Usinage CNC est le procédé de fabrication le plus courant dans l’industrie manufacturière et est hautement compatible avec une variété de matériaux métalliques. Parmi les matériaux métalliques, l'acier inoxydable et le titane sont les deux matériaux les plus couramment utilisés lors de l'usinage CNC de pièces ou de prototypes personnalisés. Ces deux matériaux métalliques d’apparence similaire sont très polyvalents. Tout autour de nous, nous trouvons des pièces CNC en acier inoxydable et en titane dans de nombreuses applications différentes.
Et les chevauchements d’applications entre les deux sont fréquents : dans le domaine médical, par exemple, l’acier inoxydable a toujours dominé. Ce n’est que dans les années 1980 que le titane a commencé à remplacer progressivement l’acier inoxydable en raison de sa biocompatibilité et de son rapport résistance/poids plus élevés. Acier inoxydable CNC et les pièces en titane sont largement utilisées dans l'industrie aérospatiale, des moteurs à réaction aux cockpits en passant par les trains d'atterrissage. L'acier inoxydable et le titane sont résistants aux chocs, durables et très résistants à la corrosion. Dans cet article, nous fournirons une analyse approfondie des différences entre l'acier inoxydable et le titane dans le processus d'usinage CNC sous différents angles afin de guider la sélection du meilleur matériau pour votre prochain projet CNC.
L'acier inoxydable est un alliage d'acier et de carbone contenant au moins 10.5 % en masse de chrome et au maximum 1.2 % de carbone en masse. La résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques de l'acier inoxydable peuvent être encore améliorées en ajoutant d'autres éléments tels que le nickel, le molybdène, le titane, le niobium et le manganèse. L'acier inoxydable est de l'acier mélangé à un ou plusieurs éléments pour modifier ses propriétés. Lorsque l’acier inoxydable entre en contact avec l’air, l’humidité ou l’eau, un mince film d’oxyde imperméable se forme à sa surface. Cette couche d'oxyde passivée protège sa surface et possède des capacités d'auto-guérison uniques.
5 types d'acier inoxydable
L'acier inoxydable peut être divisé en cinq types différents. Ceux-ci inclus:
- Acier inoxydable ferritique
- Acier inoxydable austénitique
- Acier inoxydable martensitique
- Duplex en acier inoxydable
- PH Acier Inoxydable
Acier inoxydable ferritique
Les aciers inoxydables ferritiques contiennent environ 10.5 à 30 % de chrome, moins de carbone (C < 0.08 %) et ne contiennent pas de nickel. Les aciers inoxydables ferritiques ont une microstructure majoritairement ferritique à toutes températures et ne peuvent pas être durcis par traitement thermique et trempe. Bien que certaines qualités ferritiques contiennent jusqu'à 4.00 % de molybdène, le chrome est le principal composant de l'alliage métallique. De plus, leur résistance aux températures élevées est relativement faible. Le plus grand avantage de l’acier ferritique est sa capacité à résister à la fissuration par corrosion sous contrainte. Cette capacité en fait une alternative intéressante aux aciers inoxydables austénitiques dans les applications où la SCC se produit dans des environnements chlorés. Certaines qualités d'acier inoxydable ferritique, telles que l'acier inoxydable 430, présentent une forte résistance à la corrosion et une résistance élevée à la chaleur.
acier inoxydable 430
L'acier inoxydable 430 présente une excellente résistance à la corrosion, une conductivité thermique plus élevée, un coefficient de dilatation thermique plus faible et une meilleure résistance à la fatigue thermique que l'acier inoxydable austénitique. Il contient du titane, élément stabilisant, ce qui confère à la soudure de fortes propriétés mécaniques. L'acier inoxydable 430 est souvent utilisé dans la décoration architecturale, les composants de brûleurs à combustible, les appareils électroménagers et les composants d'appareils électroménagers.
Le 430F est une version améliorée de l'acier inoxydable 430, améliorant ses performances de coupe. Il est principalement utilisé dans la fabrication de tours automatisés, de boulons et d'écrous. Le 430LX est un alliage qui ajoute du Ti ou du Nb à l'acier 430 pour réduire la teneur en carbone et améliorer les propriétés de traitement et de soudage. Il est principalement utilisé pour fabriquer des réservoirs d'eau chaude, des systèmes d'alimentation en eau chaude, des appareils sanitaires, des appareils électroménagers, des appareils durables, des volants de vélo, etc.
