MODIRANAHAN
قبل از هر خرید مشورت کنید

تیتانیوم و فولاد | کدام بهترند؟

نویسنده: تیم محتوای مدیران آهن
تاریخ انتشار: ۱۸ اسفند ۱۴۰۱
مدت مطالعه: دقیقه
<p>تیتانیوم و فولاد از جمله فلزاتی هستند که به دلیل ویژگی های منحصر به فردشان در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. همه ما می&zwnj;دانیم که فولاد کاربرد وسیع تری نسبت به تیتانیوم دارد. به هر سو که نگاه کنیم آثار آن را خواهیم دید اما آیا تیتانیوم می تواند از نظر ویژگی ها با فولاد رقابت کند؟ برای پاسخ به این سؤال باید مقایسه ی جامعی بین فولاد و تیتانیوم انجام شود. تیتانیوم نسبت به فولاد گرانتر است هر چند به وفور در طبعیت یافت می شود اما چون دمای ذوب بالایی دارد فرایند جداسازی و خالص سازی آن نیاز به تجهیزات پیچیده ای دارد که قیمت آن را بالا می برد. قیمت از جمله فاکتورهای مهمی ست که با وجود ویژگی های مثبت دیگر تیتانیوم باعث محدود شدن کاربرد آن در برابر فولاد شده است. برای آشنایی بیشتر با تفاوت های فولاد و تیتانیوم تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.&nbsp;</p>
<h2>مقایسه ویژگی های فولاد و تیتانیوم</h2> <p>آیا تا کنون به این فکر کرده اید که قوی ترین و چند منظوره ترین فلزی که امروزه در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد چیست؟ احتمالا حدس اول شما فولاد و سپس تیتانیوم خواهد بود. هر دوی این فلزات به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارند انتخاب بسیار مناسبی برای محدوده ی وسیعی از کاربردها هستند.</p> <p>اما از نظر ویژگی ها کدامیک بر دیگری برتری دارد. تیتانیوم یا فولاد؟ پاسخ به این سؤال مساله ایست که نیاز به بررسی دقیقتر و بیشتر خصوصیات این دو فلز دارد. میدانیم که هم فولاد و هم تیتانیوم تعداد زیادی آلیاژ با کاربردهای متنوع دارند و از نظر برخی مشخصات مانند چقرمگی، استحکام و قیمت با یکدیگر متفاوتند.</p> <p>اما ویژگی های مثبت فولاد و تیتانیوم به حدی زیاد است که حتی گاهی افراد با تجربه و متخصص نیز در انتخاب فلز مناسب برای پروژه ی خود دچار سردرگمی می شوند. بنابراین لازم است تا قدری بیشتر با خصوصیات فولاد تیتانیوم آشنا شویم و آن ها را با یکدیگر مقایسه کنیم.</p> <p>با ما همراه باشید.</p> <p><strong>آنچه در این</strong> <strong>مقاله مطالعه خواهید کرد:</strong></p> <ul> <li><a title="تیتانیوم و فولاد" href="#titanium">تیتانیوم و فولاد</a></li> <li><a title="8 تفاوت عمده بین فولاد و تیتانیوم" href="#differece">8 تفاوت عمده بین فولاد و تیتانیوم</a></li> <li><a title="نتیجه گیری" href="#conclusion">نتیجه گیری</a></li> </ul> <h2>تیتانیوم و فولاد</h2> <p>دو فلز تیتانیوم و فولاد خصوصیات مختلفی را ارائه می کنند. در ادامه به بررسی جزئی تر خصوصیات آن ها خواهیم پرداخت.</p> <h3>تیتانیوم</h3> <p>تیتانیوم یک عنصر شمیایی با نماد Ti &nbsp;و عدد اتمی 22 است. تیتانیوم به رنگ نقره ایست و از چگالی کم و استحکام بالایی برخوردار است. تیتانیوم توسط ویلیام گرگور (William Gregor) در سال 1791 در انگلستان کشف شد به خاطر تایتن (Titans) یکی از اساطیر یونان تیتانیوم نامیده شد. تایتن در اساطیر یونان نماد نامیرایی و نیرومندی بوده اند و شاید همین نام نیز تاحدی بیان کننده ی برخی از ویژگی های فلز تیتانیوم باشد.&nbsp;</p> <p>تیتانیوم در برخی از سنگ های معدنی مانند روتیل (Rutile) و ایلمنیت (Ilmenite) که به طور گسترده در پوسته ی زمین پراکنده شده است وجود دارد. همچنین در تمام موجودات زنده، آب، سنگ ها و خاک نیز یافت می شود.