Onko titaani kovaa? Kuinka kovaa titaani on?
Kovuus on yksi yleisimmin käytetyistä mittareista metallimateriaalien mekaanisten ominaisuuksien arvioinnissa. Kovuuden ydin on materiaalin kyky vastustaa toisen kovemman materiaalin painetta. Sitä käytetään laajasti metallien suorituskyvyn tarkastuksessa, lämpökäsittelyprosessin laadunvalvonnassa ja uusien materiaalien kehittämisessä. Titaanimetallin käyttöalue on hyvin laaja, ilmailu- ja avaruusteollisuudesta lääketieteellisiin laitteisiin, urheiluvälineistä koruihin, lähes kaikkialla. Onko titaani siis kovaa? Kuinka kovaa titaani on?
Itse asiassa kovuus ei ole ainoa kriteeri materiaalin lujuuden mittaamisessa. Kovuus viittaa yleensä materiaalin kykyyn vastustaa paikallista paineen muodonmuutosta, naarmuuntumista tai naarmuuntumista. Vaikka titaanimetallin kovuus ei ole yhtä hyvä kuin joidenkin muiden metallien, kuten teräksen tai timantin, sen ainutlaatuinen lujuus ja sitkeys antavat sille ainutlaatuisia etuja. Yleisissä titaani- ja titaaniseostankojen standardeissa, kuten GB/T 2965-2007, GJB2218A-2008 ja GJB1538A-2008, kovuutta ei käytetä hyväksymiskriteerinä. Kuitenkin moottori- ja taontastandardeissa, joissa on korkeammat vaatimukset, kuten GJB2744A-2007 ja GJB494A-2008, kovuus vaaditaan hyväksymisperusteena, yleensä testataan Rockwell-kovuus tai Brinell-kovuus.
Laboratoriokovuuden näytteen koko:
1. HRC (Rockwell-kovuus)
Tangon näytteen koko
d>25 Φ25x20 tai 25x25x20
d Halkaisija enintään 25 x 20 (sylinterimäinen)
Levyjen näytteenottokoko
δ>20 Φ25x20 tai 25x25x20
δ pienempi tai yhtä suuri kuin 20 Φ25x levyn paksuus tai 25x25x levyn paksuus
2.HB (Brinell-kovuus)
Tangon näytteen koko
d>40 Φ40x20 tai 40x40x20
d Halkaisija enintään 40 x 20 (sylinterimäinen)
Levyjen näytteenottokoko
δ>40 Φ40x20 tai 40x40x20
δ pienempi tai yhtä suuri kuin 40 Φ40x levyn paksuus tai 40x40x levyn paksuus
3.HV (Vickers-kovuus)
Tangon näytteen koko
d>20 Φ20x20 tai 20x20x20
d Halkaisija enintään 20 x 20 (sylinterimäinen)
levyn näytteen koko
δ>20 Φ20x20 tai 20x20x20
δ Pienempi tai yhtä suuri kuin 20 Φ20xlevyn paksuus tai 20x20xlevyn paksuus
Yleisesti käytetty titaanin ja titaaniseoksen kovuustaulukko
|
Sarjanumero |
Tuotemerkin numero |
Kovuus |
| 1 | TA0 | 120HB |
| 2 | TA2 | 200-296HB |
| 3 | TA7 | 277-286HB |
| 4 | TA10 | 180-215HB |
| 5 | TA11 | 275 ~ 313 HB |
| 6 | TA12 | 305 ~ 316 HB |
| 7 | TA13 | 305 ~ 316 HB |
| 8 | TA15 | 225-314HB |
| 9 | TA18 |
15 ~ 17 HRC |
| 10 | TA19 | 309HBS |
| 11 | Ti-55 | 33 ~ 34 HRC |
| 12 | TC1 | 210-215HB |
| 13 | TC4 (hehkutustila) | 255 ~ 341 HB |
| TC4 (liuoksen vanhenemistila) | 293~361HB | |
| 14 | TC6 | 285-340HB |
| 15 | TC11 | 331-343HB |
| 16 | TC16 (hehkutettu) | 230-280HB |
|
TC16 (aikarajoitettu tila) |
340-370 HB |
|
| 17 | TC17 | 337-357HB |
| 18 | TC18 | 310-360HB |
| 19 | TC19 | 337-357HB |
| 20 | TC21 | 36-43 HRC |
| 21 | TB3 (kiinteä liuos) | 269HB |
| TB3 (ikääntyminen) | 395 HB | |
| 22 | TB6 | 335-375HB |
| 23 | TB8 | 352-373HB |
Saksalaisen standardin DIN50150 mukaan.
Seuraavassa on vertailutaulukko yleisesti käytetystä teräksen vetolujuudesta ja Vickers-kovuudesta, Brinell-kovuudesta ja Rockwell-kovuudesta:
| Vetolujuus Rm (N/mm2) |
Vickersin kovuus HV |
Brinell-kovuus HB |
Rockwellin kovuus 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 |
Titaanimetallin kovuus heijastuu pääasiassa sen suuresta lujuudesta ja erinomaisesta sitkeydestä. Tämä metalli kestää erittäin suurta painetta ja jännitystä säilyttäen samalla hyvän elastisuuden. Tämän ansiosta titaanimetallilla on korvaamattomia etuja korkean suorituskyvyn lentokoneiden, avaruusalusten ja autojen osien valmistuksessa.
