acélok

acélok vas-szén ötvözetek, amelyek más ötvözőelemek érzékelhető koncentrációját tartalmazhatják. Kis mennyiségű nem fémes szén hozzáadása a vashoz nagy rugalmasságát biztosítja a nagyobb hajlékonyság érdekében. Köszönhetően a nagyon-nagy szilárdságú, de még mindig jelentős szívósság, valamint a képességét, hogy jelentősen megváltozott a hőkezelés, acél az egyik leghasznosabb és leggyakoribb vasötvözet modern használatra., Vannak több ezer ötvözetek, amelyek különböző készítmények és / vagy hőkezelések. A mechanikai tulajdonságok érzékenyek a széntartalomra, ami általában kevesebb, mint 1,0 wt%. Az ot AISI osztályozás szerint a szénacélt négy osztályra bontják a széntartalom alapján.,

Típusú Acélok – Besorolás Alapján Összetétel

• 

  acél. Az acélok olyan vas-szén ötvözetek, amelyek más ötvözőelemek érzékelhető koncentrációját tartalmazhatják., Kis mennyiségű nem fémes szén hozzáadása a vashoz nagy rugalmasságát biztosítja a nagyobb szilárdság érdekében. Köszönhetően a nagyon-nagy szilárdságú, de még mindig jelentős szívósság, valamint a képességét, hogy jelentősen megváltozott a hőkezelés, acél az egyik leghasznosabb és leggyakoribb vasötvözet modern használatra. Vannak több ezer ötvözetek, amelyek különböző készítmények és / vagy hőkezelések. A mechanikai tulajdonságok érzékenyek a széntartalomra, ami általában kevesebb, mint 1,0 wt%., Az ot AISI osztályozás szerint a szénacél széntartalom alapján négy osztályba sorolható:

  • alacsony széntartalmú acélok. Az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acél, más néven enyhe acél ma az acél leggyakoribb formája, mivel ára viszonylag alacsony, miközben számos alkalmazáshoz elfogadható anyagtulajdonságokat biztosít. Az alacsony széntartalmú acél körülbelül 0,05–0,25% szenet tartalmaz, így képlékeny és gömbgrafitos. Az enyhe acél viszonylag alacsony szakítószilárdságú, de olcsó és könnyen kialakítható; a felületi keménység növelhető a karburálással.
  • közepes széntartalmú acélok., A közepes széntartalmú acél körülbelül 0,3–0,6% széntartalommal rendelkezik. Kiegyensúlyozza a hajlékonyságot és az erőt, és jó kopásállósággal rendelkezik. Ezt a fajta acélt leginkább gépalkatrészek, tengelyek, tengelyek, fogaskerekek, forgattyústengelyek, tengelykapcsolók és kovácsolások gyártásában használják, valamint sínekben és vasúti kerekekben is használhatók.
  • magas széntartalmú acélok. A magas széntartalmú acél körülbelül 0,60-1,00% széntartalommal rendelkezik. A keménység magasabb, mint a többi fokozat, de a hajlékonyság csökken. A magas széntartalmú acélok rugókhoz, kötélhuzalokhoz, kalapácsokhoz, csavarhúzókhoz és csavarkulcsokhoz használhatók.,
  • Ultra-magas széntartalmú acélok. Az Ultra-nagy széntartalmú acél körülbelül 1,25–2,0% széntartalommal rendelkezik. Acélok, hogy lehet edzett nagy keménység. Ez a fajta acél használható keményacél termékek, mint például a teherautó rugók, fém vágószerszámok és más speciális célokra, mint a (nem ipari célú) kések, tengelyek vagy ütések. A legtöbb 2,5% – nál nagyobb széntartalmú acél porkohászat felhasználásával készül.
• ötvözött acélok., Az acél vas és szén ötvözete, de az ötvözött acél kifejezés általában csak olyan acélokra utal, amelyek más elemeket— például vanádiumot, molibdént vagy kobaltot—tartalmaznak, amelyek elegendőek az alapacél tulajdonságainak megváltoztatásához. Általában az ötvözött acél olyan acél, amelyet különféle elemekkel ötvöznek, összesen 1, 0-50 tömegszázalék között, mechanikai tulajdonságainak javítása érdekében. Az ötvözött acélok két csoportra oszthatók:
  • alacsony ötvözetű acélok.
  • magas ötvözetű acélok.
• , A rozsdamentes acélok alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélok, amelyek legalább 10% krómot tartalmaznak más ötvözőelemekkel vagy anélkül. A szilárdság és a korrózióállóság gyakran a közlekedési és feldolgozó berendezések, motoralkatrészek és lőfegyverek választott anyagává teszi. A króm növeli a keménységet, szilárdságot és a korrózióállóságot. A nikkel hasonló előnyökkel jár, de keménységet ad a hajlékonyság és a szívósság feláldozása nélkül. Csökkenti a hőtágulást a jobb dimenziós stabilitás érdekében.,

