האם טיטניום קשה? כמה קשה טיטניום?
קשיות היא אחד האינדיקטורים הנפוצים ביותר להערכת התכונות המכניות של חומרי מתכת. מהות הקשיות היא היכולת של חומר לעמוד בלחץ של חומר אחר קשה יותר. הוא נמצא בשימוש נרחב בבדיקת ביצועי מתכת, פיקוח על איכות תהליך טיפול בחום ופיתוח חומרים חדשים. תחום היישום של מתכת טיטניום הוא רחב מאוד, החל מתעופה ועד לציוד רפואי, ממוצרי ספורט ועד תכשיטים, כמעט בכל מקום. אז טיטניום קשה? כמה קשה טיטניום?
למעשה, קשיות היא לא הקריטריון היחיד למדידת חוזק של חומר. קשיות מתייחסת בדרך כלל ליכולת של חומר להתנגד לעיוות לחץ מקומי, ניקוד או שריטה. למרות שהקשיחות של מתכת טיטניום אינה טובה כמו מתכות אחרות כמו פלדה או יהלום, החוזק והקשיחות הייחודיים שלה מעניקים לה יתרונות ייחודיים. בתקני בר נפוצים של טיטניום וסגסוגת טיטניום, כגון GB/T 2965-2007, GJB2218A-2008 ו-GJB1538A-2008, קשיות אינה משמשת כקריטריון קבלה. עם זאת, בתקני מנוע ופרזול עם דרישות גבוהות יותר, כגון GJB2744A-2007 ו-GJB494A-2008, נדרשת קשיות כבסיס קבלה, בדרך כלל בודקים את קשיות Rockwell או Brinell.
גודל דגימת קשיות מעבדה:
1. HRC (קשיות רוקוול)
גודל דגימת בר
d>25 Φ25x20 או 25x25x20
d פחות או שווה לקוטר 25 x20 (גלילי)
גודל דגימת צלחת
δ>20 Φ25x20 או 25x25x20
δ פחות או שווה ל-20 Φ25x עובי צלחת או 25x25x עובי צלחת
2.HB (קשיות ברינל)
גודל דגימת בר
d>40 Φ40x20 או 40x40x20
d פחות או שווה לקוטר 40 x20 (גלילי)
גודל דגימת צלחת
δ>40 Φ40x20 או 40x40x20
δ פחות או שווה ל-40 Φ40x עובי צלחת או 40x40x עובי צלחת
3.HV (קשיות ויקרס)
גודל דגימת בר
d>20 Φ20x20 או 20x20x20
d פחות או שווה לקוטר 20 x20 (גלילי)
גודל דגימת צלחת
δ>20 Φ20x20 או 20x20x20
δ פחות או שווה ל-20 Φ20x עובי לוח או 20x20x עובי לוח
טבלת קשיות טיטניום וסגסוגת טיטניום בשימוש נפוץ
|
מספר סידורי |
מספר מותג |
קַשִׁיוּת |
| 1 | ת"א0 | 120HB |
| 2 | TA2 | 200~296HB |
| 3 | TA7 | 277~286HB |
| 4 | TA10 | 180~215HB |
| 5 | TA11 | 275~313HB |
| 6 | TA12 | 305~316HB |
| 7 | TA13 | 305~316HB |
| 8 | TA15 | 225~314HB |
| 9 | TA18 |
15 ~ 17 HRC |
| 10 | TA19 | 309HBS |
| 11 | Ti-55 | 33 ~ 34HRC |
| 12 | TC1 | 210~215HB |
| 13 | TC4 (מצב חישול) | 255~341HB |
| TC4 (מצב הזדקנות הפתרון) | 293~361HB | |
| 14 | TC6 | 285~340HB |
| 15 | TC11 | 331~343HB |
| 16 | TC16 (חישול) | 230~280HB |
|
TC16 (מצב מוגבל בזמן) |
340~370 HB |
|
| 17 | TC17 | 337~357HB |
| 18 | TC18 | 310~360HB |
| 19 | TC19 | 337~357HB |
| 20 | TC21 | 36~43HRC |
| 21 | TB3 (פתרון מוצק) | 269HB |
| TB3 (הזדקנות) | 395HB | |
| 22 | TB6 | 335~375HB |
| 23 | TB8 | 352~373HB |
לפי התקן הגרמני DIN50150.