</p> <p>تیتانیوم یکی از عناصر فلزی زمین است که از قیمت بالایی برخوردار است. به دلیل همین مساله عموما در صنایع با عملکرد بالا مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از مردم تصور می کنند که گران بودن تیتانیوم به دلیل کمیاب بودن آن در سطح زمین است. اما واقعیت این است که استخراج و خالص سازی تیتانیوم نیاز به فرایندهای بسیار پیچیده ای دارد و همین ارزش آن را بالا برده است.</p> <p>به طور طبیعی تیتانیوم نقطه جوش بسیار بالایی دارد همین امر ماشین کاری آن را در مقایسه با فولاد بسیار سخت&zwnj;تر می کند. از ترکیب تیتانیوم با آهن، آلومینیوم و برخی فلزات دیگر می توان آلیاژهای مختلفی را به وجود آورد.</p> <p>از تیتانیوم در برخی صنایع مانند هوافضا، اتومبیل سازی، ماشین های صنعتی، تجهیزات دریایی و ... استفاده می شود. علاوه بر این تیتانیوم را در برخی محصولات مصرفی نیز می توان یافت. هر چند اغلب این محصولات درجه یک و دارای قیمت بالایی هستند.</p> <p>مقاومت بسیار بالایی تیتانیوم در برابر خوردگی، جذب ضربه، نسبت استحکام به وزن و بسیاری از ویژگی های ممتاز دیگر باعث شده است تا تقریبا در هر استفاده ای عملکرد بسیار خوبی از خود نشان دهد.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="ورشو و کاربردهای آن" href="https://www.modiranahan.com/article/2633/%D9%88%D8%B1%D8%B4%D9%88-%D9%88-%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%A2%D9%86" target="_blank" rel="nofollow noopener">ورشو و کاربردهای آن</a></p> </blockquote> <h3><a title="فولاد" href="https://www.modiranahan.com/article/449/%D8%AA%D8%A7%D8%B1%DB%8C%D8%AE%DA%86%D9%87-%D8%B5%D9%81%D8%B1-%D8%AA%D8%A7-%D8%B5%D8%AF-%D8%AA%D9%88%D9%84%DB%8C%D8%AF-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF" target="_blank" rel="nofollow noopener">فولاد</a></h3> <p><span id="differece"></span>بر خلاف تیتانیوم فولاد به صورت طبیعی یافت نمی شود و باید آن را توسط فرایندهای خاصی آمادهع کرد. استیل یکی از آلیاژهای آهن است و حاصل ترکیب این فلز با کربن می باشد. البته برای اصلاح ویژگی های فولاد برخی عناصر دیگر مانند تیتانیوم،کروم، نیکل، روی و سایر فلزات به آن اضافه می شود.</p> <p>استفاده از تیتانیوم در ساخت فولاد به سبب افزایش استحکام و همچنین مقاومت آن در برابر خوردگی انجام می شود. از طرفی دیگر تیتانیوم چون سبک است فولاد دارای تیتانیوم در مقایسه با فولاد معمولی سبکتر است. یعنی در عین حال که استحکام بالاتری دارد از وزن کمتری نیز برخودار است.&nbsp;</p> <p>عموما فولاد به دلیل استحکام، مقاومت به حرارت، استحکام کششی و قابلیت ماشین کاری بالایی که دارد شناخته می شود. قیمت نسبتا پایین و همچنین ویژگی های کارپذیری آن موجب شده است تا در بسیاری از فعالیت های صنعتی مانند ساختمان سازی، ساخت اتومبیل، ماشین کاری صنعتی و ... انتخاب اول باشد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="steel.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1647332471203.jpg" alt="steel." /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - شکل های مختلف فولاد</p> <h2>8 تفاوت عمده بین فولاد و تیتانیوم</h2> <p>هر دو فلز تیتانیوم و فولاد فلزات بسیار قوی هستند که محدوده ی وسیعی از کاربردها را دارند. اما کدامیک از این دو فلز از نظر ویژگی ها بالاتر از دیگری از قرار دارد؟</p> <p>جواب درست به این پرسش به کاربرد و محدودیت های طراحی بستگی دارد. برخی اوقات فولاد انتخاب بهتری است و می تواند با قیمت مناسب، نیازهای عملکری را برطرف کند. هر چند در پاره ای دیگر از کاربردها نیاز است تا از تیتانیوم استفاده شود.