Acier inoxydable austénitique
Les aciers inoxydables austénitiques ont une teneur en Cr comprise entre 16 % et 25 % et peuvent également contenir de l'azote, qui contribuent tous deux à améliorer leur résistance à la corrosion. Les aciers inoxydables austénitiques ont la plus grande résistance à la corrosion de tous les aciers inoxydables, ainsi que d'excellentes propriétés à basse température et une résistance à haute température. Acier inoxydable austénitiqueLes éléments nickel, manganèse et azote déterminent la microstructure cubique à face centrée (fcc) non magnétique de l'acier inoxydable austénitique et sa facilité de soudage.
L'acier inoxydable austénitique ne peut pas être durci par traitement thermique, mais il peut être durci à des niveaux de résistance élevés par d'autres moyens tout en conservant une bonne ductilité et ténacité. Les nuances d'acier inoxydable austénitique les plus connues sont l'acier inoxydable 304 et l'acier inoxydable 316. Ils présentent une excellente résistance à diverses conditions environnementales et à un large éventail de milieux corrosifs.
acier inoxydable 304
Parmi les aciers inoxydables austénitiques, l’acier inoxydable 304 est largement utilisé. Son principal élément chimique est le fer, mais il a une teneur élevée en nickel (8 à 10.5 % en poids) et en chrome (18 à 20 % en poids), et contient également d'autres composants d'alliage tels que le manganèse, le silicium et carbone. En raison de sa teneur élevée en chrome et en nickel, l'acier inoxydable 304 présente une bonne résistance à la corrosion. Les utilisations courantes de l'acier inoxydable 304 incluent les réfrigérateurs et les lave-vaisselle, les équipements commerciaux de transformation des aliments, les fixations, les tuyaux, les échangeurs de chaleur, etc.
acier inoxydable 316
L'acier inoxydable 316 est similaire au 304. Il contient principalement du fer et de fortes concentrations de chrome et de nickel. Il contient également du silicium, du manganèse et du carbone. La composition chimique de l'acier inoxydable 304 et 316 est différente, le 316 contenant 2 à 3 % de molybdène (en poids), tandis que la teneur en molybdène du 304 est négligeable. Le grade 316 présente une résistance à la corrosion plus élevée en raison de sa proportion plus élevée de molybdène. Lorsqu'il s'agit d'aciers inoxydables austénitiques destinés aux applications marines, l'acier inoxydable 316 est souvent considéré comme l'un des meilleurs choix. L'acier inoxydable 316 est également couramment utilisé dans les équipements de traitement et de stockage de produits chimiques, les raffineries, les équipements médicaux et les environnements marins, en particulier ceux contenant des chlorures.
Acier inoxydable martensitique
L'acier inoxydable martensitique est similaire à l'acier ferritique dans la mesure où il contient 12 à 14 % de chrome et 0.2 à 1 % de molybdène, mais sa teneur en carbone peut atteindre 1 % et ne contient généralement pas de nickel. Étant donné que l’acier inoxydable martensitique contient plus de carbone, comme les aciers au carbone et faiblement alliés, il peut être trempé et revenu pour augmenter sa dureté. L'acier inoxydable martensitique a une résistance modérée à la corrosion et est solide et légèrement cassant. Contrairement à l’acier inoxydable austénitique, l’acier inoxydable martensitique est magnétique et peut être testé de manière non destructive à l’aide de méthodes de contrôle par magnétoscopie. Les produits typiques en acier inoxydable martensitique comprennent la vaisselle et les instruments chirurgicaux médicaux.
Duplex en acier inoxydable
Comme son nom l’indique, l’acier inoxydable duplex est un mélange des deux types d’acier inoxydable les plus courants. Ils ont une microstructure mixte d'austénite et de ferrite, ce qui donne un mélange 50/50, alors que le rapport dans les alliages d'acier inoxydable duplex commerciaux peut être de 40/60. La résistance à la corrosion des aciers inoxydables duplex est à peu près équivalente à celle des aciers inoxydables austénitiques. Néanmoins, leur résistance à la corrosion sous contrainte (en particulier la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure), leur résistance à la traction et leur limite d'élasticité (environ deux fois celle des aciers inoxydables austénitiques) sont généralement plus élevées. La teneur en carbone de l'acier inoxydable duplex est généralement inférieure à 0.03 %. Leur teneur en chrome varie de 21.00 % à 26.00 % et leur teneur en nickel varie de 3.50 à 8.00 %. Les aciers inoxydables duplex peuvent contenir du molybdène (jusqu'à 4.50 %). Les aciers inoxydables duplex ont généralement une ténacité et une ductilité comprises entre celles des aciers austénitiques et ferritiques.
En fonction de leur résistance à la corrosion, les aciers duplex sont divisés en : aciers duplex standards, aciers super duplex et aciers duplex simplifiés. Les aciers super duplex offrent une solidité et une résistance supérieures à tous les types de corrosion par rapport aux aciers austénitiques conventionnels. Les aciers super duplex sont souvent utilisés dans les usines marines, pétrochimiques, de gaz naturel, les usines de dessalement, les échangeurs de chaleur et la fabrication du papier.
