Teräkset

– Teräkset ovat raudan ja hiilen seoksia, jotka voivat sisältää merkittäviä pitoisuuksia muita seosaineita. Lisäämällä pieni määrä ei-metallisten hiiltä rauta-kaupat sen suuri sitkeys suurempi sitkeys. Koska sen erittäin korkea vahvuus, mutta silti huomattava sitkeys, ja sen kyky olla suuresti muuttunut lämpökäsittely -, teräs-on yksi kaikkein hyödyllisiä ja yhteisen rautametallien metalliseos moderni käyttää., On tuhansia seoksia, joilla on erilaisia koostumuksia ja / tai lämpökäsittelyjä. Mekaanisia ominaisuuksia ovat herkkiä hiilipitoisuus, joka on yleensä alle 1,0 paino -%. Ot AISI-luokituksen mukaan hiiliteräs jaetaan neljään luokkaan hiilipitoisuuden perusteella.,

Tyypit Teräkset – Luokitus Perustuu Kokoonpano

• 

  Teräs. Teräkset ovat rautahiiliseoksia, jotka voivat sisältää tuntuvia pitoisuuksia muita seosaineita., Lisäämällä pieni määrä ei-metallista hiiltä rauta kaupat sen suuri sitkeys suurempi vahvuus. Koska sen erittäin korkea vahvuus, mutta silti huomattava sitkeys, ja sen kyky olla suuresti muuttunut lämpökäsittely -, teräs-on yksi kaikkein hyödyllisiä ja yhteisen rautametallien metalliseos moderni käyttää. On tuhansia seoksia, joilla on erilaisia koostumuksia ja / tai lämpökäsittelyjä. Mekaanisia ominaisuuksia ovat herkkiä hiilipitoisuus, joka on yleensä alle 1,0 paino -%., Ot AISI-luokituksen mukaan hiiliteräs jaetaan neljään hiilipitoisuuteen perustuvaan luokkaan:

  • vähähiiliset teräkset. Vähähiilisen teräs, joka tunnetaan myös nimellä teräs on nyt yleisin muoto terästä, koska sen hinta on suhteellisen alhainen, kun se tarjoaa materiaalia, ominaisuuksia, jotka ovat hyväksyttäviä monia sovelluksia. Vähähiilisen teräs sisältää noin 0.05–0.25% hiiltä, jolloin se on muokattavaksi ja sitkeää. Teräs on suhteellisen alhainen vetolujuus, mutta se on halpa ja helppo muodostaa; pinnan kovuutta voidaan lisätä kautta carburizing.
  • keskihiiliset teräkset., Keskihiilisen teräksen hiilipitoisuus on noin 0,3–0,6 prosenttia. Tasapainottaa sitkeyttä ja voimaa ja on hyvä kulutuskestävyys. Tämän luokan teräs on useimmiten käytetty tuotannossa koneen osia, akselit, akselit, hammaspyörät, kampiakselit, kytkimen ja takeet ja voidaan käyttää myös kiskot ja rautateiden pyörät.
  • korkea-hiiliset teräkset. Korkean hiiliteräksen hiilipitoisuus on noin 0,60-1,00 prosenttia. Kovuus on muita laatuja korkeampi, mutta sitkeys laskee. Korkea hiili teräksiä voitaisiin käyttää Jouset, köysilangat, vasarat, ruuvimeisselit, ja Jakoavaimet.,
  • Ultra-korkea-hiiliset teräkset. Erittäin korkean hiiliteräksen hiilipitoisuus on noin 1,25-2,0%. Teräkset, jotka voidaan karkaistu suuri kovuus. Tämän luokan terästä voidaan käyttää lujaa terästä tuotteita, kuten kuorma jouset, metalli leikkurit ja muihin erityisiin tarkoituksiin, kuten (ei-teollinen-tarkoitukseen) veitset, akselit tai lyöntejä. Useimmat teräkset, joiden hiilipitoisuus on yli 2,5%, valmistetaan jauhemetallurgialla.
• seostetut teräkset., Teräs on metalliseos raudan ja hiilen, mutta termi seosterästä yleensä vain tarkoitetaan teräksiä, jotka sisältävät muita tekijöitä, kuten vanadiini, molybdeeni, tai koboltti—määrät riittävät muuttaa ominaisuudet pohja terästä. Yleensä seosteräs on terästä, joka seostetaan erilaisilla alkuaineilla yhteensä 1,0-50 painoprosenttia parantaakseen mekaanisia ominaisuuksiaan. Seostetut teräkset jaetaan kahteen ryhmään:
  • Matalaseosteiset teräkset.
  • Korkeaseosteiset teräkset.
• Ruostumaton teräs., Ruostumattomat teräkset määritellään vähähiilisiksi teräksiksi, joissa on vähintään 10% kromia muiden seosaineiden kanssa tai ilman niitä. Lujuus ja korroosionkestävyys tekevät siitä usein valinnan materiaalin kuljetus-ja käsittelylaitteissa, Moottorin osissa ja ampuma-aseissa. Kromi lisää kovuutta, lujuutta ja korroosionkestävyyttä. Nikkeli antaa samanlaisia etuja, mutta lisää kovuutta tinkimättä sitkeys ja sitkeys. Se myös vähentää lämpölaajeneminen paremman ulottuvuuden vakautta.,

