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Edelstahl vs. Titan, welches ist das Richtige für Ihr CNC-Projekt?

23. September 2023

CNC-Bearbeitung ist das gebräuchlichste Herstellungsverfahren in der Fertigungsindustrie und ist mit einer Vielzahl von Metallmaterialien sehr gut kompatibel. Unter den Metallmaterialien sind Edelstahl und Titan die beiden am häufigsten verwendeten Materialien bei der CNC-Bearbeitung von kundenspezifischen Teilen oder Prototypen. Diese beiden Metallmaterialien mit ähnlicher Optik sind sehr vielseitig. Überall um uns herum finden wir CNC-Teile aus Edelstahl und Titan in vielen verschiedenen Anwendungen.

Und es gibt häufig Anwendungsüberschneidungen zwischen beiden: Im medizinischen Bereich beispielsweise dominiert seit jeher Edelstahl. Erst in den 1980er Jahren begann Titan aufgrund seiner höheren Biokompatibilität und seines höheren Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses schrittweise Edelstahl zu ersetzen. CNC-Edelstahl und Titanteile werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig verwendet, von Düsentriebwerken über Cockpits bis hin zu Fahrwerken. Sowohl Edelstahl als auch Titan sind schlagfest, langlebig und äußerst korrosionsbeständig. In diesem Artikel analysieren wir die Unterschiede zwischen Edelstahl und Titan im CNC-Bearbeitungsprozess eingehend aus verschiedenen Perspektiven, um Sie bei der Auswahl des besten Materials für Ihr nächstes CNC-Projekt zu unterstützen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Edelstahl?

Edelstahl ist eine Legierung aus Stahl und Kohlenstoff, die mindestens 10.5 Masse-% Chrom und maximal 1.2 Masse-% Kohlenstoff enthält. Die Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Edelstahl können durch die Zugabe anderer Elemente wie Nickel, Molybdän, Titan, Niob und Mangan weiter verbessert werden. Edelstahl ist Stahl, der mit einem oder mehreren Elementen vermischt wird, um seine Eigenschaften zu verändern. Wenn Edelstahl mit Luft, Feuchtigkeit oder Wasser in Kontakt kommt, bildet sich auf seiner Oberfläche ein dünner, undurchlässiger Oxidfilm. Diese passivierte Oxidschicht schützt seine Oberfläche und verfügt über einzigartige Selbstheilungskräfte.

5 Arten von Edelstahl

Edelstahl kann in fünf verschiedene Typen unterteilt werden. Diese beinhalten:

Ferritischer Edelstahl

Ferritische Edelstähle enthalten etwa 10.5 % bis 30 % Chrom, haben weniger Kohlenstoff (C<0.08 %) und enthalten kein Nickel. Ferritische Edelstähle weisen bei allen Temperaturen eine überwiegend ferritische Mikrostruktur auf und können nicht durch Wärmebehandlung und Abschrecken gehärtet werden. Obwohl einige ferritische Sorten bis zu 4.00 % Molybdän enthalten, ist Chrom der Hauptbestandteil der Metalllegierung. Darüber hinaus weisen sie bei hohen Temperaturen eine relativ geringe Festigkeit auf. Der größte Vorteil von ferritischem Stahl ist seine Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrisskorrosion. Diese Fähigkeit macht sie zu einer attraktiven Alternative zu austenitischen Edelstählen in Anwendungen, bei denen SCC in Chloridumgebungen auftritt. Einige Sorten ferritischen Edelstahls, wie z. B. Edelstahl 430, weisen eine starke Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Hitzebeständigkeit auf.

430 Edelstahl

Edelstahl 430 hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, eine höhere Wärmeleitfähigkeit, einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine bessere thermische Ermüdungsbeständigkeit als austenitischer Edelstahl. Es enthält das stabilisierende Element Titan, wodurch die Schweißnaht starke mechanische Eigenschaften aufweist. Edelstahl 430 wird häufig für architektonische Dekorationen, Brennstoffbrennerkomponenten, Haushaltsgeräte und Haushaltsgerätekomponenten verwendet.

430F ist eine verbesserte Version des Edelstahls 430, die seine Schneidleistung verbessert. Es wird hauptsächlich bei der Herstellung von automatisierten Drehmaschinen, Schrauben und Muttern verwendet. 430LX ist eine Legierung, die dem 430er-Stahl Ti oder Nb hinzufügt, um den Kohlenstoffgehalt zu reduzieren und die Verarbeitungs- und Schweißeigenschaften zu verbessern. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Warmwasserspeichern, Warmwasserversorgungssystemen, Sanitärartikeln, Haushaltsgeräten, langlebigen Geräten, Fahrradschwungrädern usw. verwendet.

Austenitischem Edelstahl

Austenitische rostfreie Stähle haben einen Cr-Gehalt von 16 % bis 25 % und können auch Stickstoff enthalten, was beides zur Verbesserung ihrer Korrosionsbeständigkeit beiträgt. Austenitische Edelstähle weisen von allen Edelstählen die größte Korrosionsbeständigkeit sowie hervorragende Tieftemperatureigenschaften und Hochtemperaturfestigkeit auf. Austenitischer Edelstahl Die Elemente Nickel, Mangan und Stickstoff bestimmen die nichtmagnetische kubisch-flächenzentrierte (fcc) Mikrostruktur und die einfache Schweißbarkeit des austenitischen Edelstahls.