PH en acier inoxydable
L'acier inoxydable PH (acier inoxydable durci par précipitation) contient environ 17 % de chrome et 4 % de nickel, ce qui constitue une combinaison optimale de propriétés martensitiques et austénitiques. Les aciers inoxydables PH sont connus pour leur capacité à être traités thermiquement pour développer une résistance élevée (similaire aux aciers inoxydables martensitiques) et ont également la résistance à la corrosion des aciers inoxydables austénitiques. Ces alliages conservent leur solidité et leur résistance à la corrosion même à des températures élevées, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans le secteur aérospatial.
Les aciers inoxydables durcis par précipitation ont des résistances à la traction plus élevées en raison du durcissement par précipitation d'une matrice martensite ou austénite provoqué par des techniques de traitement thermique. L'acier inoxydable à durcissement par précipitation est durci par l'ajout d'un ou plusieurs éléments : cuivre, aluminium, titane, niobium et molybdène. L'acier inoxydable PH est généralement le meilleur choix pour sa résistance élevée, sa ténacité et sa résistance à la corrosion parmi toutes les nuances d'acier inoxydable disponibles.
Qu'est-ce que le titane ?
Le titane est un métal argenté et brillant d'une densité de 4.506 g/cm3 et d'un point de fusion de 1,668 30°C. Les deux propriétés les plus remarquables du titane sont la résistance à la corrosion et son rapport résistance/poids le plus élevé. Le titane est 43 % plus résistant que l'acier mais près de 60 % plus léger et 500 % plus lourd que l'aluminium mais deux fois plus résistant. Le titane a un faible coefficient de dilatation thermique et une dureté élevée. Bien que le titane ne soit pas aussi dur que certains aciers traités thermiquement, il est non magnétique, ne présente pas de transition ductile à fragile, présente une bonne biocompatibilité et est un mauvais conducteur de chaleur et d'électricité. Cependant, le titane absorbe rapidement l'oxygène et l'azote à des températures supérieures à XNUMX°C, ce qui entraîne des problèmes potentiels de fragilisation. Le titane est important dans plusieurs applications de haute performance, notamment l'aérospatiale, l'automobile, le médical, la robotique, les équipements marins de luxe et les machines industrielles.
Nuances typiques de titane
#1, 1re année
Le titane de grade 1 est la première des quatre qualités de titane commercialement pures. Il s’agit de la qualité de titane pur la plus flexible et la plus ductile. Le titane de grade 1 offre une formabilité maximale, une meilleure résistance à la corrosion et une résistance aux chocs la plus élevée. En raison de ces excellentes propriétés, les feuilles et tubes en titane de grade 1 sont le matériau de choix pour toute application nécessitant une facilité de formage. Voici quelques exemples:
- Industrie chimique
- Dessalement
- Architecture
- industrie médicale
- Industrie maritime
- Pièces d'auto
- Structure de l'avion
#2, 2re année
Le titane de grade 2 est connu comme le « cheval de bataille » du titane commercialement pur et possède de nombreuses propriétés similaires au titane de grade 1, mais il est nettement plus résistant. Les deux ont la même résistance à la corrosion. Le titane de grade 2 offre une excellente soudabilité, résistance, ductilité et formabilité. Par conséquent, les tiges et plaques en titane de grade 2 constituent le premier choix pour une variété d’applications :
- Architecture
- industrie médicale
- Industrie maritime
- Protection du tuyau d'échappement
- Peau d'avion
- Industrie chimique
- Ligne de production de chlorate
#3, 3re année
Le titane de grade 3 est le moins couramment utilisé parmi les grades de titane commercialement purs, mais cela ne le rend pas moins précieux. Le grade 3 est plus résistant que les grades 1 et 2, a une ductilité similaire, mais une formabilité légèrement inférieure, mais possède des propriétés mécaniques plus élevées. Le niveau 3 est utilisé pour les applications nécessitant une résistance modérée et une résistance significative à la corrosion. Voici quelques exemples:
- Structures aérospatiales
- Traitement chimique
- industrie médicale
- Industrie maritime
#4, 4re année
Le titane de grade 4 est le plus résistant des quatre grades de titane commercialement purs et est connu pour sa résistance élevée à la corrosion, sa formabilité et sa soudabilité. Bien que le titane de grade 4 soit traditionnellement utilisé dans les applications industrielles suivantes, il est plus récemment souvent utilisé dans les dispositifs médicaux. Il est nécessaire dans les applications nécessitant une résistance élevée :
- Pièces de cellule
- Conteneur cryogénique
- Echangeur de chaleur
- Appareil CPI
- Tuyaux de condenseur
- Matériel chirurgical
Alliage de titane
Les alliages de titane ont d'excellentes propriétés mécaniques et propriétés d'usinage CNC, telles qu'un rapport résistance/densité élevé, une résistance élevée à la corrosion, une résistance élevée aux fissures de fatigue, une résistance à des températures élevées modérées sans fluage, etc., et sont largement utilisés comme matériaux de structure dans le industrie aérospaciale. Avions supersoniques et engins spatiaux ainsi que segments non aérospatiaux tels que les articles militaires, automobiles et de sport. Parce que les alliages de titane sont biocompatibles, non toxiques et non rejetés par l’organisme, ils sont également populaires dans les applications médicales, notamment les instruments chirurgicaux et les implants tels que les arthroplasties, qui peuvent durer jusqu’à 20 ans.
