Ståltyper

Stål er jern–karbon-legeringer som kan inneholde betydelige konsentrasjoner av andre legeringselementer. Legge til en liten mengde av ikke-metalliske carbon å strykejern handler sin store formbarhet for større duktilitet. På grunn av sin svært-høy styrke, men fortsatt betydelig vanskelighet, og dens evne til å bli betydelig endret ved varmebehandling, stål er en av de mest nyttige og felles jernholdige legering i moderne bruk., Det er tusenvis av legeringer som har forskjellige sammensetninger og/eller varme behandlinger. Den mekaniske egenskaper er sensitive for innholdet av karbon, som er normalt mindre enn 1,0 wt%. Ifølge ot AISI klassifisering, karbonstål er brutt ned i fire klasser basert på karbon innhold.,

Typer Stål – Klassifisering Basert på Sammensetningen

• 

  Stål. Stål er jern–karbon-legeringer som kan inneholde betydelige konsentrasjoner av andre legeringselementer., Legge til en liten mengde av ikke-metalliske carbon å strykejern handler sin store formbarhet for større styrke. På grunn av sin svært-høy styrke, men fortsatt betydelig vanskelighet, og dens evne til å bli betydelig endret ved varmebehandling, stål er en av de mest nyttige og felles jernholdige legering i moderne bruk. Det er tusenvis av legeringer som har forskjellige sammensetninger og/eller varme behandlinger. Den mekaniske egenskaper er sensitive for innholdet av karbon, som er normalt mindre enn 1,0 wt%., Ifølge ot AISI klassifisering, karbonstål er brutt ned i fire klasser basert på karbon innhold:

  • Lav-karbon Stål. Lav-karbon stål, også kjent som mild stål er nå den mest vanlige formen av stål fordi prisen er relativt lav, mens det gir materialegenskaper som er akseptable for mange bruksområder. Lav-karbon stål inneholder ca 0.05–0.25% karbon gjør det tøyelig og smidig. Lakkert stål har en relativt lav strekkfasthet, men det er billig og lett å danne; overflatehardhet kan økes gjennom carburizing.
  • Medium-karbonstål., Medium-karbon stål har ca 0.3–0.6% karbon innhold. Balanserer formbarhet, styrke og har god slitestyrke. Denne karakteren av stål som er mest brukt i produksjon av maskindeler, sjakter, akslinger, tannhjul, crankshafts, kopling og smidde og kan også brukes i skinnene og jernbane hjul.
  • Høy-karbon Stål. Høy-karbon stål har ca 0.60 til 1,00% karbon innhold. Hardhet er høyere enn de andre karakterer, men formbarhet synker. Høy karbonstål kan brukes for springs, tau, kabler, hammere, skrutrekkere og tenger.,
  • Ultra-høy-karbon Stål. Ultra-høy-karbon stål har ca 1.25–2.0% karbon innhold. Stål som kan kombineres til stor hardhet. Denne karakteren av stål kan brukes for hardt stål produkter, for eksempel lastebil springs, skjærende verktøy og andre spesielle formål som (ikke-industrielle formål) kniver, aksler eller slag. De fleste stål med mer enn 2,5% karbon innhold er laget ved hjelp av pulver metallurgi.
• Legering Stål., Stål er en legering av jern og karbon, men begrepet legert stål vanligvis bare viser til stål som inneholder andre elementer— som vanadium, molybden, eller kobolt—i mengder som er tilstrekkelig til å endre egenskapene for base stål. Generelt, alu stål stål som er legert med en rekke elementer som i sum beløp mellom 1,0% og 50% av vekten til å forbedre sin mekaniske egenskaper. Legering stål er brutt ned i to grupper:
  • Lav legering Stål.
  • Høy legert Stål.
• Rustfritt Stål., Rustfritt stål er definert som lav-karbon stål med minst 10% krom med eller uten andre legeringselementer. Styrke og korrosjonsbestandighet ofte gjøre det materialet i transport og behandling av utstyr, motor deler, og skytevåpen. Krom øker hardhet, styrke og korrosjonsbestandighet. Nikkel gir lignende ytelser, men legger til hardhet uten å ofre formbarhet og seighet. Det reduserer også termisk ekspansjon for bedre dimensjonal stabilitet.,

titanlegeringer

Ren titan er sterkere enn vanlig, lav-karbon stål, men 45% lettere. Det er også dobbelt så sterke som svake aluminium legeringer men bare 60% tyngre. De to mest nyttige egenskaper metall er motstand mot korrosjon og styrke-til-density ratio, den høyeste av alle metallisk element. Den korrosjonsbeskyttelse av titanlegeringer ved normale temperaturer er uvanlig høy. Titanium er korrosjonsbestandighet er basert på dannelsen av en stabil, beskyttende oksid-lag., Selv om «kommersielt ren» titan har akseptabel mekaniske egenskaper og har blitt brukt for ortopedisk og dental implantater, for de fleste programmer titan er legert med små mengder av aluminium og vanadium, vanligvis 6% og 4% henholdsvis, av vekt. Denne blandingen har en solid løselighet som varierer dramatisk med temperaturen, slik at det å gjennomgå nedbør styrke.