Austenitischer rostfreier Stahl kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden, er kann jedoch auf andere Weise auf ein hohes Festigkeitsniveau gehärtet werden, wobei eine gute Duktilität und Zähigkeit erhalten bleiben. Die bekanntesten austenitischen Edelstahlsorten sind Edelstahl 304 und Edelstahl 316. Sie verfügen über eine hervorragende Beständigkeit gegenüber verschiedenen Umweltbedingungen und einem breiten Spektrum korrosiver Medien.

304 Edelstahl

Unter den austenitischen Edelstählen wird häufig Edelstahl 304 verwendet. Sein chemisches Hauptelement ist Eisen, es weist jedoch einen hohen Nickelgehalt (8 bis 10.5 Gew.-%) und einen hohen Chromgehalt (18 bis 20 Gew.-%) auf und enthält außerdem weitere Legierungsbestandteile wie Mangan, Silizium usw Kohlenstoff. Aufgrund seines hohen Chrom- und Nickelgehalts weist Edelstahl 304 eine gute Korrosionsbeständigkeit auf. Übliche Verwendungszwecke für Edelstahl 304 sind Kühlschränke und Geschirrspüler, gewerbliche Lebensmittelverarbeitungsgeräte, Befestigungselemente, Rohre, Wärmetauscher und mehr.

316 Edelstahl

Edelstahl 316 ähnelt 304. Er enthält hauptsächlich Eisen und hohe Konzentrationen an Chrom und Nickel. Es enthält außerdem Silizium, Mangan und Kohlenstoff. Die chemische Zusammensetzung von Edelstahl 304 und 316 ist unterschiedlich, wobei 316 2 bis 3 % Molybdän (nach Gewicht) enthält, während der Molybdängehalt in 304 vernachlässigbar ist. Die Sorte 316 weist aufgrund ihres höheren Molybdänanteils eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf. Wenn es um austenitische Edelstähle für Schiffsanwendungen geht, wird Edelstahl 316 oft als eine der besten Optionen angesehen. Edelstahl 316 wird auch häufig in chemischen Verarbeitungs- und Lageranlagen, Raffinerien, medizinischen Geräten und Meeresumgebungen verwendet, insbesondere in solchen, die Chloride enthalten.

Martensitischer Edelstahl

Martensitischer Edelstahl ähnelt ferritischem Stahl darin, dass er 12 bis 14 % Chrom und 0.2 bis 1 % Molybdän enthält, sein Kohlenstoffgehalt jedoch bis zu 1 % beträgt und normalerweise kein Nickel enthält. Da martensitischer Edelstahl wie Kohlenstoff- und niedriglegierte Stähle mehr Kohlenstoff enthält, kann er abgeschreckt und angelassen werden, um seine Härte zu erhöhen. Martensitischer Edelstahl weist eine mäßige Korrosionsbeständigkeit auf und ist fest und leicht spröde. Im Gegensatz zu austenitischem Edelstahl ist martensitischer Edelstahl magnetisch und kann mithilfe von Magnetpulverprüfmethoden zerstörungsfrei geprüft werden. Typische Produkte aus martensitischem Edelstahl sind Geschirr und medizinisch-chirurgische Instrumente.

Duplex-Edelstahl

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei Duplex-Edelstahl um eine Mischung der beiden gängigsten Edelstahlarten. Sie haben eine gemischte Mikrostruktur aus Austenit und Ferrit, was zu einer 50/50-Mischung führt, während das Verhältnis in handelsüblichen Duplex-Edelstahllegierungen 40/60 betragen kann. Die Korrosionsbeständigkeit von Duplex-Edelstählen entspricht in etwa der von austenitischen Edelstählen. Dennoch sind ihre Beständigkeit gegen Spannungskorrosion (insbesondere Chlorid-Spannungsrisskorrosion), ihre Zugfestigkeit und ihre Streckgrenze (ungefähr doppelt so hoch wie bei austenitischen Edelstählen) im Allgemeinen höher. Der Kohlenstoffgehalt in Duplex-Edelstahl beträgt normalerweise weniger als 0.03 %. Ihr Chromgehalt liegt zwischen 21.00 % und 26.00 % und ihr Nickelgehalt zwischen 3.50 und 8.00 %. Duplex-Edelstähle können Molybdän enthalten (bis zu 4.50 %). Duplex-Edelstähle weisen im Allgemeinen eine Zähigkeit und Duktilität auf, die zwischen denen von austenitischen und ferritischen Stählen liegt.

Aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit werden Duplexstähle in Standard-Duplex-Stähle, Super-Duplex-Stähle und vereinfachte Duplex-Stähle unterteilt. Superduplex-Stähle bieten im Vergleich zu herkömmlichen austenitischen Stählen eine höhere Festigkeit und Beständigkeit gegen alle Arten von Korrosion. Superduplex-Stähle werden häufig in der Schifffahrt, in petrochemischen Anlagen, in Erdgas- und Entsalzungsanlagen, in Wärmetauschern und in der Papierherstellung eingesetzt.

PH-Edelstahl

PH-Edelstahl (ausscheidungsgehärteter Edelstahl) enthält etwa 17 % Chrom und 4 % Nickel, was eine optimale Kombination aus martensitischen und austenitischen Eigenschaften darstellt. PH-Edelstähle sind dafür bekannt, dass sie durch Wärmebehandlung eine hohe Festigkeit entwickeln können (ähnlich wie martensitische Edelstähle) und außerdem die Korrosionsbeständigkeit von austenitischen Edelstählen aufweisen. Diese Legierungen behalten ihre Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen und sind daher ideal für den Einsatz im Luft- und Raumfahrtbereich.

Ausscheidungsgehärtete rostfreie Stähle weisen aufgrund der durch Wärmebehandlungstechniken verursachten Ausscheidungshärtung einer Martensit- oder Austenitmatrix eine höhere Zugfestigkeit auf. Ausscheidungshärtender Edelstahl wird durch Zugabe eines oder mehrerer Elemente gehärtet: Kupfer, Aluminium, Titan, Niob und Molybdän. PH-Edelstahl ist im Allgemeinen die beste Wahl für hohe Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit aller verfügbaren Edelstahlsorten.

Was ist Titan?

Titan ist ein silbrig glänzendes Metall mit einer Dichte von 4.506 g/cm3 und einem Schmelzpunkt von 1,668 °C. Die beiden herausragendsten Eigenschaften von Titan sind die Korrosionsbeständigkeit und das höchste Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Titan ist 30 % stärker als Stahl, aber fast 43 % leichter und 60 % schwerer als Aluminium, aber doppelt so stark. Titan hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine hohe Härte. Obwohl Titan nicht so hart ist wie einige wärmebehandelte Stähle, ist es nicht magnetisch, weist keinen Übergang von duktil zu spröde auf, weist eine gute Biokompatibilität auf und ist ein schlechter Wärme- und Stromleiter. Allerdings absorbiert Titan bei Temperaturen über 500 °C schnell Sauerstoff und Stickstoff, was zu möglichen Versprödungsproblemen führen kann. Titan ist in mehreren Hochleistungsanwendungen wichtig, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Medizintechnik, Robotik, Luxusschifffahrtsausrüstung und Industriemaschinen.

Typische Titanqualitäten

#1 Klasse 1

Titan Grad 1 ist der erste von vier kommerziell reinen Titangraden. Es ist die flexibelste und duktilste Reintitansorte. Titan der Güteklasse 1 bietet maximale Formbarkeit, beste Korrosionsbeständigkeit und höchste Schlagzähigkeit. Aufgrund dieser hervorragenden Eigenschaften sind Bleche und Rohre aus Titan der Güteklasse 1 das Material der Wahl für alle Anwendungen, bei denen eine einfache Umformung erforderlich ist. Hier sind einige Beispiele:

#2 Klasse 2

Titan der Güteklasse 2 ist als „Arbeitstier“ von handelsüblichem Reintitan bekannt und hat viele ähnliche Eigenschaften wie Titan der Güteklasse 1, ist jedoch deutlich stärker. Beide haben die gleiche Korrosionsbeständigkeit. Titan der Güteklasse 2 bietet hervorragende Schweißbarkeit, Festigkeit, Duktilität und Formbarkeit. Daher sind Titanstäbe und -platten der Güteklasse 2 für eine Vielzahl von Anwendungen die erste Wahl:

#3 Klasse 3

Titan der Güteklasse 3 wird am seltensten von kommerziell reinen Titansorten verwendet, was es jedoch nicht weniger wertvoll macht. Klasse 3 ist fester als Klasse 1 und 2, hat eine ähnliche Duktilität, aber eine etwas geringere Formbarkeit, aber bessere mechanische Eigenschaften. Stufe 3 wird für Anwendungen verwendet, die eine mäßige Festigkeit und eine erhebliche Korrosionsbeständigkeit erfordern. Hier sind einige Beispiele:

#4 Klasse 4

Titan der Güteklasse 4 ist die stärkste der vier handelsüblichen Reintitanqualitäten und ist für seine hohe Korrosionsbeständigkeit, Formbarkeit und Schweißbarkeit bekannt. Obwohl Titan der Güteklasse 4 traditionell in den folgenden industriellen Anwendungen verwendet wird, wird es in jüngster Zeit häufig in medizinischen Geräten verwendet. Es wird in Anwendungen benötigt, die eine hohe Festigkeit erfordern:

Titanlegierung

Titanlegierungen verfügen über hervorragende mechanische Eigenschaften und CNC-Bearbeitungseigenschaften, wie z. B. ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Dichte, hohe Korrosionsbeständigkeit, hohe Ermüdungsrissbeständigkeit, Beständigkeit gegen mäßig hohe Temperaturen ohne Kriechen usw., und werden häufig als Strukturmaterialien in der verwendet Luft-und Raumfahrtindustrie. Überschallflugzeuge und Raumfahrzeuge sowie Nicht-Luft- und Raumfahrtsegmente wie Militär, Automobil und Sportartikel. Da Titanlegierungen biokompatibel und ungiftig sind und vom Körper nicht abgestoßen werden, werden sie auch gerne in der Medizin eingesetzt, etwa bei chirurgischen Instrumenten und Implantaten wie Gelenkersatz, die bis zu 20 Jahre halten können.