Alliage de titane typique
#1, 7re année
Le titane de grade 7 est mécaniquement et physiquement identique au grade 2 et contient l'élément interstitiel palladium. L'alliage de titane de grade 7 est le plus résistant à la corrosion de tous les alliages de titane et présente une bonne soudabilité, usinabilité et résistance à la corrosion. Le niveau 7 est souvent utilisé pour fabriquer des pièces pour les lignes de production chimique.
#2, 11re année
Le titane de grade 11 est similaire au grade 1 avec des traces de palladium ajoutées pour améliorer la résistance à la corrosion. Cette résistance à la corrosion est importante pour prévenir l’érosion fissurée et réduire les niveaux d’acide dans les environnements chlorés. Les propriétés du titane de grade 11 incluent également une ductilité élevée, une formabilité à froid, une résistance fiable, une résistance aux chocs et une soudabilité. Cet alliage convient aux mêmes applications en titane que le grade 1, en particulier là où la corrosion est un problème, comme :
- Production chimique
- Fabrication de chlorates
- Dessalement
- Applications dans l'océan
#3, 12re année
L'excellente soudabilité du titane grade 12 en fait un excellent alliage de titane. C'est un alliage durable et très résistant aux températures élevées. Le titane grade 12 possède les mêmes propriétés que l'acier inoxydable de la série 300. Cet alliage peut être fabriqué à chaud ou à froid à l'aide de presses plieuses, de presses hydrauliques, de méthodes d'étirage ou de chute de poids. Puisqu’il peut être moulé sous diverses formes, il présente une valeur dans un large éventail d’applications. La résistance à la corrosion du titane de grade 12 est importante pour les fabricants d’équipements où la corrosion caverneuse constitue un problème. Le grade 12 convient aux industries et applications suivantes :
- Échangeur de chaleur et boîtier
- Applications hydrométallurgiques
- Fabrication chimique à haute température
- Composants marins et aéronautiques
Acier inoxydable ou titane : quelle est la différence ?
Le titane et l’acier inoxydable sont largement utilisés dans diverses applications grand public et industrielles. Quelle est la différence entre l'acier inoxydable et le titane ? Le titane et l’acier inoxydable ont des propriétés uniques qui les différencient l’un de l’autre. Nous comparerons le titane et l’acier inoxydable en utilisant différentes propriétés pour une meilleure compréhension.
#1 Composition élémentaire
Le titane et l'acier inoxydable ont des compositions élémentaires différentes. D'une manière générale, le titane pur commercial utilise le titane comme élément principal et contient également de l'azote, de l'hydrogène, de l'oxygène, du carbone, du fer, du nickel et d'autres éléments avec une teneur de 0.013 % à 0.5 %. Le titane peut être combiné avec d’autres métaux pour former des alliages de titane plus solides, très résistants à la corrosion mais légers. L'acier inoxydable, quant à lui, est composé d'une variété d'éléments, et l'acier n'est résistant à la corrosion que lorsque la teneur en Cr atteint une certaine valeur, il contient donc au moins 10.5 % de chrome et des éléments supplémentaires, avec d'autres composants d'alliage allant de 0.03% à plus de 1.00%. La teneur en chrome de l'acier inoxydable aide à prévenir la corrosion et offre une résistance à la chaleur. Les autres éléments sont l'aluminium, le silicium, le soufre, le nickel, le sélénium, le molybdène, l'azote, le titane, le cuivre et le niobium.
#2 Densité
La densité du titane métallique est de 4.51 g/cm3 et celle de l'acier inoxydable est de 7.70 à 7.90 g/cm3. Le titane est beaucoup plus léger que l'acier inoxydable, ce qui le rend idéal pour les applications où le poids est un facteur primordial. De plus, le titane a un rapport résistance/poids plus élevé que l’acier inoxydable, ce qui signifie qu’il peut supporter plus de poids tout en restant léger.
