Titanlegierung vs. Stahl: Was ist besser für Verbindungselemente?

Verbindungselemente sind zentrale Grundkomponenten in der Industrie und werden auch als „Reis der Industrie“ bezeichnet. Die Materialauswahl bestimmt die Zuverlässigkeit der Ausrüstung, die Lebensdauer und die anwendbaren Szenarien. Verbindungselemente aus Titanlegierung sind leicht und hoch{2}fest und eignen sich für die Fertigung im oberen-Bereich. Verbindungselemente aus Stahl zeichnen sich durch ausgereifte Technologie und ein hohes Preis-Leistungs-Verhältnis aus und dominieren den allgemeinen Markt.

 

 

(1) Mechanische Eigenschaften

1. Titanlegierung: Die Dichte beträgt nur etwa 60 % von Stahl, die Zugfestigkeit übertrifft bei weitem die von gewöhnlichem Kohlenstoffstahl und ist mit hochfestem legiertem Stahl vergleichbar, mit extrem hoher spezifischer Festigkeit. Bei gleicher Belastung kann das Gewicht um mehr als 40 % reduziert werden. Es verfügt über ein hohes Streckgrenzenverhältnis, neigt nicht zu plastischer Verformung und seine Ermüdungsbeständigkeit ist 1,5-mal so hoch wie die von Edelstahl 316, wodurch es für langfristige dynamische Belastungsbedingungen geeignet ist.

 

Stahlwerkstoffe: Hoch{0}fester legierter Stahl kann nach dem Abschrecken und Anlassen die Festigkeit von Titanlegierungen übertreffen und sich an extrem{1}hohe Belastungs- und -Druckszenarien anpassen; Gewöhnlicher Kohlenstoffstahl hat ein hohes Preis-Leistungs-Verhältnis und eine gute Zähigkeit und eignet sich für allgemeine Arbeitsbedingungen. Edelstahl kann herkömmliche industrielle Anforderungen an Festigkeit und Zähigkeit erfüllen. Allerdings ist seine spezifische Festigkeit gering und es ist bei gleicher Festigkeit schwerer, was die Belastung der Ausrüstung erhöht.

 

(2) Korrosionsbeständigkeit

Titanlegierung: Es hat einen dichten Oxidfilm auf der Oberfläche, ist äußerst beständig gegen Meerwasser, Salzsprühnebel, Säure- und Alkalikorrosion und seine Lebensdauer in rauen Umgebungen beträgt das 3-{2}5-fache der von Edelstahl. Medizinische Qualitäten sind biokompatibel, nicht-toxisch und nicht{5}}allergen. Es ist völlig unmagnetisch und frei von elektromagnetischen Störungen.

 

Stahlwerkstoffe: Kohlenstoffstahl rostet leicht und erfordert einen Oberflächenschutz wie Verzinkung und Dacromet; Gewöhnlicher Edelstahl ist nur beständig gegen schwache Korrosion und neigt in Umgebungen mit hohem -Salzgehalt und starker Säure zur Lochfraßbildung. Die Korrosionsbeständigkeit von legiertem Stahl liegt zwischen Kohlenstoffstahl und Edelstahl. Austenitischer Edelstahl wird nach der Kaltumformung magnetisch.

 

(3) Temperaturanpassungsfähigkeit

Titanlegierung: Es hat stabile mechanische Eigenschaften von -250 Grad bis 600 Grad, keine Versprödung bei niedrigen-Temperaturen oder Ausfälle bei hohen-Temperaturen. Es hat einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen kleinen Elastizitätsmodul, eine geringe thermische Belastung und eine gute thermische Ermüdungsbeständigkeit und eignet sich für Tieftemperatur-, Luft- und Raumfahrt-, Hochtemperatur-Ofenkörper- und Wechseltemperaturbedingungen.

 

Stahlwerkstoffe: Kohlenstoffstahl neigt bei niedrigen Temperaturen zur Versprödung und bei hohen Temperaturen zum Kriechen; Edelstahl hat eine bessere Hochtemperaturbeständigkeit, aber eine unzureichende Tieftemperaturzähigkeit. Die Hoch- und Tieftemperaturleistung von optimiertem legiertem Stahl ist der von Titanlegierungen immer noch weit unterlegen, und unter extremen Bedingungen kann es leicht zu Leistungseinbußen kommen.