titán ötvözetek

A tiszta titán erősebb, mint a közönséges, alacsony széntartalmú acélok, de 45% – kal könnyebb. Kétszer olyan erős, mint a gyenge alumíniumötvözetek, de csak 60% – kal nehezebb. A fém két leghasznosabb tulajdonsága a korrózióállóság és a szilárdság-sűrűség arány, a legmagasabb bármely fémelem közül. A titán ötvözetek korrózióállósága normál hőmérsékleten szokatlanul magas. A titán korrózióállósága stabil, védő-oxid réteg kialakulásán alapul., Bár a “kereskedelmi szempontból tiszta” titán elfogadható mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, és ortopédiai és fogászati implantátumokhoz használták, a legtöbb alkalmazásban a titánt kis mennyiségű alumíniummal és vanádiummal ötvözik, jellemzően 6, illetve 4 tömegszázalékban. Ez a keverék szilárd oldhatósággal rendelkezik, amely drámaian változik a hőmérséklettel, lehetővé téve a csapadék erősítését.

a titánötvözetek olyan fémek, amelyek titán és más kémiai elemek keverékét tartalmazzák. Az ilyen ötvözetek nagyon nagy szakítószilárdsággal és szívóssággal rendelkeznek (még szélsőséges hőmérsékleten is)., Könnyű súlyúak, rendkívüli korrózióállósággal rendelkeznek, valamint képesek ellenállni a szélsőséges hőmérsékleteknek.

2. fokozat

a kereskedelmi tisztaságú titán 2. fokozat nagyon hasonlít az 1. fokozathoz, de nagyobb szilárdságú, mint az 1.fokozat és kiváló hidegképző tulajdonságokkal rendelkezik. Kiváló hegesztési tulajdonságokkal rendelkezik, kiváló oxidációs és korrózióállósággal rendelkezik. Ez a fajta titán a kereskedelmi tisztaságú titán ipar leggyakoribb minősége., Ez az elsődleges választás számos alkalmazási területen:

• Aerospace,
• Automotive,
• kémiai feldolgozás & Klorátgyártás,
• sótalanítás
• energiatermelés

5.fokozat – Ti-6Al-4V

5. fokozat A leggyakrabban használt ötvözet és ez egy alfa + béta ötvözet. Grade 5 ötvözet számlák 50% – a teljes titán használat az egész világon. Kémiai összetétele 6% alumínium, 4% vanádium, 0,25% (maximális) vas, 0,2% (maximális) oxigén, a fennmaradó titán., Általában a Ti-6Al – 4V-T 400 Celsius fokos alkalmazásokban használják. Sűrűsége nagyjából 4420 kg/m3. Jelentősen erősebb, mint a kereskedelemben tiszta titán (1-4 fokozat), mivel hőkezelhető., Ez az osztály kiváló kombináció az erő, korrózió ellenállás, hegesztés, illetve fabricability Ez az első számú választás a sok területén alkalmazások:

• Repülőgép-turbina
• Motor alkatrészek
• Légijármű szerkezeti elemek
• Aerospace kötőelemek
• Nagy teljesítményű automata alkatrészek
• Tengeri alkalmazások

az Alkalmazás titánötvözetek – Használ

A két legtöbb hasznos tulajdonságai a fém vagy korrózió ellenállás, erő-sűrűség arány a legmagasabb a fémes elem., A titán ötvözetek korrózióállósága normál hőmérsékleten szokatlanul magas. Ezek a tulajdonságok határozzák meg a titán és ötvözeteinek alkalmazását. A titán legkorábbi gyártási alkalmazása 1952-ben történt, a Douglas DC-7 utasszállító hajtóművei és tűzfalai esetében. A nagy fajlagos szilárdság, a jó fáradtságállóság és a kúszás élettartama, valamint a jó törésállóság olyan jellemzők, amelyek a titánt előnyben részesítik a repülőgépipari alkalmazásokhoz., Az űrkutatási alkalmazások, beleértve mind a szerkezeti (airframe) alkatrészekben, mind a sugárhajtóművekben történő felhasználást, továbbra is a titán ötvözet használatának legnagyobb részét teszik ki. Az SR-71 szuperszonikus repülőgépen Titánt használtak a szerkezet 85% – ára. A nagyon magas tehetetlenség miatt a titánnak számos orvosbiológiai alkalmazása van, amely az emberi testben való tehetetlenségén, vagyis a testfolyadékok korrózióállóságán alapul.,

acél vs titán tulajdonságai

az anyagtulajdonságok intenzív tulajdonságok, ami azt jelenti, hogy függetlenek a tömeg mennyiségétől, és a rendszeren belül bármely pillanatban helytől függően változhatnak. Az anyagtudomány alapja az anyagok szerkezetének tanulmányozása, tulajdonságaikhoz (mechanikai, elektromos stb.). Ha egy anyagtudós ismeri ezt a szerkezet-tulajdonság korrelációt, akkor egy adott alkalmazásban tovább tanulmányozhatják az anyag relatív teljesítményét., Az anyag szerkezetének és így tulajdonságainak fő meghatározói az alkotó kémiai elemei, valamint az anyag végső formájává történő feldolgozásának módja.

acél sűrűsége vs titán

a tipikus acél sűrűsége 8,05 g / cm3.

a tipikus titánötvözet sűrűsége 4,43 g/cm3 (Ti-6Al-4V).

a sűrűség az egységnyi térfogatra jutó tömeg., Ez egy intenzív tulajdonság, amelyet matematikailag tömegként határoznak meg térfogat szerint osztva:

ρ = m / V

szavakban az anyag sűrűsége (ρ) az anyag teljes tömege (m), osztva az anyag által elfoglalt teljes térfogattal (V). A standard SI egység kilogramm/köbméter (kg / m3). A Standard angol egység Font tömege köbméterenként (lbm / ft3).,

mivel egy anyag sűrűsége (ρ) az anyag teljes tömege (m), osztva az anyag által elfoglalt teljes térfogattal (V), nyilvánvaló, hogy egy anyag sűrűsége erősen függ az atomtömegétől, valamint az atomszám sűrűségétől (N; atomok/cm3),

• Atomtömeg. Az atomtömegt az atommag hordozza, amely az atom teljes térfogatának csak körülbelül 10-12-ét foglalja el, de tartalmazza az összes pozitív töltést, valamint az atom teljes tömegének legalább 99,95% – át. Ezért a tömegszám (protonok és neutronok száma) határozza meg.,
• atomi Számsűrűség. Az atomi számsűrűség (N; atomok/cm3), amely az atomi sugárhoz kapcsolódik, az adott típusú atomok száma az anyag egységnyi térfogatára (V; cm3). A tiszta anyag atomszám-sűrűsége (N; atomok / cm3), amelynek atomtömege vagy molekulatömege (m; gramm/mol) és az anyagsűrűsége (⍴; gram/cm3) könnyen kiszámítható a következő egyenletből Avogadro számával (NA = 6,022×1023 atom vagy molekula/MOL):
• kristályszerkezet., A kristályos anyag sűrűségét jelentősen befolyásolja kristályszerkezete. Az FCC szerkezete hatszögletű rokonával (hcp) együtt a leghatékonyabb csomagolási tényezővel rendelkezik (74%). Az FCC szerkezeteket tartalmazó fémek közé tartozik az ausztenit, az alumínium, a réz, az ólom, az ezüst, az arany, a nikkel, a platina és a tórium.

acél vs titán mechanikai tulajdonságai

az anyagokat gyakran különféle alkalmazásokhoz választják, mivel kívánatos mechanikai jellemzőkkel rendelkeznek., A szerkezeti alkalmazásokhoz az anyagtulajdonságok elengedhetetlenek, és a mérnököknek ezeket figyelembe kell venniük.