titaaniseokset

Puhdas titaani on vahvempi kuin yhteisiä, matala-teräksiä, mutta 45% kevyempi. Se on myös kaksi kertaa vahvempaa kuin heikot alumiiniseokset, mutta vain 60% raskaampaa. Kahden eniten hyödyllisiä ominaisuuksia metalli ovat korroosionkestävyys ja lujuus / tiheys-suhteen, korkein kaikista metallinen alkuaine. Titaaniseosten korroosionkestävyys normaaleissa lämpötiloissa on epätavallisen korkea. Titaanin korroosionkestävyys perustuu vakaan, suojaavan oksidikerroksen muodostumiseen., Vaikka ”kaupallisesti puhdas” titaani on hyväksyttävää mekaanisia ominaisuuksia ja sitä on käytetty ortopedian ja hammasimplantit, sillä useimmat sovellukset titaani on seostettu pieniä määriä alumiinia eikä vanadiinia, tyypillisesti 6% ja 4% painosta. Tämä seos on vahva liukoisuus, joka vaihtelee dramaattisesti lämpötilan, jolloin se tehdään saostus vahvistaminen.

Titaaniseokset ovat metalleja, jotka sisältävät titaanin ja muiden kemiallisten alkuaineiden seosta. Tällaiset seokset ovat erittäin suuri vetolujuus ja sitkeys (jopa äärimmäisissä lämpötiloissa)., Ne ovat kevyitä, on poikkeuksellisen korroosionkestävyys ja kyky kestää äärimmäisiä lämpötiloja.

2. aste

Kaupallisesti puhdas titaani luokka 2 on hyvin samanlainen kuin luokan 1, mutta se on suurempi lujuus kuin luokan 1 ja erinomainen kylmä muodostaen ominaisuuksia. Se tarjoaa erinomaiset hitsausominaisuudet ja on erinomainen hapettumis-ja korroosionkestävyys. Tämä titaaniluokka on kaupallisesti puhtaan titaaniteollisuuden yleisin luokka., Se on ensisijainen valinta monille aloilla sovellukset:

• Ilmailu,
• Auto -,
• Kemiallinen Käsittely & Kloraatin Valmistuksen,
• Suolanpoisto
• sähköntuotanto

luokka 5 – Ti-6Al-4V

luokka 5 on yleisimmin käytetty seos ja se on alfa + beta-seos. Luokan 5 seos vastaa 50% titaanin kokonaiskäytöstä ympäri maailmaa. Sen kemiallinen koostumus on 6% alumiinia, 4% vanadiinia, 0,25% (maksimi) rautaa, 0,2% (maksimi) happea ja loput titaania., Yleensä Ti-6Al-4V: tä käytetään jopa 400 celsiusasteen sovelluksissa. Sen tiheys on noin 4420 kg/m3. Se on huomattavasti vahvempi kuin kaupallisesti puhdas titaani (luokat 1-4), koska sen mahdollisuus on lämpökäsitelty., Tämä luokka on erinomainen yhdistelmä vahvuus, korroosionkestävyys -, hitsaus-ja fabricability Se on ensisijainen valinta monien alojen sovelluksiin:

• Lentokoneiden turbiinien
• Moottorin osat
• Ilma-aluksen rakenteelliset komponentit
• Ilmailu-kiinnikkeet
• Korkean suorituskyvyn automaattinen osat
• Marine-sovellukset

