Является ли титан прочнее стали или сталь прочнее титана?
📚Всё, что необходимо знать о металле ТИТАН (Ti)…
Титан обладает высокой прочностью и жесткостью, что делает его прочнее, чем большинство видов стали. После того, как дерево подвергается обработке по новому методу, его прочность возрастает в десятки раз, оно становится более прочным, чем сталь или титан. Сталь — это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод.
Что крепче титан или сталь?
Данный материал сочетает легкость, прочность, высокую коррозионную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур. История открытия: -Оксид титана TiO2 впервые был обнаружен в 1789 году английским ученым, специалистом в области минералогии У. Грегором, который при исследовании магнитного железистого песка выделил окись неизвестного металла, назвав ее менакеновой. Первый образец металлического титана получил в 1825 году шведский химик и минераловед Й. Свойства титана: -В периодической системе элементов Д.
Менделеева Ti расположен в IV группе 4-го периода под номером 22. В важнейших и наиболее устойчивых соединениях металл четырехвалентен. По внешнему виду похож на сталь. Титан относится к переходным элементам.
Известны две аллотропические модификации титана две разновидности данного металла, имеющие одинаковый химический состав, но различное строение и свойства. По плотности и удельной теплоемкости титан занимает промежуточное место между двумя основными конструкционными металлами: алюминием и железом. Стоит также отметить, что его механическая прочность примерно вдвое больше, чем чистого железа, и почти в шесть раз выше, чем алюминия. Но указанный материал может активно поглощать кислород, азот и водород, которые резко снижают пластические свойства металла.
С углеродом титан образует тугоплавкие карбиды, обладающие высокой твердостью. Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза — железа. Коэффициент термического расширения при комнатной температуре сравнительно мал, с повышением температуры он возрастает. Модули упругости титана невелики и обнаруживают существенную анизотропию.
Модули упругости характеризуют способность материала упруго деформироваться при приложении к нему силы. Анизотропия заключается в различии свойств упругости в зависимости от направления действия силы. Небольшое значение модулей упругости Ti — существенный его недостаток, так как в некоторых случаях для получения достаточно жестких конструкций приходится применять большие сечения изделий по сравнению с теми, которые следуют из условий прочности. При температурах ниже 0,45 К он становится сверхпроводником.
Титан — парамагнитный металл. Обычно у парамагнитных веществ магнитная восприимчивость при нагревании уменьшается. Магнитная восприимчивость характеризует связь между намагниченностью вещества и магнитным полем в этом веществе. Данный материал составляет исключение из этого правила — его восприимчивость существенно увеличивается с температурой.
Титан указанных марок называется техническим. Данные марки не содержат в своем составе легирующие элементы, только незначительное количество примесей. ВТ1-0, ВТ1-00 поставляется в виде листов, плит, прутков и труб. Проволока чаще всего используется для различных сварочных целей и производится из марки ВТ1-00св.
В настоящее время известно довольно большое число серийных титановых сплавов, отличающихся по химическому составу, механическим и технологическим свойствам. Наиболее распространенные легирующие элементы в таких материалах: алюминий, ванадий, молибден, марганец, хром, кремний, олово, цирконий, железо. Он отличается более высокими прочностными свойствами по сравнению с титаном, но его технологичность невелика. Сплав куется, прокатывается, штампуется и хорошо сваривается.
Из марки ВТ5 получают титановые прутки круги , проволоку и трубы, а также листы. Олово улучшает его технологические свойства. Из марки ВТ5-1 изготавливают все виды полуфабрикатов, получаемых обработкой давлением: титановые плиты, а также листы, поковки, штамповки, профили, трубы и проволоку. Титановые сплавы ОТ4 и ОТ4-1 в качестве легирующих элементов содержат алюминий и марганец.
Они обладают высокой технологической пластичностью хорошо деформируются в горячем и холодном состоянии и хорошо свариваются всеми видами сварки. Указанный материал идет, в основном, на изготовление титановых плит и листов, лент и полос, а также прутков и кругов, поковок, профилей и труб. Данные материалы имеют недостатки: 1 сравнительно невысокая прочность и жаропрочность; 2 большая склонность к водородной хрупкости. В сплаве ПТ3В марганец заменяется на ванадий.