titanlegeringer er metaller som inneholder en blanding av titan og andre kjemiske elementer. Slike legeringer har svært høy strekkfasthet og seighet (selv ved ekstreme temperaturer)., De er lette i vekt, har ekstraordinære korrosjonsbestandighet og evne til å tåle ekstreme temperaturer.

Grade 2

Kommersielt ren titan grade 2 er svært lik klasse 1, men den har høyere styrke enn klasse 1 og utmerket kalde forming egenskaper. Det gir høy produktivitet og egenskaper, og har utmerket motstand mot oksidasjon og korrosjon. Denne karakteren av titan er den vanligste karakteren av kommersielt ren titan bransjen., Det er førsteklasses valg for mange felt av programmer:

• Romfart,
• Automotive,
• Kjemisk Behandling & Chlorate Produksjon,
• Avsalting
• kraftproduksjon

Klasse 5 – Ti 6Al 4V

Klasse 5 er den mest brukte legering og det er en alpha + beta legering. Klasse 5 legering står for 50% av total titanium bruk verden over. Den har en kjemisk sammensetning av 6% aluminium, 4% vanadium, 0.25% (maksimum) jern, 0.2% (maksimum) oksygen, og resten titan., Generelt, Ti 6Al 4V brukes i applikasjoner opp til 400 grader Celsius. Det har en tetthet på om lag 4420 kg/m3. Det er betydelig sterkere enn kommersielt ren titan (trinn 1-4) på grunn av sin mulighet til å være varmebehandlet., Denne karakteren er en utmerket kombinasjon av styrke, korrosjonsbeskyttelse, sveis og fabricability Det er førsteklasses valg for mange felt av programmer:

• Fly turbiner
• Motor komponenter
• Fly strukturelle komponenter
• Aerospace festene
• Høy ytelse automatisk deler
• Marine applikasjoner

Anvendelse av titanlegeringer – Bruker

De to mest nyttige egenskaper metall er motstand mot korrosjon og styrke-til-density ratio, den høyeste av alle metallisk element., Den korrosjonsbeskyttelse av titanlegeringer ved normale temperaturer er uvanlig høy. Disse egenskapene bestemme anvendelsen av titan og dens legeringer. De tidligste produksjon anvendelse av titanium var i 1952, for nacelles og brannmurer av Douglas DC-7 passasjerfly. Høy spesifikk styrke, god tretthet motstand og krype liv, og god brudd seighet er egenskaper som gjør titanium en foretrukket metall for luftfart programmer., Aerospace programmer, inkludert bruk i både strukturelle (skrog) komponenter og jetmotorer, som fortsatt står for den største andelen av titan legering bruk. På den supersoniske fly SR-71, titan ble brukt for 85% av strukturen. På grunn av svært høy treghet, titan har mange biomedisinske applikasjoner, som er basert på sin treghet i den menneskelige kropp, som er, motstand mot korrosjon av kroppsvæsker.,

Egenskaper av Stål vs Titanium

materialegenskaper er intensiv egenskaper, som betyr at de er uavhengige av hvor mye masse og kan variere fra sted til sted i systemet til enhver tid. Grunnlaget for materialteknologi innebærer å studere strukturen av materialer, og knyttet dem til deres egenskaper (mekanisk, elektrisk osv.). Når et materiale som forsker vet om denne strukturen-eiendom korrelasjon, de kan så gå videre til å studere den relative ytelsen til et materiale i en gitt applikasjonen., De viktigste determinantene for strukturen av et materiale, og dermed dens egenskaper er dens bestanddeler kjemiske elementer og den måten som den har vært behandlet i sin endelige form.

Tetthet av Stål vs Titanium

Tetthet av vanlig stål er 8.05 g/cm3.

Tetthet av typiske titanium legering er 4.43 g/cm3 (Ti-6Al-4V).