Sovellus titaaniseosten – Käyttö

kahden eniten hyödyllisiä ominaisuuksia metalli ovat korroosionkestävyys ja lujuus-to-tiheys-suhde, korkein kaikista metallinen alkuaine., Titaaniseosten korroosionkestävyys normaaleissa lämpötiloissa on epätavallisen korkea. Nämä ominaisuudet määrittävät titaanin ja sen seosten soveltamisen. Varhaisin tuotannon soveltaminen titaani oli vuonna 1952, sillä moottorit ja palomuurit Douglas DC-7 matkustajakone. Korkea erityinen vahvuus, hyvä väsymiskestävyys ja hyypiön elämää, ja hyvä murtuma sitkeys ovat ominaisuuksia, jotka tekevät titaani on hyvin suosittu metalli ilmailualan sovelluksiin., Ilmailu-ja avaruussovellukset, mukaan lukien käyttö sekä rakenteellisissa (rungon) komponenteissa että suihkumoottoreissa, muodostavat edelleen suurimman osan titaaniseoksen käytöstä. Yliäänikoneessa SR-71 titaania käytettiin 85% rakenteesta. Johtuen erittäin korkea inertness, titaani on monia biolääketieteen sovelluksissa, joka perustuu sen inertness ihmisen elin, joka on, korroosionkestävyys kehon nesteitä.,

teräksen ominaisuudet vs titaani

materiaalin ominaisuudet ovat intensiivisiä ominaisuuksia, eli ne ovat riippumattomia massan määrästä ja voivat vaihdella paikasta toiseen järjestelmässä milloin tahansa. Materiaalitieteen perustana on materiaalien rakenteen tutkiminen ja niiden ominaisuuksien (mekaaninen, sähköinen jne.). Kun materiaalitieteilijä tietää tästä rakenteesta-ominaisuuskorrelaatiosta, he voivat sitten lähteä tutkimaan materiaalin suhteellista suorituskykyä tietyssä sovelluksessa., Materiaalin rakenteen ja siten sen ominaisuuksien tärkeimmät taustatekijät ovat sen kemialliset alkuaineet ja tapa, jolla se on jalostettu lopulliseen muotoonsa.

teräksen tiheys vs titaani

tyypillisen teräksen tiheys on 8,05 g / cm3.

tyypillisen titaaniseoksen tiheys on 4,43 g / cm3 (Ti-6Al-4V).

tiheys määritellään massaksi tilavuusyksikköä kohti., Se on intensiivinen omaisuutta, joka on matemaattisesti määritelty massa jaettuna määrä:

ρ = m/V,

sanoja, tiheys (ρ) aineen on yhteensä massa (m) kyseisen aineen jaettuna yhteensä tilavuus (V) käytössä, että aine. Tavallinen SI-yksikkö on kilogrammaa kuutiometriä kohti (kg / m3). Englannin standardiyksikkö on punnan massa kuutiojalkaa kohti (lbm / ft3).,

Koska tiheys (ρ) aineen on yhteensä massa (m) kyseisen aineen jaettuna yhteensä tilavuus (V) käytössä, että aine, se on selvää, tiheys aine, riippuu vahvasti sen atomimassa ja myös järjestysluku tiheys (N; atomia/cm3),

• Atomi Paino. Atomin massa on kuljettaa atomin ydin, joka sijaitsee vain noin 10-12 kokonaismäärästä atomi tai vähemmän, mutta se sisältää kaikki positiivinen varaus ja vähintään 99.95% koko massa atomin. Siksi se määritetään massaluvulla (protonien ja neutronien lukumäärällä).,
• Atominumerotiheys. Järjestysluku tiheys (N; atomia/cm3), joka liittyy atomic säteet, on atomien lukumäärä tietyn tyyppinen tilavuusyksikköä kohti (V; cm3) materiaalia. Järjestysluku tiheys (N; atomia/cm3) puhdasta materiaalia, jolla atomic tai molekyylipaino (M; g/mol) ja materiaalin tiheys (⍴; g/cm3) on helppo laskea seuraavan yhtälön avulla Avogadron luku (NA = 6.022×1023 atomia tai molekyyliä per mooli):
• kiderakenne., Kiteisen aineen tiheyteen vaikuttaa merkittävästi sen kiderakenne. FCC: n rakenteessa on kuusikulmaisen sukulaisensa (hcp) ohella tehokkain pakkauskerroin (74%). Metalleja sisältävät FCC rakenteita ovat austeniitin -, alumiini -, kupari -, lyijy -, hopea -, kulta -, nikkeli -, platina -, ja toriumia.