Титановый сплав ВТ20 разрабатывали как более прочный листовой материал по сравнению с ВТ5-1. Упрочнение марки ВТ20 обусловлено ее легированием, помимо алюминия, цирконием и небольшими количествами молибдена и ванадия. Технологическая пластичность сплава ВТ20 невысока из-за большого содержания алюминия, однако, он отличается высокой жаропрочностью.
В материаловедении пластичность определяет способность вещества к растяжению и изгибам без деформации. Данное свойство крайне важно для промышленности, в частности, в производстве автомобилей и самолётов. Производители постоянно ищут способы создания более лёгких стальных сплавов чем легче авто или самолёт, тем меньше топлива они «съедают», тем меньше загрязняют среду. Но более лёгкие стали, как правило, оказываются более хрупкими.
В результате автоконцерны в последние годы начали переходить на альтернативные материалы например, углепластик.
Титан используется для производства прочных лёгких сплавов. Двумя наиболее полезными свойствами металла являются коррозионная стойкость и отношение твёрдости к плотности, самое высокое из любого металлического элемента.
В своём нелегированном состоянии этот металл столь же прочен, как некоторые стали, но менее плотный. Физические свойства металла Это прочный металл с низкой плотностью, довольно пластичный особенно в бескислородной среде , блестящий и металлоидно-белый. Он парамагнитный и имеет довольно низкую электрическую и теплопроводность.
По шкале Мооса твёрдость титана равняется 6. По этому показателю он немного уступает закалённой стали и вольфраму. Химические свойства титана Как алюминий и магний, титан и его сплавы сразу же окисляются при воздействии воздуха.
Он медленно реагирует с водой и воздухом при температуре окружающей среды, потому что образует пассивное оксидное покрытие, которое защищает объёмный металл от дальнейшего окисления. Атмосферная пассивация даёт титану отличную стойкость к коррозии почти эквивалентную платине. Титан способен противостоять атаке разбавленных серных и соляных кислот, растворов хлорида и большинства органических кислот.
Из-за своей высокой реакционной способности с кислородом, азотом и некоторыми другими газами титановые нити применяются в титановых сублимационных насосах в качестве поглотителей для этих газов. Такие насосы недороги и надёжно производят чрезвычайно низкое давление в системах сверхвысокого вакуума.
Титановый клапан при одинаковых размерах значительно легче свое стального брата. Пружина быстрее закроет клапан, масса которого меньше, по этому, чем меньше вес клапана, тем выше можно поднять планку максимальных оборотов с меньшим риском догнать клапан поршнем. Например: практически на всех современных кроссовых мотоциклах и мотоциклах для кольцевых гонок используется титановые клапана. Стальные клапана при том же размере имеют больший вес , поэтому с ними используются более жесткие пружины. При недостаточной жесткости пружин растет вероятность удара клапанов поршнем при работе двигателя на высоких оборотах. Жесткость пружин и больший вес клапанов создают повышенную нагрузку на ГРМ. Даже на маленьких двигателях кроссовых мотоциклов с объемом 125куб.
Титановые сплавы сильно уступают стали, когда речь идет об износостойкости. Плохие антифрикционные свойства титана обусловлены налипанием титана на многие материалы и его взаимодействием с азотом и водородом при высоких температурах , из-за которых верхний слой становится хрупким и выкрашивается в процессе эксплуатации. Разработанное в нашей мастерской многослойное защитное покрытие тарелки титанового клапана Для улучшения антифрикционных свойств, повышения износостойкости и защиты от внешней среды титановые клапана покрывают защитными покрытиями различных типов. Толщина таких покрытий, в зависимости от типа, варьируется от нескольких тысячных до сотых миллиметра. Это делает невозможным притирку клапана к седлу с целью герметизации камеры сгорания, так как во время притирки неизбежно будет повреждено защитное покрытие, и клапан быстро «провалится» в седло. Поэтому при установке титановых клапанов предъявляются повышенные требования к форме, чистоте фасок на седлах и их соосности относительно направляющей втулки. Износостойкость и антифрикционные свойства стали на порядок выше, чем у титана, но значительно ниже, чем у защитных покрытий, которыми покрыт титановый клапан. При этом износостойкость фаски стального клапана сохраняется по всей толщине тарелки, а фаска титанового клапана сохраняет свои свойства и параметры ровно до тех пор, пока держится защитное покрытие. Теплопроводность, коэффициент расширения и тепловой зазор Теплопроводность и стойкость к высоким температурам у титановых сплавов ниже, чем у жаропрочных сталей.