Tetthet er angitt som masse per enhet volum., Det er en intensiv eiendom, som er matematisk definert som masse delt på volum:

ρ = m/V

I ord, tetthet (ρ) av et stoff er den totale massen (m) av stoff dividert med det totale volumet (V) opptatt av at stoffet. Standarden SI-enhet er kilo per kubikkmeter (kg/m3). Standard engelsk enheten er masse pounds per kubikk fot (lbm/ft3).,

Siden tetthet (ρ) av et stoff er den totale massen (m) av stoff dividert med det totale volumet (V) opptatt av at substans, det er åpenbart, tettheten til et stoff som er sterkt avhengig av sin atommasse, og også på atomnummer tetthet (N; atomer/cm3),

• atomvekt. Den atommasse er gjennomført av atomkjernen, som ligger bare ca 10-12 av det totale volumet av atom eller mindre, men det inneholder alle de positive ladningen og minst 99.95% av den totale massen av et atom. Det er derfor bestemt av masse (nummer av protoner og nøytroner).,
• atomnummer Tetthet. Atomnummeret tetthet (N; atomer/cm3), som er forbundet med atomic radier, er antall atomer av en gitt type per enhet volum (V; cm3) av materialet. Atomnummeret tetthet (N; atomer/cm3) på en ren materiell å ha atomic eller molecular vekt (M, g/mol) og materialet tetthet (⍴; gram/cm3) er enkelt regnet ut fra følgende ligning ved hjelp av Avogadro nummer (NA = 6.022×1023 atomer eller molekyler per mol):
• krystallstruktur., Tettheten av krystallinsk stoff som er betydelig påvirket av sin krystallstruktur. FCC-struktur, sammen med sin sekskantet relativ (hcp), har den mest effektiv pakking faktor (74%). Metaller som inneholder FCC-strukturer inkluderer austenite, aluminium, kobber, bly, sølv, gull, nikkel, platina, og thorium.

Mekaniske Egenskaper av Stål vs Titanium

Materialene er ofte valgt for ulike programmer fordi de har ønskelig kombinasjoner av mekaniske egenskaper., For strukturelle programmer, materialegenskaper er viktige og ingeniører må ta dem i betraktning.

Styrken til Stål vs Titanium

I mekanikk av materialer, styrken av et materiale som er dens evne til å tåle en anvendt belastning uten feil eller plastisk deformasjon. Styrken i materialet i utgangspunktet vurderer forholdet mellom de ytre laster påført et materiale og den resulterende deformasjon eller endring i materielle dimensjoner. Styrken av et materiale som er dens evne til å tåle denne påføres belastning uten feil eller plastisk deformasjon.,

Ultimate Tensile Styrke

Ultimate tensile styrke av lav-karbon stål er mellom 400 – 550 MPa.

Ultimate tensile styrke av ultra-høy-karbon stål er 1100 MPa.

Ultimate tensile styrke av Ti 6Al 4V – Klasse 5 titanium legering er ca 1170 MPa.

Den ultimate tensile styrke er maksimalt på engineering stress-strain-kurven. Dette tilsvarer den maksimale belastning som kan opprettholdes av en struktur i spenning. Ultimate tensile styrke er ofte forkortet til «strekkfasthet» eller til «den ultimate.,»Hvis dette stresset er brukt og vedlikeholdt, og brudd vil medføre. Ofte er denne verdien er betydelig mer enn den avkastningen stress (så mye som 50 til 60 prosent mer enn den avkastningen for noen typer metaller). Når et formbart materiale når sin endelige styrke, det opplever necking der cross-sectional area reduserer lokalt. Stress-strain kurven inneholder noe høyere belastning enn den ultimate styrke. Selv om deformasjoner kan fortsette å øke, stress vanligvis avtar etter den ultimate styrke er oppnådd., Det er en intensiv eiendom; derfor sin verdi ikke er avhengig av størrelsen på test-prøven. Det er imidlertid avhengig av andre faktorer, som for eksempel utarbeidelse av prøven, tilstedeværelse eller på annen måte overflate defekter, og temperaturen i test miljø og materiell. Ultimate tensile styrke varierer fra 50 MPa for en aluminium til så høyt som 3000 MPa for svært høyfast stål.

flytespenning

flytespenning av lav-karbon stål er 250 MPa.

flytespenning av ultra-høy-karbon stål er 800 MPa.,

flytespenning av Ti 6Al 4V – Klasse 5 titanium legering er ca 1100 MPa.

yield punkt punktet på en stress-strain kurve som angir grensen for elastisk oppførsel og begynnelsen plast atferd. Flytespenning eller gi stress er materialet eiendom definert som stress på som en vesentlig begynner å deformere plastically mens yield punkt punktet der ikke-lineære (elastisk + plast) deformasjon begynner. Før yield punktet, materiale vil deformeres elastisk og vil komme tilbake til sin opprinnelige form når de påføres stress er fjernet., Når yield punktet er passert, noen brøkdel av deformasjonen vil være faste og ikke-reversible. Noen av stål og andre materialer som viser en atferd som kalles en avkastning punkt fenomen. Gi styrke varierer fra 35 MPa for en lav-styrke aluminium større enn 1400 MPa for svært høyfast stål.