Typische Titanlegierung

#1 Klasse 7

Titan der Güteklasse 7 ist mechanisch und physikalisch mit Titan der Güteklasse 2 identisch und enthält das Zwischengitterelement Palladium. Titanlegierung der Güteklasse 7 ist die korrosionsbeständigste aller Titanlegierungen und weist eine gute Schweißbarkeit, Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Level 7 wird häufig zur Herstellung von Teilen für chemische Produktionslinien verwendet.

#2 Klasse 11

Titan der Güteklasse 11 ähnelt Titan der Güteklasse 1, wobei zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit Spuren von Palladium hinzugefügt werden. Diese Korrosionsbeständigkeit ist wichtig, um Spalterosion zu verhindern und den Säuregehalt in Chloridumgebungen zu reduzieren. Zu den Eigenschaften von Titan der Güteklasse 11 gehören außerdem hohe Duktilität, Kaltformbarkeit, zuverlässige Festigkeit, Schlagzähigkeit und Schweißbarkeit. Diese Legierung eignet sich für die gleichen Titananwendungen wie Grad 1, insbesondere dort, wo Korrosion ein Problem darstellt, wie zum Beispiel:

#3 Klasse 12

Die hervorragende Schweißbarkeit von Titan der Güteklasse 12 macht es zu einer hervorragenden Titanlegierung. Es handelt sich um eine langlebige Legierung mit hoher Festigkeit bei hohen Temperaturen. Titan der Güteklasse 12 hat die gleichen Eigenschaften wie Edelstahl der Serie 300. Diese Legierung kann heiß oder kalt mithilfe von Abkantpressen, hydraulischen Pressen, Zieh- oder Fallgewichtsverfahren hergestellt werden. Da es in einer Vielzahl von Formen geformt werden kann, ist es für ein breites Anwendungsspektrum wertvoll. Die Korrosionsbeständigkeit von Titan der Güteklasse 12 ist für Gerätehersteller wichtig, bei denen Spaltkorrosion ein Problem darstellt. Sorte 12 eignet sich für folgende Branchen und Anwendungen:

Edelstahl vs. Titan: Was ist der Unterschied?

Titan und Edelstahl werden häufig in einer Vielzahl von Verbraucher- und Industrieanwendungen eingesetzt. Was ist der Unterschied zwischen Edelstahl und Titan? Titan und Edelstahl haben einzigartige Eigenschaften, die sie voneinander unterscheiden. Zum besseren Verständnis vergleichen wir Titan und Edelstahl anhand unterschiedlicher Eigenschaften.

#1 Elementare Zusammensetzung

Titan und Edelstahl haben unterschiedliche Elementzusammensetzungen. Im Allgemeinen verwendet kommerzielles Reintitan Titan als Hauptelement und enthält außerdem Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Eisen, Nickel und andere Elemente mit einem Gehalt von 0.013 % bis 0.5 %. Titan kann mit anderen Metallen kombiniert werden, um stärkere Titanlegierungen zu bilden, die äußerst korrosionsbeständig und dennoch leicht sind. Edelstahl hingegen besteht aus einer Vielzahl von Elementen und Stahl ist erst ab einem bestimmten Cr-Gehalt korrosionsbeständig, enthält also mindestens 10.5 % Chrom und weitere Elemente, weitere Legierungsbestandteile reichen von 0.03 % bis über 1.00 %. Der Chromgehalt in Edelstahl verhindert Korrosion und sorgt für Hitzebeständigkeit. Weitere Elemente sind Aluminium, Silizium, Schwefel, Nickel, Selen, Molybdän, Stickstoff, Titan, Kupfer und Niob.

#2 Dichte

Die Dichte von Titanmetall beträgt 4.51 g/cm3 und die Dichte von Edelstahl beträgt 7.70–7.90 g/cm3. Titan ist viel leichter als Edelstahl und eignet sich daher ideal für Anwendungen, bei denen das Gewicht im Vordergrund steht. Darüber hinaus weist Titan ein höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht auf als Edelstahl, was bedeutet, dass es mehr Gewicht tragen kann und dennoch leicht ist.

#3 Schmelzpunkt

Der Schmelzpunkt von Titan liegt bei 3,027 °C. Der Schmelzpunkt von Edelstahl liegt bei 1,416–1,537 °C. Titan hat einen viel höheren Schmelzpunkt als Edelstahl und eignet sich daher für Anwendungen, die extreme Temperaturen erfordern. Da Titanlegierungen außerdem hohen Temperaturen besser standhalten als Edelstahl, eignen sie sich gut für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbereich.