Охлаждение тарелки клапана играет еще более важную роль при использовании титановых клапанов. Именно по этому с титановыми клапанами рекомендуется использовать бронзовые седла клапанов, которые лучше отводят тепло от горячей тарелки клапана. Коэффициент расширения титана намного меньше чем у стали. При использовании титановых клапанов допускается меньший тепловой зазор между направляющей втулкой и клапаном, чем при использовании стальных клапанов. Это положительно сказывается на точности посадки клапана в седло, что увеличивает ресурс пары седло-клапан. Стоимость клапана и ремонта В среднем титановые клапана дороже стальных. Во первых, потому что титан гораздо дороже в производстве чем сталь. Во вторых при производстве титановых клапанов необходимы дополнительные этапы производства нанесение покрытий. И наконец- маркетинг.
Хотя порой можно встретить стальные клапана стоимость которых соизмерима с титановыми. Чаще такая картина наблюдается с оригинальными запчастями, где основной процент от стоимости занимает маркетинг. В случае повреждения фаски, восстановление стального клапана обойдется в 3-4 раза дешевле, чем титанового. Ресурс "Обрыв" титанового клапана Yamaha Phazer 500 и "обрыв" стального клапана KTM EXC 450 Из-за тонкого защитного покрытия титановые клапана действительно более капризны, чем стальные, особенно при небрежном отношении и неквалифицированном обслуживании. Но, по опыту, и стальные и титановые клапана при должном внимании и обслуживании служат одинаково долго. За время работы нам приходилось видеть «убитые» клапана при небольших пробегах, как на стальных, так и на титановых комплектах. Стальные клапана имеет смысл менять на титановые в случаях если: Двигатель регулярно эксплуатируется на повышенных оборотах Планируется модернизация двигателя с целью увеличения мощности Производится регулярное качественное обслуживание техники Происходит смена назначения техники из эндуро в кросс, например Титановые клапана имеет смысл менять на стальные если: Двигатель не эксплуатируется на повышенных оборотах Сложности с обслуживанием проведение самостоятельного обслуживания и ремонта Нет возможности обрабатывать седла есть возможность притереть клапана Титановый аналог слишком дорогой Всегда используйте только те пружины, которые предназначены для данного типа клапанов! При использовании новых клапанов настоятельно рекомендуем обрабатывать седла формировать фаски на хорошем оборудовании. Это особенно важно при использовании титановых клапанов.
Притирка титановых клапанов не допускается.
Какой металл прочнее титана?
В нелегированном состоянии титан такой же прочный, как некоторые стали, но менее плотный. Ферротитан – сплав титана и железа – применяется в черной металлургии в качестве очищающего средства для железа и стали. Сталь прочнее железа (предел текучести и предел прочности на растяжение), а также прочнее многих видов железа (часто измеряется вязкостью разрушения). Титан в два раза прочнее стали и в шесть раз прочнее алюминия. Титан прочнее обычной мягкой стали и в два раза прочнее слабых алюминиевых сплавов.
Что тверже сталь или титан?
Полученный образец более прочный чем титан и при этом в несколько раз легче этого металла. Итак, титан гораздо прочнее и легче обычной углеродистой стали, получаемой из чугуна. Сталь — это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Чистый титан прочнее обычных низкоуглеродистых сталей, но на 45% легче. Он также в два раза прочнее слабых алюминиевых сплавов, но всего на 60% тяжелее.
Что пробить сложнее титан или сталь?
Отличить титан от нержавеющей стали аустенитного класса или алюминия довольно сложно. Youtube-канал Crazy Hidraulic Press проверил на прочность несколько материалов, широко используемых в автопроме, включая углепластик и титан. В нелегированном состоянии титан такой же прочный, как некоторые стали, но менее плотный. 3. Титан может сделать серые черные пятна на керамической плитке, но на нержавеющей стали следы не остаются. Youtube-канал Crazy Hidraulic Press проверил на прочность несколько материалов, широко используемых в автопроме, включая углепластик и титан.
Новый стальной сплав оказался прочнее титана
По данному показателю титан превосходит и сталь, и алюминий. В этом отношении титан лишь незначительно... Отвечает Софья Арт Титан же по прочности иногда превосходит сталь! И при этом почти вдвое легче ее. Из всех металлов у титана наилучшее отношение прочности к... Отвечает Анна Сакаева Твердость и прочность металлов часто ассоциируется со сталью. Титан в два раза прочнее стали и в шесть раз прочнее алюминия.