acél szilárdsága vs titán

az anyagok mechanikájában az anyag szilárdsága az, hogy képes ellenállni az alkalmazott terhelésnek meghibásodás vagy műanyag deformáció nélkül. Az anyagok szilárdsága alapvetően figyelembe veszi az anyagra alkalmazott külső terhelések és az ebből eredő deformáció vagy az anyagméretek változása közötti kapcsolatot. Az anyag szilárdsága az, hogy képes ellenállni ennek az alkalmazott terhelésnek meghibásodás vagy műanyag deformáció nélkül.,

végső szakítószilárdság

az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acél végső szakítószilárdsága 400-550 MPa között van.

Az ultra-nagy széntartalmú acél szakítószilárdsága 1100 MPa.

A Ti-6Al-4V fokozatú 5 titán ötvözet végső szakítószilárdsága körülbelül 1170 MPa.

a végső szakítószilárdság a legnagyobb a mérnöki stressz-törzs görbén. Ez megfelel a maximális stressznek, amelyet feszültség alatt álló szerkezet képes fenntartani. A végső szakítószilárdságot gyakran “szakítószilárdságra”, vagy akár “végső erőre” rövidítik.,”Ha ezt a stresszt alkalmazzák és fenntartják, törés következik be. Gyakran ez az érték lényegesen több, mint a hozam stressz (akár 50-60 százalékkal több, mint bizonyos típusú fémek hozama). Amikor egy gömbgrafitos anyag eléri a végső erejét, megtapasztalja a nyakkendőt, ahol a keresztmetszeti terület lokálisan csökken. A stressz-törzs görbe nem tartalmaz nagyobb stresszt, mint a végső erő. Annak ellenére, hogy a deformációk tovább növekedhetnek, a stressz általában csökken a végső erő elérése után., Ez egy intenzív tulajdonság, ezért értéke nem függ a vizsgálati minta méretétől. Ez azonban más tényezőktől függ, mint például a minta elkészítése, a felületi hibák jelenléte vagy más módon, valamint a vizsgálati környezet és anyag hőmérséklete. Végső szakítószilárdság változhat 50 MPa egy alumínium olyan magas, mint 3000 MPa nagyon nagy szilárdságú acélok.

az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acél Hozamszilárdsága 250 MPa.

Az ultra-nagy széntartalmú acél Folyásállósága 800 MPa.,

A Ti-6Al-4V fokozatú 5 titán ötvözet Folyásállósága körülbelül 1100 MPa.

a hozampont a stressztűrési görbe azon pontja, amely a rugalmas viselkedés határát és a műanyag viselkedés kezdetét jelzi. A hozam erőssége vagy a hozam stressz az az anyagi tulajdonság, amelyet úgy határoznak meg, mint a stressz, amelynél az anyag plasztikusan deformálódik, míg a hozampont az a pont, ahol a nemlineáris (rugalmas + műanyag) deformáció megkezdődik. A hozampont előtt az anyag rugalmasan deformálódik, és az alkalmazott stressz eltávolításakor visszatér eredeti alakjához., A hozampont letétele után a deformáció egy része maradandó és nem visszafordítható. Egyes acélok és más anyagok olyan viselkedést mutatnak, amelyet hozampont jelenségnek neveznek. A hozamerősségek az alacsony szilárdságú alumínium esetében az 35 MPa-tól az 1400 MPa-nál nagyobbig terjednek a nagyon nagy szilárdságú acéloknál.

Young rugalmassági modulusa

Young alacsony széntartalmú acél rugalmassági modulusa 200 GPa.