#4 Härte

Die Härte eines Materials bezieht sich auf seine Reaktion auf Ätzungen, Verformungen, Kratzer oder Dellen auf seiner Oberfläche. Die Brinell-Härteprüfung wird von Herstellern und Verbrauchern hochfester Materialien eingesetzt.

Während die Brinell-Härte von Edelstahl je nach Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlung stark variiert, ist er im Allgemeinen härter als Titan. Titan hingegen kann sich bei Einkerbungen oder Kratzern schnell verformen. Um dies zu vermeiden, entwickelt Titan eine Oxidschicht, die sogenannte Titanoxidschicht, die eine extrem harte Oberfläche erzeugt, die maximalem Eindringdruck standhält. Edelstahl hat typischerweise eine Brinellhärte im Bereich von 180–400, während Titan eine Brinellhärte im Bereich von 100–200 aufweist.

#5 Korrosionsbeständigkeit

Die Korrosionsbeständigkeit von Titanlegierungen ist viel besser als die von Edelstahl und wird häufig in feuchten Atmosphären und Meerwassermedien eingesetzt. es weist eine starke Beständigkeit gegen Lochfraß, Säurekorrosion und Spannungskorrosion auf; Es weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Alkali, Chlorid, Chlor, Salpetersäure, Schwefelsäure usw. auf. Korrosionsbeständigkeit. Titan weist jedoch eine schlechte Korrosionsbeständigkeit gegenüber reduzierenden Sauerstoff- und Chromsalzmedien auf.

Allerdings kann Edelstahl aufgrund des Chromgehalts dennoch eine hohe Korrosionsbeständigkeit erreichen. Diese Legierung verbessert nicht nur die Korrosionsbeständigkeit des Metalls, sondern macht es auch langlebiger.

#6 Haltbarkeit

Die Fähigkeit eines Materials, während seiner Halbwertszeit ohne übermäßige Reparatur oder Wartung weiter zu funktionieren, ist ein Indikator für die Haltbarkeit eines Materials. Sowohl Titan als auch Edelstahl sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften langlebig. Titan ist etwa drei- bis viermal stärker als Edelstahl.

#7 Elastizität

Elastizität ist ein Maß für die Flexibilität eines Materials. Dies bedeutet, dass bewertet wird, wie leicht sich ein Material biegen oder verziehen kann, ohne sich zu verformen. Die normale Elastizität von Edelstahl beträgt 200 GPa, während die normale Elastizität von Titan 115 GPa beträgt. Da die meisten Legierungen elastischer sind, übertrifft Edelstahl in dieser Hinsicht oft Titan. Ebenso erleichtert die größere Flexibilität das CNC-Fräsen von Edelstahl und die Herstellung verschiedener Teile. Dies ist ein wichtiger Indikator, da er sich direkt auf die CNC-Bearbeitungskosten auswirkt.

#8 Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit eines Materials ist der Maximalwert auf der technischen Spannungs-Dehnungs-Kurve. Dies ist die maximale Belastung, der ein unter Spannung stehendes Material standhalten kann. Meistens wird die Endzugfestigkeit als „Zugfestigkeit“ oder „ultimativ“ abgekürzt. Edelstahl hat eine höhere Zugfestigkeit als Titan.

Dabei ist es wichtig zu bedenken, dass Edelstahl zwar insgesamt eine höhere Festigkeit aufweist, Titan jedoch pro Masseneinheit stärker ist. Wenn daher die Gesamtfestigkeit der Hauptgrund für die Anwendungsauswahl ist, ist Edelstahl oft die beste Wahl. Wenn das Gewicht am wichtigsten ist, ist Titan möglicherweise die bessere Wahl.

#9 Streckgrenze

Die Streckgrenze oder Streckgrenze eines Materials ist die Spannung, bei der es sich verformt. Die Streckgrenze von Edelstahl 304L beträgt 210 MPa, während die Streckgrenze von Ti-6AI-4V (Titansorte) 1100 MPa beträgt. Wie Sie am Unterschied in der Elastizität erkennen können, ist Titan schwieriger herzustellen, aber pro Masseneinheit fester. Darüber hinaus ist Titan biokompatibel, während Edelstahl nicht vollständig biokompatibel ist. Aus diesem Grund ist Titan eine ausgezeichnete Wahl für eine Vielzahl medizinischer Anwendungen.

#10 Gewicht

Ein wesentlicher Unterschied zwischen Titan und Edelstahl ist ihr Gewicht. Titan verfügt über ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, wodurch es ungefähr die gleichen Festigkeitsniveaus wie Edelstahl bietet und dabei nur 40 % so viel wiegt. Daher ist Titan für Anwendungen, die minimales Gewicht und maximale Festigkeit erfordern, von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund ist Titan in Flugzeugkomponenten und anderen gewichtsempfindlichen Anwendungen nützlich. Stahl hingegen wird zur Herstellung von Autorahmen und anderen Gegenständen verwendet, es ist jedoch oft schwierig, Gegenstände leichter herzustellen.