Mekaaniset Ominaisuudet Teräksen vs Titaani

– Aineet ovat usein valittu eri sovelluksia, koska ne ovat toivottavaa yhdistelmiä mekaaniset ominaisuudet., Rakennesovelluksissa materiaaliominaisuudet ovat ratkaisevia ja insinöörien on otettava ne huomioon.

Vahvuus Teräs vs Titaani

mekaniikka, materiaalit, vahvuus materiaali on sen kyky kestää sovellettu ladata ilman vika tai plastinen muodonmuutos. Lujuusopin periaatteessa pitää suhdetta ulkoisen kuorman materiaalia, ja johtaa muodonmuutos tai muuttaa materiaalin mitat. Materiaalin vahvuus on sen kyky kestää tätä sovellettua kuormaa ilman vikoja tai muovisia muodonmuutoksia.,

lopullinen vetolujuus

vähähiilisen teräksen lopullinen vetolujuus on 400-550 MPa.

ultra-korkean hiiliteräksen lopullinen vetolujuus on 1100 MPa.

Ti-6Al-4V – luokan 5 titaaniseoksen lopullinen vetolujuus on noin 1170 MPa.

lopullinen vetolujuus on suurin engineering jännitys-venymä-käyrä. Tämä vastaa suurinta stressiä, jota jännitysrakenne voi kestää. Lopullinen vetolujuus lyhennetään usein ”vetolujuudeksi” tai jopa ”lopulliseksi.,”Jos tätä stressiä sovelletaan ja ylläpidetään, syntyy murtuma. Usein tämä arvo on huomattavasti suurempi kuin tuottostressi (jopa 50-60 prosenttia enemmän kuin joidenkin metallien tuotto). Kun sitkeä materiaali saavuttaa lopullisen lujuuden, se kokee halailua, jossa poikkipinta-ala vähentää paikallisesti. Stressikäyrä ei sisällä suurempaa stressiä kuin lopullinen vahvuus. Vaikka muodonmuutokset voivat edelleen kasvaa, stressi yleensä vähenee, kun lopullinen vahvuus on saavutettu., Se on intensiivinen ominaisuus, joten sen arvo ei riipu testinäytteen koosta. Kuitenkin, se on riippuvainen muista tekijöistä, kuten valmisteluun näyte, läsnäolo tai muuten pinnan virheitä ja lämpötilan testi ympäristö ja materiaali. Ultimate vetolujuudet vaihtelevat 50 MPa alumiini peräti 3000 MPa erittäin lujat teräkset.

myötölujuus

vähähiilisen teräksen myötölujuus on 250 MPa.

erittäin korkean hiiliteräksen myötölujuus on 800 MPa.,

Ti-6Al-4V – luokan 5 titaaniseoksen myötölujuus on noin 1100 MPa.

myötöraja on pisteen jännitys-venymä-käyrä, joka ilmaisee raja elastinen käyttäytyminen ja alussa muovi käyttäytymistä. Myötölujuus tai myötölujuus on materiaalin omaisuutta määritelty stressi, jossa materiaali alkaa muuttaa muotoaan plastisesti ottaa huomioon, että myötöraja on kohta, jossa epälineaarinen (elastinen + muovi) muodonmuutos alkaa. Ennen myötöraja, materiaali muuttaa muotoaan joustavasti ja palaa alkuperäiseen muotoonsa, kun sovelletaan stressi on poistettu., Kun myötöpiste on ohitettu, osa muodonmuutoksesta on pysyvää ja ei-palautuvaa. Joissakin teräksissä ja muissa materiaaleissa esiintyy käyttäytymistä, jota kutsutaan myötöpisteilmiöksi. Tuotto vahvuudet vaihtelevat 35 MPa alhainen lujuus alumiini suurempi kuin 1400 MPa erittäin lujat teräkset.

Youngin kimmomoduuli

Youngin kimmomoduuli vähähiilisen teräksen kimmoisuudesta on 200 GPa.