</p> <p>اما 8 تفاوت عمده ی فولاد و تیتانیوم که می تواند در انتخاب فلز مناسب به ما کمک کند را ادامه بررسی خواهیم کرد:</p> <ul> <li><strong>ساختار شیمیایی</strong></li> </ul> <p>همانطور که گفته شد تیتانیوم یک عنصر است که می تواند به صورت خالص یا آلیاژ در طبیعت یافت شود در حالی که فولاد یک آلیاژ آهن و حاصل ترکیب آهن و فولاد است. به همین دلیل است که نمی توان به طور مشخص ویژگی های فولاد را بیان کرد. وقتی از فولاد صحبت می شود باید دقیقا اشاره کرد که منظور کدام گرید از آن است. به عنوان مثال فولادهای ضد زنگ که حاوی عناصری مانند کروم و نیکل هستند بیش از 100 نوع از آنها ساخته شده است که ویژگی های متفاوتی با هم دارند.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="Titanium-titanium-symbol.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1647332507463.jpg" alt="Titanium-titanium-symbol" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۳ - مشخصات فلز تیتانیوم</p> <ul> <li><strong>وزن</strong></li> </ul> <p>&nbsp;مشخصه ی معروف تیتانیوم نسبت چگالی کم و نسبت استحکام به وزن آن است. به همین دلیل تیتانیوم در مواردی که به هر دو مشخصه ی استحکام بالا و وزن کم نیاز باشد مانند صنایع هوایی مورد استفاده قرار می گیرد.</p> <p>اما فولاد با وجود اینکه با دوام است و استحکام بالایی دارد از وزن بالاتری نیز برخوردار است. استفاده از فولاد در مواردی که وزن پارامتر مهمی در طراحی نیست رایج است.</p> <ul> <li><strong>سختی</strong></li> </ul> <p>سختی (Hardness) از جمله ویژگی هایی است که در آن فولاد از تیتانیوم بهتر عمل می کند. پایین بودن عدد سخت برینل از جمله دلایلی ست که ماشینکاری تیتانیوم را بسیار دشوار می کند. به همین دلیل معمولا برای جبران سختی تیتانیوم از آلیاژهای آن در صنعت استفاده می شود.</p> <ul> <li><strong>الاستیستی</strong></li> </ul> <p>بیشتر آلیاژهای فولاد از تیتانیوم خاصیت کشسانی بیشتری دارند. این ویژگی باعث می شود تا ماشین کاری فولاد در مقایسه با تیتانیوم راحتر باشد و بتوان با آن قطعات سفارشی را راحتر تولید کرد که یک مزیت بسیار بزرگ برای فولاد به شمار می آید و هزینه های تولید را کاهش می دهد.</p> <ul> <li><strong>دوام</strong></li> </ul> <p>دوام یک پارامتر چند وجهی ست که به کاربرد فلز بستگی دارد. از نظر استحکام و طول عمر بسیاری از آلیاژهای فولادی مانند و حتی گاهی بهتر از تیتانیوم عمل می کنند. با این وجود تیتانیوم به دلیل مقاومت بالاتر در بر ابر خوردگی و همچننی توانایی تحمل دماهای بالا از فولاد متمایز است.</p> <p>در حالی که عموما فولادها در بیشتر شرایط عملکرد خوبی دارند اما اینکه بخش عمده ی فولاد از آهن تشکیل شده است به معنای آن است که سرانجام دچار زنگ زدگی خواهد شد. از طرف دیگر تیتانیوم به طور قابل توجهی عملکرد بهتری&nbsp; از این نظر دارد و در شرایط سخت مانند مواجهه با رطوبت، اسیدهای و سایر مواد شیمیایی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.</p> <ul> <li><strong>استحکام کشش تسلیم</strong></li> </ul> <p>در مقایسه فولاد و تیتانیوم خواهید دید که تیتانیوم از نظر استحکام واحد جرم بالاتر از فولاد قرار دارد. هر چند فولاد نیز گزینه ی بسیار خوبی در مواردیست که نیاز به استحکام بالا باشد.</p> <p>اگر تنها موردی که در پروژه ی شما اهمیت دارد استحکام فلز است بهتر است از فولاد استفاده کنید. تیتانیوم باید در موارد به کار گرفته شود که در کنار استحکام، وزن نیز مهم است. به همین دلیل است که در صنعت و ساخت و ساز بیشتر از فولاد استفاده می شود اما در صنایع هوایی و اتومبیل سازی روی تیتانیوم سرمایه گذاری می شود.