Titânio vs. Aço Inoxidável: Escolhendo o Material Certo

ASTM B265 Titânio PDF

PDF de titânio ASTM B337

PDF de titânio ASTM B338

PDF de titânio ASTM B348

ASTM F67 Titânio PDF

PDF de titânio ASTM F136

À primeira vista, pode não ser óbvio por que esses metais são vistos juntos com tanta frequência: o aço inoxidável é fortemente ligado, enquanto o titânio é frequentemente usado em forma quase elementar, e se você comparasse duas peças com as mesmas dimensões, o aço inoxidável superaria o titânio em cerca de 50%. Depois, há a diferença de custo: uma peça de chapa metálica idêntica pode custar 5x mais em Titânio versus Inoxidável.

Deixando essas diferenças de lado, a sobreposição de aplicações entre os dois é bastante comum: nas áreas médica e odontológica, o aço inoxidável dominou até a década de 1980, quando o titânio começou a substituí-lo devido às suas características de maior biocompatibilidade e resistência-à-densidade. Ambos são usados ​​na indústria da aviação, desde motores a jato até cockpits e trens de pouso. Na fabricação e usinagem, podem ser escolhidas ligas de qualquer material que se adequem à aplicação; como soldagem, usinagem ou resistência à temperatura. Tanto o aço inoxidável quanto o titânio são-resistentes a impactos, duráveis ​​e altamente resistentes-à corrosão. Então, vamos nos aprofundar em cada material individualmente e usar essas informações para ter uma ideia melhor de qual usar.

Assim como o aço-carbono, o aço inoxidável começa com ferro e carbono. Suas características únicas se devem em grande parte à adição de Cromo e Níquel, sendo Manganês, Silício, Nitrogênio, Fósforo e Enxofre adicionados em vários graus.

A adição de tantos elementos de liga diferentes significa que o aço inoxidável possui uma ampla gama de classes, abrangendo cinco famílias diferentes.

Tipos de aço inoxidável

Cada família de inoxidáveis ​​é definida por sua estrutura cristalina única e pelas propriedades materiais resultantes.

O aço inoxidável ferrítico contém 12-18% de cromo e, como o próprio nome indica, é magnético.

Por ter um teor de níquel mais baixo do que alguns de seus pares, os graus ferríticos são alguns dos mais baratos de produzir.

Os graus ferríticos 409 e 430 são frequentemente usados ​​em sistemas de exaustão e peças que exigem resistência à corrosão, mas não são frontais e centrais.

Os aços inoxidáveis ​​martensíticos são comparativamente de “alto carbono”, contendo até 1,2% desse elemento.

A liga 410 é um exemplo comum que apresenta boa resistência à corrosão e é tratável termicamente.

Devido ao maior teor de carbono, o aço inoxidável martensítico é usado em lâminas, tesouras e ferramentas médicas.

O aço inoxidável austenítico é mais comumente conhecido como aço inoxidável série 300 e contém 18% de cromo e 8% de níquel, o que o torna extremamente resistente à corrosão.

O aço inoxidável da série 300 é responsável por mais de 70% da produção total mundial.

Somente o grau 304 detém 50% da participação de mercado do aço inoxidável, porque é econômico, soldável e extremamente resistente-à corrosão.

O 304 é usado em serviços de alimentação, luminárias externas, áreas-de alto desgaste, tubulações, tanques e muito mais.

Para uma resistência à corrosão ainda maior, o grau 316 pode ser usado.

Aqui na SendCutSend, gostamos de pensar que contribuímos para isso, oferecendo aço inoxidável 304 e aço inoxidável 316 em uma ampla variedade de espessuras.

O inox Duplex possui microestrutura uniforme, composta metade ferrita e metade austenita o que lhe confere excelentes propriedades mecânicas, como resistência última e à tração.

A presença de até 28% de cromo e, em graus “super” duplex, molibdênio, conferem ao aço inoxidável Duplex uma resistência à corrosão quase incomparável.

O aço inoxidável com endurecimento por precipitação é onde você deve procurar se o máximo em alta resistência e alta dureza são essenciais para a aplicação, mas a resistência à corrosão sólida ainda é necessária.