להלן טבלת השוואה של חוזק מתיחה נפוץ של פלדה וקשיות ויקרס, קשיות ברינל וקשיות רוקוול:
| חוזק מתיחה Rm(N/mm2) |
קשיות ויקרס HV |
קשיות ברינל חֲצִי פֶּנסיוֹן |
קשיות רוקוול HRC |
| 250 | 80 | 76.0 | - |
| 270 | 85 | 80.7 | - |
| 285 | 90 | 85.2 | - |
| 305 | 95 | 90.2 | - |
| 320 | 100 | 95.0 | - |
| 335 | 105 | 99.8 | - |
| 350 | 110 | 105 | - |
| 370 | 115 | 109 | - |
| 380 | 120 | 114 | - |
| 400 | 125 | 119 | - |
| 415 | 130 | 124 | - |
| 430 | 135 | 128 | - |
| 450 | 140 | 133 | - |
| 465 | 145 | 138 | - |
| 480 | 150 | 143 | - |
| 490 | 155 | 147 | - |
| 510 | 160 | 152 | - |
| 530 | 165 | 156 | - |
| 545 | 170 | 162 | - |
| 560 | 175 | 166 | - |
| 575 | 180 | 171 | - |
| 595 | 185 | 176 | - |
| 610 | 190 | 181 | - |
| 625 | 195 | 185 | - |
| 640 | 200 | 190 | - |
| 660 | 205 | 195 | - |
| 675 | 210 | 199 | - |
| 690 | 215 | 204 | - |
| 705 | 220 | 209 | - |
| 720 | 225 | 214 | - |
| 740 | 230 | 219 | - |
| 755 | 235 | 223 | - |
| 770 | 240 | 228 | 20.3 |
| 785 | 245 | 233 | 21.3 |
| 800 | 250 | 238 | 22.2 |
| 820 | 255 | 242 | 23.1 |
| 835 | 260 | 247 | 24.0 |
| 850 | 265 | 252 | 24.8 |
| 865 | 270 | 257 | 25.6 |
| 880 | 275 | 261 | 26.4 |
| 900 | 280 | 266 | 27.1 |
| 915 | 285 | 271 | 27.8 |
| 930 | 290 | 276 | 28.5 |
| 950 | 295 | 280 | 29.2 |
| 965 | 300 | 285 | 29.8 |
| 995 | 310 | 295 | 31.0 |
| 1030 | 320 | 304 | 32.2 |
| 1060 | 330 | 314 | 33.3 |
| 1095 | 340 | 323 | 34.4 |
| 1125 | 350 | 333 | 35.5 |
| 1115 | 360 | 342 | 36.6 |
| 1190 | 370 | 352 | 37.7 |
| 1220 | 380 | 361 | 38.8 |
| 1255 | 390 | 371 | 39.8 |
| 1290 | 400 | 380 | 40.8 |
| 1320 | 410 | 390 | 41.8 |
| 1350 | 420 | 399 | 42.7 |
| 1385 | 430 | 409 | 43.6 |
| 1420 | 440 | 418 | 44.5 |
| 1455 | 450 | 428 | 45.3 |
| 1485 | 460 | 437 | 46.1 |
| 1520 | 470 | 447 | 46.9 |
| 1555 | 480 | (456) | 47.7 |
| 1595 | 490 | (466) | 48.4 |
| 1630 | 500 | (475) | 49.1 |
| 1665 | 510 | (485) | 49.8 |
| 1700 | 520 | (494) | 50.5 |
| 1740 | 530 | (504) | 51.1 |
| 1775 | 540 | (513) | 51.7 |
| 1810 | 550 | (523) | 52.3 |
| 1845 | 560 | (532) | 53.0 |
| 1880 | 570 | (542) | 53.6 |
| 1920 | 580 | (551) | 54.1 |
| 1955 | 590 | (561) | 54.7 |
| 1995 | 600 | (570) | 55.2 |
| 2030 | 610 | (580) | 55.7 |
| 2070 | 620 | (589) | 56.3 |
| 2105 | 630 | (599) | 56.8 |
| 2145 | 640 | (608) | 57.3 |
| 2180 | 650 | (618) | 57.8 |
| 660 | 58.3 | ||
| 670 | 58.8 | ||
| 680 | 59.2 | ||
| 690 | 59.7 | ||
| 700 | 60.1 | ||
| 720 | 61.0 | ||
| 740 | 61.8 | ||
| 760 | 62.5 | ||
| 780 | 63.3 | ||
| 800 | 64.0 | ||
| 820 | 64.7 | ||
| 840 | 65.3 | ||
| 860 | 65.9 | ||
| 880 | 66.4 | ||
| 900 | 67.0 | ||
| 920 | 67.5 | ||
| 940 | 68.0 |
הקשיות של מתכת הטיטניום באה לידי ביטוי בעיקר בחוזקה הגבוה ובקשיחותה המעולה. מתכת זו יכולה לעמוד בלחץ ומתחים גבוהים במיוחד תוך שמירה על גמישות טובה. זה גורם למתכת טיטניום יתרונות שאין להם תחליף בייצור של מטוסים, חלליות וחלקי רכב בעלי ביצועים גבוהים.