# 11 Preis

Preislich ist Titan teurer als Edelstahl. Dadurch wird es für bestimmte Branchen, die große Mengen Titan benötigen, wie etwa die Luft- und Raumfahrt, teurer. Wenn die Kosten ein wichtiger Faktor sind, ist Edelstahl möglicherweise besser als Titan, wenn beide gut genug sind.

Edelstahl ist eine kostengünstige Option. Da es auf der Erde weder an Eisen noch an Kohlenstoff mangelt, ist die Herstellung einfacher. Darüber hinaus gelten für Edelstahl keine komplexen CNC-Bearbeitungsanforderungen. Die Preise für Edelstahl hingegen schwanken aufgrund der großen Auswahl stark. Kohlenstoff- und Eisenlegierungen sind die kostengünstigsten. Edelstähle aus Chrom, Zink oder Titan sind teurer.

#12 Verarbeitbarkeit

Titan lässt sich schwieriger per CNC bearbeiten als rostfreier Stahl und erfordert spezielle Schneidwerkzeuge und Kühlmittel, um Verschleiß am Titanwerkstück zu verhindern. Edelstahl hingegen lässt sich einfacher mit Standard-Schnellarbeitsstahl (HSS) oder Hartmetallwerkzeugen CNC-bearbeiten. Insgesamt hat Edelstahl im Hinblick auf die CNC-Bearbeitbarkeit viele Vorteile gegenüber Titan.

#13 Plastizität

Titan ist vergleichsweise weniger formbar, während Edelstahl durch Zugabe verschiedener Legierungen duktiler gemacht werden kann. Daher lässt sich Edelstahl im Allgemeinen leichter in die gewünschte Form bearbeiten als Titan.

# 14 Schweißen

Titanlegierungen können durch Wolfram-Gasschweißen (GTAW) oder Plasmalichtbogenschweißen (PAW) geschweißt werden. Edelstahl hingegen wird häufiger durch MIG- und WIG-Schweißverfahren verbunden. Titan ist schwer zu schweißen und erfordert einen erfahrenen Schweißer und Spezialwerkzeuge, während Edelstahl einfacher zu schweißen ist. Beide Metalle erfordern nach dem Schweißen eine regelmäßige Reinigung und Wartung, um sie in gutem Zustand zu halten und Korrosion zu verhindern.

#15 Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit von Titan beträgt λ=15.24 W/(mK), was etwa 1/4 von Nickel, 1/5 von Eisen und 1/14 von Aluminium entspricht. Die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Titanlegierungen ist etwa 50 % niedriger als die von Titan.

Die Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl liegt zwischen 20 und 60 W/(mK). Im Allgemeinen hat Edelstahl eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Titan und eignet sich daher besser für Anwendungen, die Wärmeübertragung oder schnelle Abkühlung erfordern.

#16 Leitfähigkeit

Titan hat eine Leitfähigkeit von 18 MS/m, Edelstahl hat einen Leitfähigkeitsbereich von 10–50 MS/m und Kupfer hat eine Leitfähigkeit von 100–400 MS/m. Insgesamt ist Kupfer wesentlich leitfähiger als Titan oder Edelstahl und eignet sich daher besser für Anwendungen, die eine hohe Leitfähigkeit erfordern. Allerdings ist Titan deutlich leichter als Kupfer und Edelstahl und wird aufgrund seines Gewichtsvorteils für bestimmte Anwendungen bevorzugt.

#17 Anwendungsbereiche

Die Einsatzmöglichkeiten von Edelstahl und Titan sind sehr unterschiedlich. Edelstahl eignet sich ideal für die Bereiche Bauwesen, Papier-, Zellstoff- und Biomasseumwandlung, chemische und petrochemische Verarbeitung, Lebensmittel und Getränke, Energie, Schusswaffen, Automobilindustrie, Medizinindustrie und 3D-Druck. Titan hingegen eignet sich gut für die Luft- und Raumfahrt, Verbraucheranwendungen, Schmuck, die medizinische Industrie und die Lagerung nuklearer Abfälle.

Vergleichstabelle der Unterschiede zwischen Titan und Edelstahl

Titan und Edelstahl haben einzigartige und bemerkenswerte Eigenschaften, die sie voneinander unterscheiden. Um diesen Vergleich zu verdeutlichen, haben wir die Unterschiede zwischen den beiden als Referenz tabellarisch aufgeführt.