Custo
Embora comparado ao aço-carbono, o aço inoxidável pareça caro, a economia de custos associada a um acabamento integrado-resistente à corrosão-muitas vezes supera a diferença. Devido às economias de escala, o custo real para entregar uma peça em aço inoxidável pode muitas vezes ser mais barato do que a mesma peça em uma liga bruta-de custo mais baixo. Quando comparado com fibra de carbono ou titânio, a economia de custos com o aço inoxidável torna-se bastante óbvia.

Usinabilidade
O aço inoxidável tipo 303 é considerado uma liga de "usinagem livre", o que significa que não irrita ou mancha a aresta da ferramenta de corte, mas em vez disso produz cavacos que limpam facilmente. Mesmo as ligas mais comuns, como 304 e 316, podem ser usinadas com bons resultados se o ferramental for mantido afiado e bem lubrificado.

Soldabilidade
Qualquer processo de soldagem a arco (TIG, MIG, MMA ou SA) funciona bem para aço inoxidável, com hastes de enchimento como ER308L e ER 309 sendo comuns para todos-conjuntos de aço inoxidável. O uso de uma haste de enchimento E70S2 ou 312 proporciona excelente resistência à soldagem entre aço macio e aço inoxidável.

Resistência ao Calor
Ao contrário de materiais mais caros, como fibra de carbono, titânio, o aço inoxidável tem uma temperatura operacional máxima extremamente alta: 304 pode ser usado até 1600 graus F (870 graus), enquanto ligas especiais como 310 são resistentes a temperaturas acima de 1895 graus F.

Ao contrário de muitos metais comuns, que durante milhares de anos foram reduzidos com carbono (pense na fundição de ferro usada para produzir todo o aço), o titânio só foi comercialmente viável desde a década de 1940. Embora agora esteja relativamente disponível em muitos graus, o alto ponto de fusão e o processo de redução química usado para produzir titânio exigem muito tempo e produtos químicos, levando ao seu alto custo.

Enquanto o aço inoxidável só adquire as suas propriedades únicas quando ligado, o titânio é um elemento que pode ser, e muitas vezes é, utilizado na sua forma "comercialmente pura". No entanto, o titânio também é comumente ligado, e mesmo dentro da designação comercialmente pura existem vários graus, o que significa que, como todos os outros metais úteis, as suas propriedades podem ser adaptadas para aplicações específicas.

Graus de titânio

O titânio é normalmente classificado em um grau comercialmente puro (CP) ou em uma designação de liga e, em geral, as propriedades mecânicas aumentam com o número do grau.

CP Graus 1-2
Estes são produzidos com a menor quantidade de oxigênio e traços de ferro, tornando-os macios e dúcteis. Isso significa que o Grau 1 é frequentemente usado em tubos e tubulações ou em aplicações soldadas. A classe 2, que fornecemos como chapa de 0,04", tem maior resistência à tração e resistência ao escoamento, permanecendo acessível em comparação com classes mais altamente processadas.

CP Graus 3-4
Estas classes são significativamente mais fortes do que 1 e 2, sendo 4 a classe CP mais forte, mas por causa disso sacrificam alguma ductilidade. Ambos os graus 3 e 4 ainda são soldáveis ​​e extremamente duráveis, sendo frequentemente usados ​​em equipamentos cirúrgicos, trocadores de calor de alto-valor, processamento químico e aeroespacial.

Ti 6Al-4V (Grau 5)
É a liga de titânio mais comum, respondendo por cerca de metade da demanda mundial total de todos os tipos de titânio. Além do ferro encontrado nos graus CP, o Grau 5 também inclui cerca de 6% de alumínio e cerca de 4% de vanádio, o que aumenta a resistência à temperatura e quase triplica a resistência à tração final para 150 ksi. Por ser basicamente o rei da colina dos metais em quase todas as métricas, oferecemos Ti 6Al-4V, titânio grau 5 em cinco espessuras diferentes. Use-o em aplicações aeronáuticas, componentes de motores e carros de corrida, aplicações marítimas ou em qualquer outro lugar onde o desempenho máximo e a redução de peso sejam essenciais.