</p> <ul> <li><strong>کاربردهای متداول</strong></li> </ul> <p>از تیتانیوم بیشتر در مواردی که نیاز به عملکرد بالا باشد استفاده می شود. تحمل دمایی بالا، مقاومت به خوردگی، نسبت استحکام به وزن بالا همگی از خصوصیات تیتانیوم هستند که آن را برای کاربرد در موارد زیر مناسب می سازد:</p> <ul> <li>ابزار و تجهیزات جراحی</li> <li>ساخت اعضای مصنوعی</li> <li>صنعت هوا فضا</li> <li>تجهیزات ورزشی مانند راکت تنیس</li> <li>وسایل نقلیه اسپرت مانند دوچرخه</li> </ul> <p>فولاد و آلیاژهای آن به دلیل تنوع و فراوانی زیاد برای کاربردهای عمومی مناسب تر هستند. به همین دلیل است که شما به هر سو نگاه کنید نشانه هایی از کاربرد فولاد را می بینید در حالی که در مورد تیتانیوم اینگونه نیست و تنها در یک سری کاربردهای خاص از تیتانیوم استفاده می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="کاربرد تیتانیوم در وسایل ورزشی.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1647332553931.jpg" alt="تیتانیوم مقاوم در برابر خوردگی" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۴ - ساخت تجهیزات ورزشی از تیتانیوم</p> <ul> <li><strong>قیمت</strong></li> </ul> <p>یکی از مهمترین وجوه تمایز تیتانیوم و فولاد اختلاف قیمت این دو فلز است. در این مقایسه همیشه فولاد برنده است. همانطور که اشاره شد تیتانیوم با وجود آنکه به وفور در زمین یافت می شود اما دمای ذوب بالایی دارد که همین مساله باعث نیاز به تجهیزات خاص برای جداسازی و خالص سازی آن می شود. در اکثر کاربردها استفاده از فلز گران قیمتی مانند تیتانیوم توجیه اقتصادی ندارد.</p> <p><span id="conclusion"></span>بر خلاف تیتانیوم فولاد بسیار مقرون به صرفه است. تولید آن راحتر است و منابع وسیع آهن و کربن در اکثر نقاط کره زمین به راحتی در دسترس قرار دارد. همچنین تولید فولاد به پیچیدگی تیتانیوم نیست. البته قیمت فولاد با توجه به نوع آلیاژ آن متفاوت است. آلیاژی از فولاد که تنها حاوی آهن و کربن است نسبت به سایر آلیاژها که فلزاتی مانند کروم و نیکل دارند ارزان قیمت تر هستند.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید:<a title=" نمودار قیمت میلگرد" href="https://www.modiranahan.com/article/503/%D8%A8%D8%B1%D8%B1%D8%B3%DB%8C-%DB%8C%DA%A9-%D8%AA%D8%BA%DB%8C%DB%8C%D8%B1%D8%A7%D8%AA-%DB%8C%DA%A9-%D8%B3%D8%A7%D9%84%D9%87-%D9%82%DB%8C%D9%85%D8%AA-%D9%85%DB%8C%D9%84%DA%AF%D8%B1%D8%AF" target="_blank" rel="nofollow noopener"> نمودار قیمت میلگرد</a></p> </blockquote> <p><strong>نتیجه گیری</strong></p> <p>حال که با تفاوت های تیتانیوم و فولاد آشنا شدید می توانید تشخیص دهید که برای هر پروژه استفاده از چه فلزی مناسبتر است.</p> <p>در جدول زیر می توانید خلاصه ای از مقایسه بین فولاد و تیتانیوم را مشاهده کنید.</p> <table class="table1200" style="margin-left: auto; margin-right: auto;" border="۲"> <tbody> <tr> <td style="text-align: center;" width="208"> <p><strong>مشخصه</strong></p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p><strong>تیتانیوم</strong></p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p><strong>فولاد</strong></p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>ترکیبات شیمیایی</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>به صورت خالص و آلیاژ در طبیعت یافت می شود.