#3 Point de fusion
Le point de fusion du titane est de 3,027 1,416°C. Le point de fusion de l'acier inoxydable est de 1,537 XNUMX à XNUMX XNUMX°C. Le titane a un point de fusion beaucoup plus élevé que l’acier inoxydable, ce qui le rend adapté aux applications nécessitant des températures extrêmes. De plus, comme les alliages de titane résistent mieux aux températures élevées que l’acier inoxydable, ils conviennent bien aux applications aérospatiales et automobiles.
#4 Dureté
La dureté d'un matériau fait référence à sa réponse à la gravure, à la déformation, aux rayures ou aux bosses sur sa surface. Le test de dureté Brinell est utilisé par les fabricants et les consommateurs de matériaux à haute résistance.
Bien que la dureté Brinell de l'acier inoxydable varie considérablement en fonction de la composition de l'alliage et du traitement thermique, elle est généralement plus résistante que le titane. Le titane, en revanche, peut se déformer rapidement lorsqu’il est enfoncé ou rayé. Pour éviter cela, le titane développe une couche d’oxyde appelée couche d’oxyde de titane, qui crée une surface extrêmement dure pouvant résister à une pression de pénétration maximale. L'acier inoxydable a généralement une dureté Brinell comprise entre 180 et 400, tandis que le titane a une dureté Brinell comprise entre 100 et 200.
#5 Résistance à la corrosion
La résistance à la corrosion de l'alliage de titane est bien meilleure que celle de l'acier inoxydable et il est largement utilisé dans les atmosphères humides et les milieux d'eau de mer ; il présente une forte résistance à la corrosion par piqûre, à la corrosion acide et à la corrosion sous contrainte ; il a une excellente résistance à la corrosion des alcalis, des chlorures, du chlore, de l'acide nitrique, de l'acide sulfurique, etc. Cependant, le titane a une mauvaise résistance à la corrosion face aux milieux réducteurs d’oxygène et de sel de chrome.
Cependant, l’acier inoxydable peut encore devenir très résistant à la corrosion en raison de la présence de chrome. Cet alliage améliore non seulement la résistance du métal à la corrosion, mais le rend également plus durable.
#6 Durabilité
La capacité d'un matériau à continuer de fonctionner sans réparation ni entretien excessif pendant sa demi-vie est un indicateur de la durabilité d'un matériau. Le titane et l’acier inoxydable sont durables en raison de leurs propriétés supérieures. Le titane est environ 3 à 4 fois plus résistant que l'acier inoxydable.
#7 Élasticité
L'élasticité est une mesure de la flexibilité d'un matériau. Cela signifie qu’il évalue la facilité avec laquelle un matériau peut se plier ou se déformer sans se déformer. L'élasticité normale de l'acier inoxydable est de 200 GPa, tandis que celle du titane est de 115 GPa. Étant donné que la plupart des alliages sont plus élastiques, l’acier inoxydable surpasse souvent le titane à cet égard. De même, une plus grande flexibilité facilite le fraisage CNC de l’acier inoxydable et la fabrication de différentes pièces. Il s'agit d'un indicateur important car il affecte directement les coûts d'usinage CNC.
#8 Résistance à la traction
La résistance à la traction ultime d'un matériau est la valeur maximale sur la courbe contrainte-déformation technique. Il s’agit de la contrainte maximale que peut supporter un matériau en tension. La plupart du temps, la résistance à la traction ultime est abrégée en « résistance » à la traction ou « ultime ». L'acier inoxydable a une résistance à la traction ultime plus élevée que le titane.
La chose importante à retenir ici est que si l’acier inoxydable a une plus grande résistance globale, le titane est plus résistant par unité de masse. Par conséquent, si la résistance globale est le principal facteur de sélection de l’application, l’acier inoxydable est souvent le meilleur choix. Si le poids est le facteur le plus important, le titane peut être un meilleur choix.
#9 Limite d'élasticité
La limite d'élasticité ou limite d'élasticité d'un matériau est la contrainte à laquelle il se déforme. La limite d'élasticité de l'acier inoxydable 304L est de 210 MPa, tandis que la limite d'élasticité du Ti-6AI-4V (qualité titane) est de 1100 XNUMX MPa. Comme le montre la différence d’élasticité, le titane est plus difficile à fabriquer mais il est plus résistant par unité de masse. De plus, le titane est biocompatible, alors que l’acier inoxydable ne l’est pas entièrement. Pour cette raison, le titane est un excellent choix pour un large éventail d’utilisations médicales.