Resistência à corrosão
Assim como outros materiais-resistentes à corrosão que oxidam para formar uma barreira quando expostos ao oxigênio do ar, a superfície do titânio começa a oxidar imediatamente, formando óxido de titânio formando uma fina camada de passivação que protege o restante do material contra corrosão adicional. Ao contrário de algumas outras camadas de óxido, a camada de dióxido de titânio continua a engrossar ao longo do tempo, atingindo até 25 nm após vários anos, conferindo-lhe uma resistência à corrosão quase igual à da platina.

Proporção-de{1}}densidade
O titânio é leve – no melhor sentido possível. Ele tem a maior relação resistência-por{2}}peso de qualquer elemento metálico. Mesmo em sua condição pura (que, lembre-se, é ⅓ da resistência máxima do Grau 5), éaindatão forte quanto alguns aços, com 40% do peso.

Biocompatibilidade
O titânio é um cara tranquilo: fazer com que ele reaja com qualquer coisa é quase impossível em temperaturas normais. Combine isso com sua baixa densidade e você terá a receita para o metal hipoalergênico mais prevalente em uso atualmente na indústria médica para articulações, reparo ósseo e qualquer outra aplicação sensível de contato corporal.

O titânio e o aço inoxidável enfrentam muitos dos mesmos desafios para o maquinista: as ligas comuns de ambos os metais desgastam facilmente, em vez de o cavaco se quebrar de forma limpa na aresta de corte. Ambos também possuem baixo coeficiente de condutividade térmica, o que significa que é fácil causar endurecimento localizado e promover desgaste prematuro da ferramenta. O titânio tem o desafio adicional de ser mais flexível do que a maioria dos materiais usinados em comparação com a sua dureza, por isso deve-se tomar cuidado para fixá-lo da forma mais rígida possível.

No entanto, quando essas preocupações são abordadas, o Titânio e o Aço Inoxidável proporcionam excelentes resultados quando usinados. Para titânio, certifique-se de que a ferramenta seja mantida em movimento constante em velocidades mais baixas e avanços mais altos para reduzir o acúmulo de temperatura, juntamente com refrigeração de alta pressão, quando possível.

Para Inox, escolha o Grau 303, que inclui enxofre como um dos elementos de liga, o que melhora as características de usinagem livre da liga.

Como sempre, se a sua aplicação exige peças de chapa metálica, nossa equipe de especialistas aproveitou a potência e a velocidade de nossos lasers (e jatos de água, CNCs, máquinas de rebarbação, dobradeiras... você entendeu), para fornecer os melhores resultados absolutos para cada material exclusivo.

Quais são os tipos mais comuns de aço inoxidável?

O tipo 304 é de longe o tipo mais prevalente no mundo inoxidável. Provavelmente seguido pelo tipo 316, que melhora a já excelente resistência à corrosão do 304. Além disso, ambos são facilmente soldados, dúcteis o suficiente para dobrar bem, extremamente duráveis ​​e relativamente baratos. Aqui na SendCutSend oferecemos 304 e 316, bem como muitos outros materiais para atender a cada aplicação.

Qual é melhor?

Se você usa 304 ou 316 realmente depende da aplicação. Se for necessário o máximo em resistência à corrosão e compatibilidade sanitária ou com segurança alimentar-, escolha Grau 316.

O Ti dura mais que o SS?

Esta é realmente uma pergunta-específica do aplicativo. Um ótimo lugar para começar é a tabela acima e, para um mergulho mais profundo, confira nosso artigo sobre 304 ou este artigo informativo sobre Titanium. Em geral, ambos durarão mais do que o restante das peças necessárias para aquela aplicação específica.

Compreendemos profundamente que selecionar o material mais adequado para aplicações específicas é crucial para o sucesso de um projeto. Se necessitar de aconselhamento profissional na seleção de materiais e soluções personalizadas adaptadas às suas necessidades específicas, não hesite em contactar a nossa equipa técnica. Estamos aqui para fornecer suporte- abrangente e completo.

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