Отвечает Дамир Садриев Титан или нержавеющая сталь что лучше. Какие часы лучше — титановые или стальные? Отвечает Алексей Логинов Чистый титановый сплав имеет примерно такое же удельное электросопротивление, что и хромоникелевая аустенитная сталь. Другое дело — технический титан. Плюс достаточно большой, если подумать, что многие из пациентов буду живы и через... Краш тест наголенников из стали и из титана Краш-тест наголенников, изготовленных разными мастерскими из разных марок сталей и титанов.
С целью увеличения прочности применяются трубы большого диаметра и с большей толщиной стенок. Многие алюминиевые рамы, с целью облегчения, обладают т. В результате рама получается достаточно лёгкой, жёсткой и прочной. Что касается жёсткости, то это и хорошо, и плохо. Для участия в гонках, где важен рывок, динамичная езда стоя на педалях и чёткость управления, жёсткость будет плюсом. Но если говорить о продолжительных поездках на длинные дистанции, то езда на алюминиевой раме может вызвать некоторые неприятные ощущения в пояснице, спине и руках, особенно если у вас есть какие-либо проблемы с позвоночником. Причиной тому названная выше жёсткость, а также свойства материала — низкое внутреннее трение, в результате чего, вибрация от колёс очень хорошо передаётся велосипедисту через раму. Одним из главных недостатков алюминиевых рам является их склонность к накоплению усталости и, как результат, неожиданным поломкам в самый неподходящий момент. Также это актуально для жёстких алюминиевых вилок.
Мало того, что езда на такой вилке крайне некомфортна, так ещё и сломаться может внезапно. Так или иначе, но алюминиевые рамы продолжают пользоваться большой популярностью и на их базе собирают многие серийные модели велосипедов в нижнем и среднем ценовых сегментах. Пожалуй, цена здесь является основополагающим фактором. Ведь приобрести достаточно качественную раму из алюминиевого сплава можно даже за 5000-8000 руб. В профессиональном велоспорте алюминиевые рамы уже давно не используются и их полностью вытеснил карбон, который по своим свойствам гораздо лучше подходит для дисциплин, где счёт времени идёт на секунды, а веса на граммы. Карбоновые рамы В профессиональном спорте карбон закрепился прочно и надолго, вряд ли в ближайшие годы что-то сможет его вытеснить. Технологии продолжают оттачивать, выпускают новые модели рам, обладающие большей жёсткостью, прочностью, лучшей аэродинамикой и меньшим весом. Вместе с этим карбоновые рамы и компоненты перестали быть привилегией исключительно профессионалов и, чем дальше, тем больше, проникают в ряды велосипедистов-любителей. Вместе с этим появилась масса статей и тем на форумах с весьма неоднозначными мнениями насчёт карбоновых рам.
Могут вызвать недоумение статьи, где автор рассказывает о том, какой карбон классный, надёжный и прочный, но потом сам себе противоречит и говорит о том, что он всё же немного хрупкий. Так всё же, надёжный или хрупкий? Давайте разберёмся. На самом деле так и есть, карбон одновременно и прочен, и хрупок, как бы это странно не звучало. На растяжение карбон гораздо прочнее алюминиевого сплава, но что касается излома или сильных точечных ударов, то здесь всё уже не так хорошо. Можно подвергать карбоновую раму высоким нагрузкам при езде по пересечённой местности, прыжках, даже перевозить тяжёлое туристское снаряжение в походе и не переживать, что карбон не выдержит и вдруг сложится. Но иногда может случиться так, что велосипед неудачно упадёт на острый камень, угол стены или получит удар при транспортировке в электричке, поезде или самолёте. Таких случае довольно много. Какова вероятность того, что такое произойдёт конкретно в вашем сценарии использования — вопрос другой.
Правда не стоит думать, что карбон действительно настолько хрупкий и способен разрушиться от любого маломальского удара. В большинстве случаев всё должно обойтись поверхностным сколом лака, слой которого также обеспечивает дополнительную защиту карбона. При нормальном использовании карбоновая рама может прослужить очень долго, ведь карбон практически не накапливает усталость. Последнее время большую популярность получили бюджетные относительно китайские карбоновые рамы. В первую очередь это обусловлено ценой — около 13000-15000 руб. Стоит ли покупать такую раму? Если очень хочется попробовать карбон, но нет возможности приобрести раму известного производителя, то это единственный вариант.