</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>آلیاژی از آهن و حاصل ترکیب آن با کربن است. از عناصر دیگر نیز در ساخت آن استفاده می شود.</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>وزن</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>تیتانیوم بسیار سبکتر از فولاد است و نسبت وزن به استحکام بهتری دارد.</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>وزن آن بیشتر است و برای کارهایی که وزن اهمیت ندارد مناسبتر است.</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>سختی</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>تیتانیوم به دلیل سختی پایین ماشین کاری سختی دارد.</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>عدد سختی برینل بالایی دارد و بهتر از تیتانیوم عمل میکند.</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>کشسانی</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>کشسانی تیتانیوم کم است که ماشین کاری آن را دشوار می کند.</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>الاستیسیتی بالای دارد و برای ماشینکاری مناسب است. &nbsp;</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>دوام</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>تیتانیوم مقاومت به خوردگی و دمای بالای بهتری دارد.</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>در شرایط کامل از تیتانیوم عملکرد بهتری دارد اما در مقابل خوردگی ضعیف است.</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>استحکام کشش تسلیم</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>برخلاف داشتن استحکام بر واحد وزن بالاتر اما استحکام کشش تسیلم آن کمتر از فولاد است.</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>استحکام تسیلم بالایی دارد.</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>کاربرد</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>برای ساخت تجهیزات با عملکرد بالا مانند صنعت هوافضا</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>برای محدوده ی وسیعی از کاربردها در صنایع مختلف مانند ساختمان سازی و اتومبیل سازی و ... به کار میرود.</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>قیمت</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>عموما به دلیل تجهیزات مورد نیاز برای استخراج گرانتر است.</p> </td> <td style="text-align: center;" width="208"> <p>به دلیل تولید در حجم زیاد و فرایند ساده تر تولید ارزانتر است.</p> </td> </tr> </tbody> </table> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="کاربرد فلز در شاخه پزشکی" href="https://www.modiranahan.com/article/303/%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF-%D9%81%D9%84%D8%B2%D8%A7%D8%AA-%D8%AF%D8%B1-%D9%BE%D8%B2%D8%B4%DA%A9%DB%8C-%D9%88-%D8%AF%D8%A7%D8%B1%D9%88%D8%B3%D8%A7%D8%B2%DB%8C" target="_blank" rel="nofollow noopener">کاربرد فلز در شاخه پزشکی</a></p> </blockquote>
اشتراک در:
میلگرد-بستر-چیست
میلگرد بستر چیست | کاربرد و ویژگی ها
۷ دقیقه مطالعه۱۶ اسفند ۱۴۰۱
میلگرد چیست ؟ انواع و گریدهای آرماتور فولادی
انواع میلگرد و گریدهای مختلف آرماتور فولادی
۱۴ دقیقه مطالعه۷ فروردین ۱۴۰۲
تنش سیلان
تنش سیلان یا Definition of Flow Stress چیست؟
۶ دقیقه مطالعه۷ فروردین ۱۴۰۲
پروفیل-درب-و-پنجره-چیست
آشنایی با انواع پروفیل درب و پنجره
۱۰ دقیقه مطالعه۱۴ فروردین ۱۴۰۲