Immobilien	Titan	Edelstahl	Schlussfolgerung
Langlebigkeit	Es ist ein leichteres und korrosionsbeständigeres Metall und außerdem widerstandsfähiger gegen hohe Temperaturen und Thermoschocks als Edelstahl	Es ist widerstandsfähiger gegen Kratzer und Dellen als Titan und aufgrund seiner porenfreien Oberfläche leichter zu pflegen	Sowohl Titan als auch Edelstahl sind äußerst langlebige Metalle, die Wahl zwischen ihnen hängt von der jeweiligen Anwendung ab
Kosten/Preis	Aufgrund der höheren Verarbeitungs- und Produktionskosten ist es tendenziell teurer als Edelstahl	Es handelt sich im Allgemeinen um eine kostensparende Lösung, die in der Fertigungsindustrie weit verbreitet ist	Titan ist ideal für wichtige Anwendungen wie Medizin und Luft- und Raumfahrt, Edelstahl wird bevorzugt, wenn das Budget eine Voraussetzung ist
Härte	Es bildet eine harte Oxidschicht, die den meisten Kräften standhält und ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweist	Seine Härte hängt von der Legierungszusammensetzung und dem verwendeten Herstellungsverfahren ab	Sowohl Titan als auch Edelstahl sind starke und langlebige Metalle, die für raue Umgebungen verwendet werden
Gewicht	Seine Dichte beträgt etwa 4.51 g/cm³	Seine Dichte beträgt etwa 7.9 g/cm³	Titan ist bei gleichem Volumen etwa 40 % leichter als Stahl
Korrosionsbeständigkeit	Aufgrund der Bildung einer Oxidschicht ist es für seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in einer Vielzahl natürlicher und künstlicher Umgebungen bekannt	Aufgrund seines Chromgehalts, der einen passiven Film bildet, weist es eine mäßige Korrosionsbeständigkeit auf	Edelstahl ist in bestimmten Umgebungen und Bedingungen anfälliger für Korrosion als Titan
Elektrische Leitfähigkeit	Seine elektrische Leitfähigkeit beträgt etwa 3.1 x 10^6 Siemens/Meter	Bereich von 1.45 x 10^6 bis 2.5 x 10^6 Siemens/Meter, abhängig von der spezifischen Edelstahlsorte	Edelstahl ist im Allgemeinen ein besserer Stromleiter als Titan
Wärmeleitfähigkeit	Seine Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 22 W/(m*K)	Variiert je nach Zusammensetzung und kann bei austenitischen Edelstählen zwischen 14.4 W/(mK) und 72 W/(mK) liegen	Im Allgemeinen hat Edelstahl im Vergleich zu Titan aufgrund seines größeren Widerstands gegen Wärmeübertragung eine geringere Wärmeleitfähigkeit
Schmelzpunkt	Es hat einen Schmelzpunkt von 1,668 °C (3034 °F).	Es hat typischerweise einen Schmelzpunkt von 1,400–1,500 °C (2,552–2,732 °F).	Titan hat im Vergleich zu Edelstahl einen höheren Schmelzpunkt
Bearbeitbarkeit	Es ist schwer zu bearbeiten, da sein Elastizitätsmodul niedrig ist, was darauf hindeutet, dass es sich leicht biegen und verformen lässt	Es hat einen höheren Elastizitätsmodul und eine geringere Neigung zum Anhaften an Schneidwerkzeugen, wodurch es einfacher zu bearbeiten ist	Im Allgemeinen lässt sich Edelstahl aufgrund seiner geringeren Festigkeit und Härte leichter bearbeiten als Titan
Formbarkeit	Aufgrund seiner geringeren Duktilität und Kaltverfestigungsneigung weist es eine geringere Formbarkeit als Edelstahl auf	Da es sich um ein duktiles und formbares Metall handelt, lässt es sich leicht in verschiedene Formen bringen, ohne zu brechen oder zu reißen	Im Allgemeinen ist Edelstahl einfacher zu bearbeiten und besser formbar als Titan
Schweißbarkeit	Es hat einen hohen Schmelzpunkt und eine hohe Reaktivität gegenüber Sauerstoff, was das Schweißen erschweren kann	Es hat eine geringere Reaktivität gegenüber Sauerstoff und seine Schweißbarkeit hängt von der spezifischen verwendeten Legierung ab	Insgesamt ist die Schweißbarkeit von Titan anspruchsvoller als die von Edelstahl
Streckgrenze	Es gilt als eines der stärksten Metalle pro Masseneinheit, da es bei halber Dichte eine ähnliche Festigkeit wie Edelstahl aufweist	Abhängig von den Legierungselementen variiert die Streckgrenze von Edelstahl zwischen 25 MPa und 2500 MPa	Edelstahl ist die bessere Wahl für Projekte, die Gesamtfestigkeit erfordern, während Titan bevorzugt wird, wenn Festigkeit pro Masseneinheit erforderlich ist
Zugfestigkeit	Handelsüblich reines Titan hat eine Zugfestigkeit von 240–410 MPa (Megapascal), während einige hochfeste Legierungen eine Zugfestigkeit von bis zu 1,400 MPa haben können	Die Zugfestigkeit von Edelstahl liegt typischerweise zwischen 515 und 827 MPa, abhängig von der Güte und Art des Edelstahls	Die Zugfestigkeit von Edelstahl ist im Allgemeinen höher als die von Titan
Schiere Stärke	Die Scherfestigkeit von Titan liegt zwischen etwa 300 und 580 MPa (43,500 bis 84,000 psi).	Die typische Scherfestigkeit von Edelstahl liegt zwischen 400 und 800 MPa (58,000 bis 116,000 psi).	Edelstahl weist eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Scherbelastung auf als Titan
Aussehen/Farbe	Titan hat in seinem natürlichen Zustand eine silbergraue Farbe	Edelstahl hat einen eher silbrigen oder grauweißen Farbton	Edelstahl hat nach der Beschichtung oder Endbearbeitung immer noch einen metallähnlichen Glanz, während die natürliche Farbe von Titan immer sichtbar ist
Anwendungen	Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit Sehr widerstandsfähig gegenüber extremen Temperaturen	Sehr vielseitig Große Korrosionsbeständigkeit Hohe Festigkeit Gute Haltbarkeit	Titan: Luft- und Raumfahrt, Industrie, Architektur, Konsum, Schmuck, Medizinindustrie, Lagerung von Atommüll; Edelstahl: Architektur, Papier-, Zellstoff- und Biomasseumwandlung, Verarbeitung von Chemikalien und Petrochemie, Lebensmittel und Getränke, Energie, Schusswaffen, Automobile, Medizin, 3D-Druck