Резьбу карточного узла мне пришлось тщательно очистить, обработать преобразователем, а после пролить всю раму мовилем. Кроме того на верхней трубе рамы есть вмятина, а также присутствует небольшое искривление задних перьев, таким образом заднее колесо оказалось немного в стороне. Тем не менее это мой основной велосипед на все случаи жизни, который я использую круглый год на протяжении 9 лет.
Велосипед на хромомолибденовой раме очень комфортен. Конечно, в случае использования велосипеда для гонок, мягкость можно отнести к недостаткам, нежели к плюсам. Но если в приоритете для вас комфорт при передвижении по разным дорогам и при их полном отсутствии, то хромоль — очень хороший вариант. Бытует мнение, что стальные рамы очень тяжёлые. Но это совершенно не относится к качественным хромомолибденовым рамам. Если, конечно, не сравнивать их с карбоном. А вот с алюминиевыми вполне можно сравнить и преимущество будет не всегда за последними. Конечно, лёгкие хромомолибденовые рамы довольно дороги и могут стоить 20000-30000 руб. Именно велосипед на титановой раме олицетворяет для меня максимальную универсальность, надёжность и является моим выбором. Напомню, что уже более 12 лет я владею велосипедом на базе рамы Titerra Ti-M19, некоторое время назад я писал о нём в статье и рассказывал в видео.
Титановые рамы обладают весом, сравнимым с лучшими алюминиевыми образцами, прочностью и комфортом, присущим хромомолибденовым рамам, но при этом практически не боятся коррозии и обладают фантастической долговечностью. Замечу, что пункт про долговечность имеет силу, если при изготовлении были соблюдены все технологии. В противном же случае рама может быстро сломаться и починить её уже будет не так просто, поскольку требования к условиям обработки титана весьма высоки, что напрямую отражается на ремонтопригодности изделия, особенно при отсутствии необходимых условий. Но если технология была соблюдена, то титановая рама будет служить вам десятилетиями, ещё и на внуков с правнуками хватит. При изготовлении титановых рам применяется сплав, содержащий и другие элементы, а не только титан в чистом виде. Такие сплавы называются Titanium alloys. Так, например, самыми популярными сплавами, используемыми в производстве велосипедных рам являются 3AL-2. Зачастую данные сплавы комбинируются и используются в разных частях одного изделия. Также применяются и другие сплавы, например, известная фирма Rapid использует в своих рамах аэрокосмический сплав ОТ-4 и ПТ-7М. Что касается предназначения титановых рам, то круг их применения весьма широк: круглогодичная и ежедневная эксплуатация в городе, сложные многодневные походы, бреветы, покатушки по любым типам дорог, сопряжённые с длительными пешими переходами, где велосипед приходится тащить буквально на себе.
Разве что сюда я не стану относить гонки, где важна высокая жёсткость рамы, позволяющая обеспечить максимальный рывок и острое управление. Поскольку титан мягок, то он имеет некоторые потери при педалировании, особенно при силовом. Также, в случае эксплуатации велосипеда с титановой рамой людьми весом 100 кг и более, может быть заметна излишняя мягкость, вплоть до ощущения, что рама под вами просто болтается. Конечно, это во многом зависит от конкретной модели рамы. Визуально велосипед на титановой раме выглядит совершенно неброско. Титан довольно редко красят и если нужно добиться эффектного внешнего вида, то его полируют до приобретения блеска. Большинство же рам продаются не полированными и для обывателей представляют собой просто серую железяку. Это, несомненно, можно отнести к плюсам. Несмотря на свою немалую стоимость, титановые велосипеды привлекают к себе гораздо меньше внимания, нежели разукрашенные алюминиевые или модные карбоновые, которые иногда так и кричат: «Эй, возьми меня, я такой классный! Даже знаю случай, когда во время покатушки группа остановилась у сельского магазина, прислонили велосипеды и ушли.
Титановый велосипед был прислонен последним.
Что если сравнивать титановые лопаты со стальными, то цена сильно завышена и казалось бы зачем переплачивать вместо 250-500 рублей за стальную, платить более 2000 за титановую? А цена некоторых доходит и до 3000! Ответ очевиден...