Thép và Titan kim loại nào mạnh hơn

 Sự khác biệt giữa titanium và thép

Khi chúng ta nói về kim loại mạnh, lựa chọn đầu tiên mà chúng ta nghĩ đến thường là thép hoặc titan. Cả hai đều có nhiều loại hợp kim với các nguyên tố và lượng hợp kim khác nhau, vì vậy thật khó để xác định loại nào mạnh nhất và tốt nhất trong các ứng dụng. Để hiểu sâu hơn về sự khác biệt giữa titan và thép, chúng tôi trình bày một số đặc điểm và biểu đồ so sánh titan và thép trong nội dung sau.

Thép và titan

Thép

Thép là một trong những hợp kim phổ biến nhất, nó thường là hợp kim của sắt thêm một vài phần trăm cacbon để có độ bền và khả năng chống đứt gãy. Thép đặc, cứng, từ tính và chịu nhiệt độ cao, hầu hết các loại thép đều dễ bị ăn mòn nhưng thép không gỉ thì khác. Do giá thành rẻ, độ bền, kéo tốt vì những đặc tính trên mà thép được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, thép được sử dụng phổ biến trong xây dựng các tòa nhà, cơ sở hạ tầng, giao thông vận tải, thiết bị, đồ điện và ô tô. Hàm lượng khác nhau của cacbon và các nguyên tố hợp kim khác trong kim loại dẫn đến một loạt các hợp kim thép khác nhau, chẳng hạn như thép 4130, thép 4140, thép A36, v.v., giúp cải thiện chất lượng và cũng mang lại cho chúng những đặc tính độc đáo.

Titanium

Titan là kim loại nhẹ có màu xám bạc bóng bẩy, mật độ thấp và độ bền cao, nó cũng có khả năng chống ăn mòn trong nước biển, nước cường toan và clo. Ngoài ra Titan có thể được hợp kim hóa với sắt, nhôm và nhiều nguyên tố khác. Khả năng chống ăn mòn và tỷ lệ độ bền trên mật độ làm cho hợp kim titan và titan có thể được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, hàng hải, công nghiệp, tiêu dùng, kiến ​​trúc và nhiều ngành khác, mặc dù chúng không dễ gia công. Gia công CNC^* titan vẫn là một công cụ hiệu quả và nhanh chóng để sản xuất các bộ phận titan cách chính xác. Các loại titan phổ biến được dùng để gia công là titan cấp 2 và titan cấp 5 (Ti-6Al-4V).

Titanium vs thép - Sự khác biệt giữa Titan và thép là gì?

So với thép, titan có độ bền và tỷ lệ trọng lượng vượt trội, ngoài ra titan còn có khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, điều này làm cho nó trở thành vật liệu phổ biến trong ngành cấy ghép phẫu thuật. Các ứng dụng phổ biến khác của titan là hàng không vũ trụ và đồ trang sức, điều này cũng liên quan đến đặc tính nhẹ, độ bền cao và khả năng chống ăn mòn đối với nhiều loại axit, kiềm và hóa chất. Trong lĩnh vực ô tô, thép đang cạnh tranh mạnh mẽ với titan, tuy  nhiên thép vẫn được ưa chuộng hơn vì có độ cứng thích hợp, ngoài ra, vì sắt cũng dồi dào hơn titan, với chi phí nguyên liệu thấp hơn, thép thường rẻ hơn titan. . Tóm lại, đây là một số điểm mô tả sự khác biệt giữa titan và thép.

-         Titan có thể chịu được nhiệt độ cao hoặc thấp hơn so với thép

-         Titan mạnh hơn đáng kể so với các loại thép được sử dụng phổ biến hiện nay. Tuy nhiên, hợp kim thép mạnh nhất được biết đến với nhiệt độ cao nhất của chúng có thể mạnh hơn cả các hợp kim titan

-         Trong trường hợp không thêm các nguyên tố khác để tạo ra hợp kim tức titan tính khiết, titan lại nhẹ hơn nhiều so với thép

-         Titan có giá thành cao hơn so với thép. Mặc dù một số loại thép trong các ứng dụng cụ thể có thể được bán với giá gần bằng titan, nhưng hầu hết các loại thép đều rất rẻ so với titanium.

-         Độ cứng của tiatn thấp hơn một số loại thép, vì vậy nó dễ bị trầy xước và biến dạng hơn hầu hết các loại thép. Tuy nhiên, titan cứng hơn nhiều so với vàng, bạch kim hay nhôm.

So sánh titan và thép

Đọc đến đây bạn đã hiểu thêm về sự khác biệt giữa titan và thép chưa? Để tìm hiểu trực quan hơn về sự khác nhau của chúng trong các tính chất vật lý, cơ học và nhiệt học, vui lòng xem bảng so sánh thép và titan dưới đây:

	Thép	Titanium
Tỉ trọng	8.05 g/cm3	4.51 g/cm3
Nhiệt độ nóng chảy	14500C (low carbon)	16600C (Ti-6Al-4V)
Độ bền kéo*	400 – 550 Mpa (low carbon) 1100 Mpa (ultra high carbon)	1170 Mpa (Ti-6Al-4V)
Giới hạn chảy*	250 Mpa (low carbon) 800 Mpa (ultra high carbon)	1100 Mpa (Ti-6Al-4V)
Mô đun đàn hồi*	200 Gpa (low carbon)	114 Gpa (Ti-6Al-4V)
Giới hạn độ giãn dài*	15%	54%
Độ cứng	121	70
Độ dẫn nhiệt	20 W/(m.k)	6.7 W/(M.K) Ti-6Al-4V

 

Chú thích:

* Gia công CNC – điều khiển số bằng máy tính (CNC) là quá trình sản xuất sử dụng phần mềm được lập trình sẵn để điều khiển chuyển động của các công cụ và máy móc của nhà máy. Trong gia công cơ khí chính xác, các công cụ tự động được lập trình để cắt hiệu quả các chi tiết kim loại tạo thành kích thước mong muốn của chúng.

* Độ bền kéo (tiếng Anh: tensile strength) là đặc tính chịu được lực kéo đứt vật liệu. Đơn vị tính thông thường là Kg/cm², hay N/mm².

* Giới hạn chảy (tiếng Anh: yield strength, yield stress) của vật liệu là giới hạn ứng suất tác động lên vật liệu gây biến dạng hình thù ban đầu do sự phá huỷ liên kết tổ chức của vật liệu, nhưng chưa phá hủy hoàn toàn vật liệu rắn. Có thể hiểu giới hạn chảy như là giới hạn lực tác động làm biến dạng vật liệu vượt quá biến dạng đàn hồi. Khi ứng suất tác dụng vượt quá giới hạn chảy biến dạng tăng lên rất nhanh dù ứng suất không thay đổi.

* Khi chịu tác động của một ứng suất kéo hoặc nén (lực tác động trên một đơn vị diện tích), một vật phản ứng bằng cách biến dạng theo tác dụng của lực dãn ra hoặc nén lại. Trong một giới hạn biến dạng nhỏ, độ biến dạng này tỷ lệ thuận với ứng suất tác động. Hệ số tỷ lệ này gọi là mô đun đàn hồi.

* Độ giãn dài (còn gọi là độ biến dạng tỉ đối) là phần trăm dài ra của vật liệu khi chịu tác dụng của lực kéo