Youngin kimmokerroin Ti-6Al-4V – luokan 5 titaaniseoksesta on noin 114 GPa.,

Nuori on kimmomoduuli on kimmokerroin veto-ja puristusjännitys lineaarinen elastisuus järjestelmä yksiakselinen muodonmuutoksia ja on yleensä arvioidaan vetolujuustestejä varten. Rajoittavaan stressiin asti keho pystyy palauttamaan mittansa kuorman poistamisesta. Käytetyt jännitykset saavat Kiteen atomit liikkumaan tasapainoasennostaan. Kaikki atomit siirtyvät saman verran ja säilyttävät silti suhteellisen geometriansa. Kun jännitykset poistetaan, kaikki atomit palaavat alkuperäisiin asentoihinsa, eikä pysyvää muodonmuutosta tapahdu., Hooken lain mukaan stressi on verrannollinen rasitukseen (elastisella alueella), ja rinne on Youngin modulus. Youngin modulus on yhtä suuri kuin kannan jakama Pitkittäinen stressi.

Kovuus Teräs vs Titaani

Brinell-kovuus vähähiilisen teräs on noin 120 MPa.

korkean hiiliteräksen Brinell-kovuus on noin 200 MPa.

Ti-6Al-4V – luokan 5 titaaniseoksen Rockwell-kovuus on noin 41 HRC.,

Rockwell-kovuus testi on yksi yleisimmistä sisennys kovuus testit, jotka on kehitetty kovuus testaus. Toisin kuin Brinell-testi, Rockwell testaaja toimenpiteet tunkeutumissyvyys on indenter alle suuri load (suuri kuormitus) verrattuna levinneisyys tehnyt esijännityksen (pieni kuorma). Pieni kuormitus määrittää nollapisteen. Suurin kuormitus kohdistetaan, sitten poistetaan säilyttäen pieni kuormitus., Ero syvyys levinneisyys ennen ja jälkeen soveltamisen merkittävä kuormituksen laskentaan käytetään Rockwell-kovuus numero. Eli penetraatiosyvyys ja kovuus ovat kääntäen verrannollisia. Rockwell-kovuuden tärkein etu on sen kyky näyttää kovuusarvot suoraan. Tulos on dimensioton luku, joka totesi kuin HRA, HRB, HRC, jne., jossa viimeinen kirjain on vastaava Rockwell mittakaavassa.

Rockwell C-testi on tehtävä Brale penetrator (120°diamond kartio) ja suuri kuorma 150kg.,

Termiset Ominaisuudet Teräs vs Titaani

Termiset ominaisuudet materiaalit viittaavat vastaus-aineiden muutokset ja niiden lämpötilan ja soveltaminen lämpöä. Koska kiinteä aine imee energiaa lämmön muodossa, sen lämpötila nousee ja sen mitat kasvavat. Mutta eri materiaalit reagoivat lämmön levittämiseen eri tavalla.

lämpökapasiteetti, lämpölaajeneminen, ja lämmönjohtavuus ovat ominaisuuksia, jotka ovat usein kriittinen in käytännön hyötyä kiintoaineen.

teräksen sulamispiste vs titaani

vähähiilisen teräksen sulamispiste on noin 1450°C.,

Sulamispiste Ti-6Al-4V – luokka 5 titaani seos on noin 1660°C.

yleensä, sulaminen on vaihe, joka muuttaa aineen kiinteästä neste vaiheessa. Aineen sulamispiste on lämpötila, jossa tämä vaihe muuttuu. Sulamispiste määrittelee myös tilan,jossa kiinteä ja neste voivat olla tasapainossa.

Lämmönjohtavuus Teräs vs Titaani

lämmönjohtavuus tyypillinen teräs on 20 W/(m.K).

Ti-6Al-4V – luokan 5 titaaniseoksen lämmönjohtavuus on 6,7 W / (M.K).,

lämmönsiirto-ominaisuudet vankka materiaali on mitattu ominaisuus nimeltä lämmönjohtavuus, k (tai λ), mitataan W/m.K. Se on mitta aineen kykyä siirtää lämpöä kautta materiaalin johtuminen. Huomaa, että Fourier laki koskee kaikkia väliä, riippumatta sen valtion (kiinteä, neste tai kaasu), siksi on määritelty myös nesteet ja kaasut.

useimpien nesteiden ja kiintoaineiden lämmönjohtavuus vaihtelee lämpötilan mukaan. Höyryjen osalta se riippuu myös paineesta., Yleensä:

Useimmat materiaalit ovat hyvin lähes homogeeninen, siksi emme voi yleensä kirjoittaa k = k (T). Vastaavia määritelmiä liittyvät lämmönjohtavuus y – ja z-suuntiin (ky, kz), mutta isotrooppinen materiaali lämmönjohtavuus on riippumattomia suuntaan siirtää, kx = ky = kz = k.