprodukte sind nicht gerade. Titan verliert nach dem Formen und Biegen an Toleranzwerten. Bei Edelstahl hingegen gibt es kein nennenswertes Rückfederungsphänomen. Somit werden darin keine Ebenheitswerte erreicht. Aus diesem Grund enthalten die gängigen Bauvorschriften ASME, RCCM, GB, JIS und DN Standardprofile. Edelstahl korrodiert beim Umformen nicht. Es springt nicht zurück. Es entsteht kein Stress darin. Dadurch lässt es sich leicht formen und biegen.

Maschinenbearbeitung

Während der Bearbeitung kommt es zu Abrieb zwischen Werkzeugmaschine und Werkstück. Bei der Bearbeitung entsteht Wärme. Titan neigt dazu, mit Bearbeitungswerkzeugen kalt zu verschweißen. Dadurch wird der Prozess schwierig. Eine präzise Bearbeitung verträgt das nicht. Für die Bearbeitung ist ein solides Stück erforderlich. Denn kleines Werkzeug verformt sich. Titan braucht dafür besondere Aufmerksamkeit. Und ein luftiges Titanstück erfordert eine präzise Bearbeitung. Um dies zu erreichen, ist Hochtechnologie erforderlich. Und es erhöht die Kosten.

Der Hauptgrund für diese Art des Kaltschweißens ist ein niedriger Elastizitätsmodul und größere Verformungen. Und das Material wird an der Oberfläche beschädigt. Dies führt zur Bildung von Bearbeitungsfehlern. Diese Bearbeitungsfehler sind im Endprodukt aus Titan nicht erwünscht. Weil Ermüdungsrisse vom Oberflächendefekt ausgehen. Und mit der Zeit wird dieser Riss breiter. Am Ende tritt ein Ermüdungsversagen auf. Um diese Bearbeitungsfehler zu vermeiden, ist daher Hightech erforderlich. Bearbeitungstechniken sind die beste Option. Diese Bearbeitungsvorgänge erhöhen die Produktkosten.

Schweiß-

Auch in den Herstellungsvorschriften gibt es Verfahren zum Schweißen von Titan. Aufgrund seiner Affinität zum Luftsauerstoff kann es jedoch unerwünschte Oxide bilden. Eine Verfärbung beim Schweißen ist ein Zeichen. Das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen ist die beste Option für eine glatte Schweißnaht. Herkömmliche Schweißtechniken in der Werkstatt sind nicht geeignet. Diese Hürde macht das Schweißen vor Ort sehr schwierig. Die Technik des Metalllichtbogenschweißens mit Schutzschild wird für das Schweißen von Titan nicht empfohlen. Weil es das träge Bedürfnis nicht erfüllt.

Bei diesem Schweißen reagiert Titan mit Sauerstoff. Und der Riss beginnt darin zu wachsen. Nur eine inerte Schweißtechnik kann dieses Problem lösen. Die spezielle Ausrüstung benötigen.

Für Edelstahl ist keine spezielle Schweißtechnik erforderlich. Als Schweißtechnik eignet sich das Schutzgaslichtbogenschweißen. Dafür stehen gängige Schweißtechniken und -verfahren zur Verfügung. Eine Wärmebehandlung ist hierfür nicht unbedingt erforderlich. Das Schweißen ist recht einfach, auch wenn an der Schweißstelle keine Gasflaschen zur Verfügung stehen.

Titan vs. Edelstahl: Preis

Der Preis für Titan ist höher als für Edelstahl. Titan ist in der Massenproduktion keine Option für Edelstahl. Falls Edelstahl das Titan ersetzt. Dann sollte es das Arbeitsklima qualifizieren.

Die Bearbeitung von Titan ist schwierig und erhöht die Kosten. Die Umformung erfordert eine Wärmebehandlung. Dies beinhaltet einen zusätzlichen Prozess. Schweißen erfordert außerdem eine inerte Atmosphäre. Daher ist die Herstellung kostspielig.

Was sind die Vor- und Nachteile von Titan vs. Edelstahl?

FAQs zu Titan und Edelstahl