#10 poids
Une différence significative entre le titane et l’acier inoxydable est leur poids. Le titane a un rapport résistance/poids élevé, ce qui lui permet d'offrir à peu près les mêmes niveaux de résistance que l'acier inoxydable tout en pesant seulement 40 % de plus. Le titane est donc essentiel pour les applications nécessitant un poids minimum et une résistance maximale. C'est pourquoi le titane est utile dans les composants d'avions et d'autres applications sensibles au poids. L'acier, quant à lui, est utilisé pour fabriquer des châssis de voitures et d'autres objets, mais il est souvent difficile d'alléger des objets.
# 11 Prix
En termes de prix, le titane est plus cher que l'acier inoxydable. De ce fait, il devient plus coûteux pour certaines industries qui nécessitent de grandes quantités de titane, comme l’aérospatiale. Si le coût est un facteur important, l’acier inoxydable peut être meilleur que le titane si les deux sont suffisamment bons.
L'acier inoxydable est une option abordable. Comme il n’y a pas de pénurie de fer ou de carbone sur Terre, il est plus facile à fabriquer. De plus, l’acier inoxydable n’a pas d’exigences complexes en matière d’usinage CNC. Les prix de l’acier inoxydable, en revanche, varient considérablement en raison de la grande variété d’options. Les alliages de carbone et de fer sont les moins chers. Les aciers inoxydables en chrome, zinc ou titane seront plus chers.
#12 Processabilité
Le titane est plus difficile à usiner CNC que l'acier inoxydable, nécessitant des outils de coupe spécialisés et un liquide de refroidissement pour éviter l'usure de la pièce en titane. L'acier inoxydable, en revanche, est plus facile à usiner CNC avec des outils standard en acier rapide (HSS) ou en carbure. Dans l’ensemble, l’acier inoxydable présente de nombreux avantages par rapport au titane en matière d’usinabilité CNC.
#13 Plasticité
Le titane est relativement moins malléable, tandis que l'acier inoxydable peut être rendu plus ductile en ajoutant divers alliages. Par conséquent, l’acier inoxydable est généralement plus facile à usiner dans la forme souhaitée que le titane.
# 14 Soudage
Les alliages de titane peuvent être soudés par soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) ou par soudage à l'arc plasma (PAW). L'acier inoxydable, en revanche, est plus couramment assemblé via les méthodes de soudage MIG et TIG. Le titane est difficile à souder et nécessite un soudeur qualifié et des outils spéciaux, tandis que l'acier inoxydable est plus facile à souder. Les deux métaux nécessitent un nettoyage et un entretien réguliers après soudage pour les maintenir en bon état et prévenir la corrosion.
#15 Conductivité thermique
La conductivité thermique du titane est λ=15.24 W/(mK), soit environ 1/4 de nickel, 1/5 de fer et 1/14 d'aluminium. La conductivité thermique de divers alliages de titane est environ 50 % inférieure à celle du titane.
La conductivité thermique de l'acier inoxydable varie de 20 à 60 W/(mK). De manière générale, l'acier inoxydable a une conductivité thermique plus élevée que le titane, ce qui le rend mieux adapté aux applications nécessitant un transfert de chaleur ou un refroidissement rapide.
#16 Conductivité
Le titane a une conductivité de 18 MS/m, l'acier inoxydable a une plage de conductivité de 10 à 50 MS/m et le cuivre a une conductivité de 100 à 400 MS/m. Dans l’ensemble, le cuivre est beaucoup plus conducteur que le titane ou l’acier inoxydable, ce qui le rend mieux adapté aux applications nécessitant une conductivité élevée. Cependant, le titane est beaucoup plus léger que le cuivre et l’acier inoxydable et est préféré pour certaines applications en raison de son avantage en termes de poids.
#17 Domaines d'application
Les applications de l’acier inoxydable et du titane varient considérablement. L'acier inoxydable convient parfaitement à la construction, à la conversion du papier, de la pâte à papier et de la biomasse, à la transformation chimique et pétrochimique, à l'alimentation et aux boissons, à l'énergie, aux armes à feu, à l'automobile, aux industries médicales et à l'impression 3D. Le titane, en revanche, convient parfaitement à l'aérospatiale, aux applications grand public, à la bijouterie, à l'industrie médicale et au stockage des déchets nucléaires.
Tableau comparatif des différences entre le titane et l'acier inoxydable
Le titane et l’acier inoxydable possèdent des qualités uniques et remarquables qui les différencient l’un de l’autre. Pour aider à clarifier cette comparaison, nous avons compilé les différences entre les deux pour votre référence.