 

 

Titanlegierung: Hohe Verarbeitungsschwierigkeit und hohe Schwelle. Geringe Härte, bei Verwendung mit Stahlmuttern kann es leicht zum Gewindefressen kommen; weitaus geringere Wärmeleitfähigkeit als Stahl, leichte lokale Hochtemperaturhärtung beim Schneiden, erfordert Spezialwerkzeuge, strenge Kontrolle der Schnittgeschwindigkeit und spezielles Kühlmittel; schlechte Plastizität, leichte Rissbildung und Verformung beim Kaltstauchen und Gewindewalzen, hohe Anforderungen an Ausrüstung und Technologie, langer Zyklus und hohe Ausschussrate; Schweißen benötigt außerdem Schutzgas, um Oxidation zu verhindern.

 

Stahlwerkstoffe: Ausgereifte Technologie und einfache Massenproduktion. Gute Plastizität und Schneidleistung, einfaches Kaltstauchen, Drehen, Gewindewalzen und Schweißen, keine Spezialausrüstung und Verbrauchsmaterialien, hohe Produktionseffizienz und niedrige Ausschussrate; Kohlenstoffstahl kann durch Kaltstauchen zu geringen Kosten massenhaft-hergestellt werden; Edelstahl bietet viele Möglichkeiten zum Schweißen und zur Oberflächenbehandlung. Industrieverarbeitungstechnologie ist beliebt, ausreichende Produktionskapazität und schnelle Lieferreaktion.

 

 

Die Gesamtkosten von Verbindungselementen aus Titanlegierung sind viel höher als die von Stahl: Der Rohstoffpreis beträgt das 3- bis 5-fache des Preises für Edelstahl 316, mit hohem Veredelungsaufwand; Es sind hohe Verarbeitungsschwierigkeiten, lange Zyklen, eine hohe Ausschussrate sowie Spezialwerkzeuge und Verbrauchsmaterialien erforderlich, wobei die Gesamtkosten fünf- bis zehnmal so hoch sind wie bei gewöhnlichen Verbindungselementen aus Stahl.

Verbindungselemente aus Stahl zeichnen sich durch ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis aus: ausreichend und günstige Rohmaterialien aus Kohlenstoffstahl, ausgereifte Technologie und extrem niedrige Kosten; Die Kosten für Edelstahl und legierten Stahl sind höher als bei Kohlenstoffstahl, aber viel niedriger als bei Titanlegierungen, nur 1/5-1/10 der Titanlegierung. Obwohl für den täglichen Gebrauch eine regelmäßige Wartung des Korrosionsschutzes erforderlich ist, sind die Wartungs- und Austauschkosten niedrig, das Gesamtkosten-Leistungs-Verhältnis höher und der Anwendungsbereich breiter.

 

 

Titanlegierungen werden hauptsächlich in der High-End-Fertigung und unter extremen Arbeitsbedingungen verwendet: Gewichtsreduzierung und Effizienzsteigerung von Luft- und Raumfahrzeugen, medizinischen Implantatgeräten, Schiffstechnik und Nuklearindustrie mit starker Korrosion und extremen Umgebungen sowie High-End-Bereichen wie High-End-Elektronik, Rennwagen und unbemannte Luftfahrzeuge, die ein geringes Gewicht erfordern.

Kohlenstoffstahl für Baumaschinen und allgemeine Maschinen; Edelstahl für Lebensmittel, Haushaltsgeräte und Außenanlagen; Hoch{0}fester legierter Stahl für schwere-Szenarien wie Windkraft, schwere Maschinen und Automobilchassis.

 

 

Ruihang liefert als Direktfabrik die Titanrohstoffe für Ihre Präzisionsproduktion. Wenn Sie Einkaufsbedarf haben, können Sie uns gerne kontaktieren:Sam.Rui@bjrh-titanium.com.