チタン vs ステンレススチール

はじめに: チタンとステンレス鋼

チタンと強化鋼は、開発や航空から調理器具や宝石に至るまで、さまざまなビジネスで利用されている最も有名な素材の 2 つです。 どちらも、その独特の特性と特性により、特定の用途に適しています。 何チタンこの記事では、ステンレス鋼の強度、密度、重量、調理器具、排気重量、硬度、コスト、耐食性、色について説明します。

チタンとは何ですか？

化学元素チタンは原子番号 22、記号 Ti を持ちます。 密度が低い銀色の遷移金属です。 生体適合性、高い強度重量比、優れた耐腐食性により、医療用インプラント、航空宇宙用途、スポーツ用品に最適です。 さらに、宝石、時計、眼鏡の輪郭の組み立てにも使用されます。

チタンの溶解点は 1,668 度 (3,034 度 F)、限界温度は 3,287 度 (5,949 度 F)、厚さは 1 立方センチメートルあたり 4.5 グラム、ヤング率は約 110 GPa です。 空気にさらされると、腐食を防ぐ保護酸化層を形成します。 さらに、酸、制酸剤、塩水などの合成物質に対して非常に不浸透性です。

ステンレス鋼とは何ですか？

焼き入れ鋼は、10.5% 程度のクロムを含む鋼の一種です。 クロムが添加されているため、錆や腐食に強く、光沢のある反射性の外観も得られます。 ステンレス鋼にはさまざまな種類がありますが、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼が最も一般的です。

オーステナイト系ステンレス鋼は、最も一般的に使用される種類のステンレス鋼です。 耐食性が要求される厨房器具、食品機械、医療機器などに最適です。 非磁性で、ニッケルとクロムを多く含んでいます。

フェライト系焼き戻し鋼は魅力的で、オーステナイト処理鋼よりもニッケルとクロムのレベルが低くなります。 自動車部品や現代の機器、家庭用機器などに活用されています。

強さ：

強度に関しては、チタンはステンレス鋼よりも耐久性に優れています。 チタンは鋼よりも強いですが、強度対重量比が高いため軽量です。 ステンレス鋼の降伏強さは 35,000 psi、引張強さは 63,000 psi ですが、ステンレス鋼の引張強さは 63,000 psi です。 ただし、たとえばマルテンサイト系ステンレス鋼は、いくつかの点でチタンよりも耐久性があります。

密度：

チタンはステンレス鋼よりも密度が低いため、軽量です。 ステンレス鋼の密​​度は 7.8 g/cm3 ですが、チタンの密度は 4.5 g/cm3 です。 このため、チタンは、軽量かつ強度の高い材料が必要とされる航空宇宙部品にとって優れた材料です。

重さ：

チタンは密度が低いため、ステンレス鋼よりも軽いです。 あチタンエキゾースト処理されたスチール製エキゾーストの下では約 40 パーセントの重量になります。 このため、重量が重要な要素となる航空宇宙および自動車用途での使用に最適です。

調理器具:

チタンは無毒で食品と反応せず、金属臭がしないため、調理器具に最適な素材です。 また、腐食や傷に対して非常に耐性があり、頑丈です。 チタン調理器具は迅速かつ均等に温まり、これはより少ないエネルギー使用で食品が均一に調理されることを意味します。 硬化鋼製の調理器具も同様によく知られた決定ですが、強度の目安としてはチタンほどではなく、問題がある部分がある可能性があります。

排気重量:

チタンは軽くて強いのでマフラーに最適です。 チタン製エキゾーストはステンレス製エキゾーストに比べて重量が約 40% 軽いため、エキゾーストシステムを軽量化することで車両の走行性が向上します。

硬度：

硬度に関しては、チタンはステンレス鋼よりも硬いです。 ビッカース硬度は約 342 HV ですが、硬化鋼のビッカース硬度は 100 ～ 240 HV の範囲内です。 このため、チタンは高い硬度が必要な切削工具や医療用インプラントに適した素材です。

料金：

製造と加工にコストがかかるため、チタンは一般にステンレス鋼よりも高価です。 チタンは希少金属であり、複雑な抽出手順が必要なため、入手には高価です。 処理済み鋼はすぐに入手でき、簡単なサイクルを利用して作成できます。 いずれにしても、焼き戻し鋼の費用は、処理された鋼のグレードと種類によって異なります。

チタン対ステンレス鋼の耐食性:

チタンと焼き戻し鋼はどちらも非常に消耗しにくいですが、チタンは処理鋼よりも安全です。 チタンは空気にさらされると保護酸化層を形成し、酸化や腐食に対する耐性が極めて高くなります。 ステンレス鋼にも酸化クロムの保護層が形成されますが、チタンの酸化層ほど強力ではありません。 その結果、チタンは、高い耐食性が必要な医療用インプラントや海洋用途に適しています。

色：

チタンにはシルバーからグレーまでさまざまな色があります。 同様に陽極酸化して、青、緑、紫などのさまざまな色を提供することもできます。 ステンレススチールは光沢があり反射しているように見えますが、チタンほど多くの色はありません。

ステンレスとチタンではどちらが優れているのでしょうか？

アプリケーション自体が選択する材料を決定します。 一般に、強度、厚さ、重量、硬度、耐侵食性の点で、チタンは処理鋼よりも優れています。 いずれにせよ、処理鋼の方がリーズナブルで、調理器具や家庭用機器など、より幅広い用途に使用できます。

なぜステンレスではなくチタンを使用するのでしょうか?

チタンは、次のような多くの理由からステンレス鋼よりも好ましいです。

1. 高い重量対強度比: チタンはステンレス鋼よりも軽くて強いため、航空宇宙および自動車の用途に最適です。

2. 耐腐食性: チタンは浸食や酸化に対して非常に強いため、海洋および臨床用途に適しています。

3. 生体適合性: チタンは生体適合性があり、人間の組織と反応しないため、ピンやプレートなどの臨床埋め込みに最適です。

4. 耐熱性：チタンは高温に耐えても劣化しないため、航空機エンジンやガスタービンなどの高温用途に適しています。

5. 美観：チタンは陽極酸化処理によりさまざまな色を生み出すことができ、独特の色を持っているため、時計やジュエリーでの使用に最適です。

結論として、ステンレス鋼とチタンは、さまざまな業界で最も広く使用されている材料の 2 つです。 どちらも、その特有の特性と特性により、特定の用途に適しています。 チタンは、処理された鋼よりも接地性が高く、軽量で、耐浸食性が高いため、航空、自動車、臨床用途に最適です。 焼き入れ鋼はより合理的であり、調理器具や家庭用機器など、より幅広い用途があります。 使用する材料の種類は、特定の要件と用途によって決まります。