Propriété | Titane | Acier | Pour aller plus loin |
Durabilité | C'est un métal plus léger et plus résistant à la corrosion et également plus résistant aux températures élevées et aux chocs thermiques que l'acier inoxydable. | Il est plus résistant aux rayures et aux bosses que le titane et est plus facile à entretenir grâce à sa surface non poreuse. | Le titane et l'acier inoxydable sont des métaux très durables, le choix entre eux dépend de l'application spécifique. |
Prix de revient | Il a tendance à être plus cher que l'acier inoxydable en raison de ses coûts de traitement et de production plus élevés. | Il s'agit généralement d'une solution économique largement utilisée dans les industries manufacturières. | Le titane est idéal pour les applications cruciales telles que le médical et l'aérospatiale, l'acier inoxydable est préféré lorsque le budget est une condition préalable |
Dureté | Il forme une couche d'oxyde dur qui résiste à la plupart des forces avec un rapport résistance/poids élevé. | Sa dureté dépend de la composition de l'alliage et du procédé de fabrication utilisé | Le titane et l'acier inoxydable sont des métaux solides et durables utilisés dans les environnements difficiles. |
Poids | Sa densité est d'environ 4.51 g/cm³ | Sa densité est d'environ 7.9 g/cm³ | Le titane est environ 40 % plus léger que l'acier de même volume |
Résistance à la corrosion | Il est connu pour son excellente résistance à la corrosion dans une large gamme d'environnements naturels et artificiels grâce à la formation d'une couche d'oxyde. | Il présente une résistance modérée à la corrosion grâce à sa teneur en chrome qui forme un film passif | L'acier inoxydable est plus sensible à la corrosion que le titane dans certains environnements et conditions |
Conductivité électrique | Sa conductivité électrique est d'environ 3.1 x 10^6 Siemens/mètre | Gamme de 1.45 x 10^6 à 2.5 x 10^6 siemens/mètre selon la qualité spécifique de l'acier inoxydable | L'acier inoxydable est généralement un meilleur conducteur d'électricité que le titane |
Conductivité thermique | Sa conductivité thermique est d'environ 22 W/(m*K) | Varie selon sa composition et peut aller de 14.4 W/(m*K) à 72 W/(m*K) pour les aciers inoxydables austénitiques | Généralement, l'acier inoxydable a une conductivité thermique inférieure à celle du titane en raison de sa plus grande résistance au transfert de chaleur. |
Point de fusion | Il a un point de fusion de 1,668 3034°C (XNUMX°F) | Il a généralement un point de fusion de 1,400 1,500 à 2,552 2,732 °C (XNUMX XNUMX à XNUMX XNUMX °F). | Le titane a un point de fusion plus élevé que l'acier inoxydable |
Usinabilité | Il est difficile à usiner car son module élastique est faible, ce qui indique qu'il se plie et se déforme facilement. | Il a un module élastique plus élevé et une plus faible tendance à adhérer aux outils de coupe, ce qui le rend plus facile à usiner. | En général, l'acier inoxydable peut être plus facile à usiner que le titane en raison de sa résistance et de sa dureté moindres. |
Formabilité | Il a une formabilité inférieure à celle de l'acier inoxydable en raison de sa plus faible ductilité et de sa tendance à l'écrouissage. | C'est un métal ductile et malléable, il peut donc être facilement façonné sous diverses formes sans se casser ni se fissurer. | Habituellement, l'acier inoxydable est plus facile à travailler et a une meilleure formabilité que le titane. |
Soudabilité | Il a un point de fusion élevé et une grande réactivité à l’oxygène, ce qui peut rendre le soudage difficile. | Il a une plus faible réactivité à l'oxygène et sa soudabilité dépend de l'alliage spécifique utilisé. | Dans l'ensemble, la soudabilité du titane est plus difficile que celle de l'acier inoxydable. |
Résistance au rendement | Il est considéré comme l'un des métaux les plus résistants par unité de masse, car il présente une résistance similaire à celle de l'acier inoxydable avec une densité deux fois inférieure. | Selon les éléments d'alliage, la limite d'élasticité de l'acier inoxydable varie de 25 MPa à 2500 MPa | L'acier inoxydable est un meilleur choix pour les projets qui nécessitent une résistance globale, tandis que le titane est préféré lorsque la résistance par unité de masse est nécessaire. |
Résistance à la traction | Le titane commercialement pur a une résistance à la traction allant de 240 à 410 MPa (mégapascals), tandis que certains alliages à haute résistance peuvent avoir une résistance à la traction allant jusqu'à 1,400 XNUMX MPa. | La résistance à la traction de l'acier inoxydable varie généralement de 515 à 827 MPa selon la qualité et le type d'acier inoxydable. | La résistance à la traction de l'acier inoxydable est généralement supérieure à celle du titane |
Résistance au cisaillement | La résistance au cisaillement du titane varie d'environ 300 à 580 MPa (43,500 84,000 à XNUMX XNUMX psi) | La résistance au cisaillement typique de l'acier inoxydable varie de 400 à 800 MPa (58,000 116,000 à XNUMX XNUMX psi) | L'acier inoxydable est supérieur au titane en termes de résistance aux charges de cisaillement |
Apparence/Couleur | Le titane est une couleur gris argenté à l'état naturel | L'acier inoxydable a une teinte plus argentée ou blanc grisâtre | L'acier inoxydable aura toujours un éclat métallique après avoir été revêtu ou fini, tandis que la couleur naturelle du titane sera toujours visible. |
Applications | Haute résistance au poids | très polyvalent | Titane : aérospatiale, industrie, architecture, consommation, bijouterie, industrie médicale, stockage de déchets nucléaires ; |
Titane vs acier inoxydable – Avantages et inconvénients
L’acier inoxydable et le titane possèdent des propriétés uniques qui les rendent mieux adaptés à vos besoins spécifiques. Comprendre les avantages et les inconvénients des deux métaux vous aidera à prendre votre décision. Voici leurs avantages et inconvénients.