Titan vs. Edelstahl – Vor- und Nachteile

Sowohl Edelstahl als auch Titan verfügen über einzigartige Eigenschaften, die sie besser für Ihre spezifischen Anforderungen geeignet machen. Das Verständnis der Vor- und Nachteile beider Metalle wird Ihnen bei Ihrer Entscheidung helfen. Hier sind ihre Vor- und Nachteile.

Vorteile aus Edelstahl

Nachteile von Edelstahl

Vorteile von Titan

Nachteile von Titan

Wie wählen Sie das richtige Material für Ihr CNC-Bearbeitungsprojekt aus: Edelstahl oder Titan?

Titan- und Edelstahllegierungen werden häufig in der CNC-Bearbeitung verwendet. Für eine eingehende Analyse der Leistung dieser beiden Materialien während der Verarbeitung hat AN-Prototype eine auf jahrelanger Erfahrung basierende Vergleichstabelle zwischen den beiden zusammengestellt. Sie können auch unsere detaillierten Seiten besuchen CNC-Bearbeitung Edelstahl und dem CNC-Bearbeitung von Titan Dienstleistungen für ausführlichere Details.

	Titan	Edelstahl
Metalllegierungen	Titan Grad 1 Titan Grad 2 Titan Grad 5 (TC4, Ti6Al4v)	Edelstahl 303 Edelstahl 304 Edelstahl 316 Edelstahl 416 Edelstahl 17-4PH Edelstahl 15-5
Vorteile	Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit Hohe Betriebstemperaturen Geringe Wärmeausdehnung. Ungiftig	Gute Hitzebeständigkeit Große Korrosionsbeständigkeit Hohe Festigkeit und Zähigkeit
Nachteile	Hohe Kosten Schwer zu bearbeiten Geringe Elastizität Leicht deformiert	Der Magnetismus schränkt ihre Verwendung ein Schwer zu formen oder zu biegen Schwerer als andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften
Toleranzen	Sie richtet sich nach der gewünschten Wirkung und dem verwendeten Titan. Eine Toleranz von ±0.005 Zoll (±0.13 mm) ist erreichbar.	Sie wird durch den gewünschten Effekt und die genaue verwendete Legierung bestimmt. Eine Toleranz von ±0.005 Zoll (±0.13 mm) ist erreichbar.
Wandstärke	Eine Mindestwandstärke von ±0.03 Zoll (±0.8 mm).	Eine Mindestwandstärke von ±0.03 Zoll (±0.8 mm).
Teilegröße	Dies wird hauptsächlich durch die verfügbare Maschinen- und Teilegeometrie bestimmt.	Dies wird hauptsächlich durch die verfügbare Maschinen- und Teilegeometrie bestimmt.
Ausführungen	Wie bearbeitet, Einsatzhärten, Eloxieren.	Wie bearbeitet, Pulverbeschichtung, Perlenstrahlen.

Schlussfolgerung

CNC-Teile aus Edelstahl und Titan werden in verschiedenen Branchen häufig verwendet, und beide Legierungen bieten eine hervorragende Qualität. Sobald die richtige Ausrüstung und die richtigen Parameter verwendet werden, können diese Metalllegierungen für fast alle CNC-Bearbeitungen verwendet werden. Die Verwendung der richtigen Edelstahl- und Titanlegierungen erfordert ein gründliches Verständnis ihrer Eigenschaften, der Verarbeitungsumgebung, der beabsichtigten Funktionalität und anderer wichtiger Faktoren.

Bei AN-Prototype bieten wir 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsdienste für über 160 Materialoptionen, von Metallen über Kunststoffe bis hin zu anderen Spezialmaterialien. Unser Team aus erfahrenen Ingenieuren führt eingehende Analysen durch, um sicherzustellen, dass der CNC-Bearbeitungsprozess bestimmte Anforderungen und Toleranzgrenzen erfüllt, um präzise Komponenten für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen zu erstellen. Wir verfügen über ein Team hochqualifizierter Experten, die die neueste CNC-Technologie nutzen, um Ihre Entwürfe mit maximaler Effizienz, Genauigkeit und Präzision in die Realität umzusetzen.

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Martin.Mu