Young rugalmassági modulusa Ti-6Al-4V-fokozatú 5 titán ötvözet körülbelül 114 GPa.,

a fiatal rugalmassági modulusa az uniaxiális deformáció lineáris rugalmassági rendszerében fellépő húzó-és nyomófeszültség rugalmassági modulusa,amelyet általában szakítópróbákkal értékelnek. A korlátozó stresszig a test képes lesz visszanyerni méreteit a terhelés eltávolításakor. Az alkalmazott feszültségek miatt a kristályban lévő atomok elmozdulnak egyensúlyi helyzetükből. Az összes atom ugyanakkora mértékben eltolódik, és továbbra is fenntartja relatív geometriáját. Amikor a feszültségeket eltávolítják, az összes atom visszatér eredeti helyzetébe, és nincs állandó deformáció., A Hooke törvénye szerint a stressz arányos a törzzsel (a rugalmas régióban), a lejtő pedig Young modulusa. Young modulusa megegyezik a törzs által osztott hosszanti feszültséggel.

acél keménysége vs titán

Brinell az alacsony széntartalmú acél keménysége körülbelül 120 MPa.

a nagy széntartalmú acél Brinell keménysége körülbelül 200 MPa.

A Ti-6Al-4V fokozatú 5 titán ötvözet Rockwell keménysége körülbelül 41 HRC.,

a Rockwell keménységi teszt az egyik leggyakoribb behúzási keménységi teszt, amelyet keménységi tesztelésre fejlesztettek ki. A Brinell-teszttel ellentétben a Rockwell tester méri az indenter behatolásának mélységét nagy terhelés (nagy terhelés) alatt, összehasonlítva az előterhelés (kisebb terhelés) behatolásával. A kisebb terhelés nulla pozíciót határoz meg. A nagyobb terhelést alkalmazzák, majd eltávolítják, miközben továbbra is fenntartják a kisebb terhelést., A nagy terhelés alkalmazása előtt és után a behatolás mélysége közötti különbséget a Rockwell keménységi szám kiszámításához használják. Vagyis a behatolási mélység és a keménység fordítottan arányos. A Rockwell keménység fő előnye, hogy képes közvetlenül megjeleníteni a keménységi értékeket. Az eredmény Egy méret nélküli szám, amelyet HRA, HRB, HRC stb., ahol az utolsó betű a megfelelő Rockwell skála.

a Rockwell C tesztet Brale penetrátorral (120° – os gyémánt kúp) és 150 kg-os nagy terheléssel végezzük.,

acél vs titán termikus tulajdonságai

az anyagok termikus tulajdonságai az anyagok hőmérsékletének változására és a hő alkalmazására adott válaszra utalnak. Mivel a szilárd anyag hő formájában elnyeli az energiát, hőmérséklete emelkedik, méretei növekednek. De a különböző anyagok eltérően reagálnak a hő alkalmazására.

a hőteljesítmény, a hőtágulás és a hővezető képesség olyan tulajdonságok, amelyek gyakran kritikusak a szilárd anyagok gyakorlati alkalmazásában.

acél olvadáspontja vs titán

az alacsony széntartalmú acél olvadáspontja 1450°C körül van.,

A Ti-6Al-4V – fokozatú 5 titán ötvözet olvadáspontja 1660°C körül van.

általában az olvadás egy anyag fázisváltozása a szilárd anyagból a folyékony fázisba. Az anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen ez a fázisváltozás bekövetkezik. Az olvadáspont meghatározza azt az állapotot is, amelyben a szilárd és a folyadék egyensúlyban létezhet.

acél vs titán hővezető képessége

a tipikus acél hővezető képessége 20 W / (M.K).

A Ti-6Al-4V fokozatú 5 titán ötvözet hővezető képessége 6,7 W / (M. K).,

a szilárd anyag hőátadási jellemzőit a hővezető képességnek nevezett tulajdonsággal mérik, k (vagy λ), m/m-ben mérve.k. ez az anyag azon képességének mértéke, hogy a hőt egy anyagon keresztül vezetéssel továbbítsa. Vegye figyelembe, hogy a Fourier-törvény minden anyagra vonatkozik, függetlenül annak állapotától (szilárd, folyékony vagy gáz), ezért a folyadékokra és gázokra is meghatározásra kerül.

a legtöbb folyadék és szilárd anyag hővezető képessége a hőmérséklettől függően változik. A gőzök esetében ez a nyomástól is függ., Általában:

a legtöbb anyag nagyon homogén, ezért általában K = k (T) írhatunk. Hasonló meghatározások kapcsolódnak az y – és z-irányok (ky, kz) termikus vezetőképességéhez, de egy izotróp anyag esetében a hővezető képesség független az átvitel irányától, kx = ky = kz = k.