Avantages de l'acier inoxydable
- Pas cher et facilement disponible.
- Haute résistance et durabilité.
- Excellente résistance à la corrosion.
- Excellentes propriétés mécaniques.
- Durabilité et protection de l'environnement.
- Haute résistance et excellente durabilité.
- L'acier inoxydable est recyclable.
- Facile à personnaliser.
- Les équipements en acier inoxydable sont faciles à nettoyer.
Inconvénients de l'acier inoxydable
- La résistance diminuera à des températures élevées.
- Les équipements en acier inoxydable sont très lourds.
Avantages du titane
- Résistance étonnante à la corrosion.
- Point de fusion élevé et résistance aux températures élevées.
- Haute résistance et légèreté.
- Non toxique et largement utilisé dans l'industrie médicale.
- Bonne biocompatibilité.
- Recyclable.
Inconvénients du titane
- Cher.
- Faible élasticité et facile à déformer.
- Difficulté d'extraction, de coulée et de traitement.
Comment choisir le bon matériau pour votre projet d'usinage CNC : acier inoxydable ou titane ?
Les alliages de titane et d'acier inoxydable sont largement utilisés dans l'usinage CNC. Pour une analyse approfondie des performances de ces deux matériaux lors du traitement, AN-Prototype a compilé un tableau comparatif entre les deux basé sur des années d'expérience. Vous pouvez également visiter nos pages détaillant Usinage CNC de l'acier inoxydable et le Usinage CNC du titane services pour des détails plus complets.
Titane | Acier | |
Alliages | Titane Grade 1 | 303 en acier inoxydable |
Avantages | Haute résistance au poids | Bonne résistance à la chaleur |
Désavantages | Coût élevé | Le magnétisme limite leur utilisation |
tolérances | Elle est déterminée par l'effet recherché et le titane utilisé. Une tolérance de ±0.005”(±0.13 mm) est réalisable. | Elle est déterminée par l'effet souhaité et l'alliage exact utilisé. Une tolérance de ±0.005”(±0.13 mm) est réalisable. |
Epaisseur | Une épaisseur de paroi minimale de ±0.03”(±0.8 mm). | Une épaisseur de paroi minimale de ±0.03”(±0.8 mm). |
Taille de la pièce | Cela dépend principalement de la géométrie disponible de la machine et de la pièce. | Cela dépend principalement de la géométrie disponible de la machine et de la pièce. |
Finitions | Tel qu'usiné, cémentation, anodisation. | Comme usiné, revêtement en poudre, microbillage. |
Pour aller plus loin
Les pièces CNC en acier inoxydable et en titane sont largement utilisées dans diverses industries, et les deux alliages offrent une qualité supérieure. Une fois l’équipement et les paramètres appropriés utilisés, ces alliages métalliques peuvent être utilisés pour presque tous les usinages CNC. L’utilisation des bons alliages d’acier inoxydable et de titane nécessite une compréhension approfondie de leurs propriétés, de leur environnement de traitement, de leur fonctionnalité prévue et d’autres facteurs importants.
Chez AN-Prototype, nous proposons Service d'usinage CNC 5 axes pour plus de 160 options de matériaux, des métaux aux plastiques et autres matériaux spéciaux. Notre équipe d'ingénieurs qualifiés effectue une analyse approfondie pour garantir que le processus d'usinage CNC répond aux exigences spécifiques et aux limites de tolérance afin de créer des composants précis pour une variété d'applications dans différentes industries. Nous disposons d’une équipe d’experts hautement qualifiés qui utilisent la dernière technologie CNC pour concrétiser vos conceptions avec une efficacité, une exactitude et une précision maximales.
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