youngs Modulus av Elastisitet

youngs modulus av elastisitet av lav-karbon stål er 200 GPa.

youngs modulus av elastisitet av Ti 6Al 4V – Klasse 5 titanium legering er om 114 GPa.,

Den Unge er elastisitetsmodul er elastisk modulus for strekk-og trykkbelastning i lineær elastisitet regime av en uniaxial deformasjon og er vanligvis vurdert av strekk-tester. Opp til en begrensende stress, en kropp vil være i stand til å gjenopprette sine mål på fjerning av lasten. Anvendt understreker føre til atomene i en krystall til å flytte fra sin likevekt posisjon. Alle atomene er forskjøvet med det samme beløpet, og fortsatt opprettholde sin relative geometri. Når stress er fjernet, alle atomene gå tilbake til sine opprinnelige posisjoner og ingen varig deformasjon skjer., I henhold til Hooke ‘ s lov, stress er proporsjonal til den belastning (i elastisk region), og skråningen er youngs modulus. Young ‘ s modulus er lik den langsgående stress delt av belastning.

Hardhet av Stål vs Titanium

Brinell hardhet av lav-karbon stål er ca 120 MPa.

Brinell hardhet av høy-karbon stål er ca 200 MPa.

Rockwell hardhet av Ti 6Al 4V – Klasse 5 titanium legering er ca 41 HRC.,

Rockwell hardhet test er en av de vanligste innrykk hardhet tester, som har blitt utviklet for hardhet testing. I motsetning til Brinell test, Rockwell-tester måler dybden av penetrasjon av en indenter under en stor belastning (større belastning) i forhold til inntrengning laget av en preload (mindre belastning). Mindre belastning etablerer null posisjon. Den store belastningen er brukt, og deretter fjernet, mens du beholder den mindre belastning., Forskjellen mellom dyp penetrasjon før og etter påføring av den store belastningen er brukt til å beregne Rockwell hardhet antall. Det er inntrengning dybde og hardhet er omvendt proporsjonal. Daglig nytte av Rockwell hardhet er dens evne til å vise hardhet verdier direkte. Resultatet er en dimensionless antall registrert som HRA, HRB, HRC, etc., der den siste bokstaven er de respektive Rockwell skala.

The Rockwell C testen er utført med en Brale penetrator (120°diamond membran) og en stor belastning på 150kg.,

Termiske Egenskaper av Stål vs Titanium

Termiske egenskaper av materialer se responsen av materialer til endringer i temperatur og anvendelsen av varme. Som en solid absorberer energi i form av varme, temperaturen stiger og dens dimensjoner øke. Men ulike materialer reagerer på anvendelsen av varme annerledes.

varmekapasitet, termisk ekspansjon, og termisk konduktivitet er egenskaper som er ofte avgjørende i den praktiske bruken av tørrstoff.

Smeltepunkt av Stål vs Titanium

Smeltepunkt på lav-karbon stål er rundt 1450°C.,

Smeltepunkt av Ti 6Al 4V – Klasse 5 titanium legering er rundt 1660°C.

generelt, smelting er en fase endring av et stoff fra fast til flytende fase. Smeltepunktet av et stoff er den temperaturen som denne fasen skjer en endring. Smeltepunktet definerer også en tilstand der fast og flytende kan eksistere i likevekt.

Varmeledningsevne av Stål vs Titanium

varmeledningsevnen til vanlig stål er 20 W/(m.K).

Den termiske ledningsevne av Ti 6Al 4V – Klasse 5 titanium legering er 6,7 W/(m.K).,

Til å overføre varme egenskaper av et solid materiale er målt ved en eiendom kalt termisk konduktivitet, k (eller λ), måles i W/m.K. Det er et mål på et stoff evne til å overføre varme gjennom et materiale av ledningsforstyrrelser. Vær oppmerksom på at Fourier ‘ s lov gjelder for alle spørsmål, uavhengig av sin tilstand (fast stoff, væske eller gass), derfor er det også definert for væsker og gasser.

varmeledningsevnen til de fleste væsker og faste stoffer varierer med temperatur. For gasser, det kommer også an på trykk., Generelt:

de Fleste materialer er svært nær homogen, derfor kan vi vanligvis skrive k = k (T). Tilsvarende definisjoner er forbundet med termisk conductivities i y – og z-retningene (ky, kz), men for en isotropic materiale varmeledningsevnen er uavhengig av retningen på overføring, kx = ky = kz = k.