Procurar
Feche esta caixa de pesquisa.

Titânio versus aço: o que é melhor para o seu projeto?

Explore as diferenças entre titânio e aço: suas propriedades, aplicações e fatores a serem considerados para suas necessidades de fabricação.
HITOP / Blogue / <a href="https://hitopindustrial.com/pt/titanio-vs-aco/" title="Titânio versus aço: o que é melhor para o seu projeto?">Titânio versus aço: o que é melhor para o seu projeto?

Os melhores materiais de fabricação não são apenas fortes, duradouros e com preços razoáveis. Dois desses materiais com alta resistência e resistência à corrosão são titânio e aço. Selecionar um em vez do outro pode ser difícil devido às suas qualidades semelhantes. 

Aço titânio que é melhor

As necessidades únicas do projeto serão o fator determinante para escolhendo o melhor metal. Conhecer as propriedades desses metais é crucial para fazer a escolha certa. Falando em aparência, o titânio fica melhor que o aço. Mas por ser um metal natural (0,63% da Crosta Terrestre), o preço é mais alto. O aço, por outro lado, é uma liga de ferro e carbono. É acessível com facilidade e proporciona estabilidade estrutural. 

O titânio é biocompatível para que possa ser utilizado em procedimentos médicos. Porém, o processamento pode ser difícil devido ao seu alto ponto de fusão. O aço é fácil de processar devido ao seu baixo alongamento na ruptura. Como o aço é uma liga, suas propriedades podem ser alteradas com variações no teor de carbono. Iremos nos aprofundar nas características do aço e do titânio para ajudá-lo a fazer a escolha certa do material para o projeto. 

Compreendendo o titânio e suas propriedades 

O titânio é um elemento que ocorre naturalmente. Este elemento cinza prateado é conhecido por propriedades como alta resistência, baixa densidade e resistência à corrosão. Uma propriedade notável do titânio é o seu alto ponto de fusão, o que o torna durável e robusto. 

O alto ponto de fusão também tem uma desvantagem, tornando o processamento mais difícil e caro. Juntamente com os custos de processamento, o titânio só pode ser utilizado em projetos de alto orçamento porque está disponível em quantidades limitadas, 

Uma forma de evitar custos elevados é utilizar ligas de titânio com ferro e alumínio. Essas ligas são uma boa escolha para automóveis, equipamentos marítimos e indústria aeroespacial. 

Propriedades do titânio: 

  • A resistência do titânio é o dobro da do aço com baixo teor de carbono e três vezes a do alumínio.
  • É leve e forte em comparação com outros metais. 
  • O titânio é brilhante. 
  • É menos expansível e não muda de forma em altas temperaturas ou mudanças repentinas de temperatura.
  • O titânio não corrói facilmente, prolongando a vida útil dos equipamentos e da infraestrutura. 
  • Embora forte, o titânio ainda é flexível e se dobra facilmente em formatos desejáveis. 
  • O metal é mais adequado para uso na indústria naval, pois pode suportar a água do mar e sofrer o impacto mais insignificante. 
  • O titânio é uma escolha segura e confortável em equipamentos médicos, pois é confortável ao toque.
  • É um material versátil que pode ser utilizado em projetos de diversos portes. 

Prós e contras do titânio

Listamos os prós e os contras do titânio para compreender seu impacto na fabricação. 

Prós: 

  • O titânio é resistente à corrosão, o que o torna excelente para uso externo. Essas propriedades resistentes à corrosão vêm de uma fina camada de óxido na superfície devido à exposição ao ar. Esta camada não permite que nada penetre no metal. 
  • O titânio tem um ponto de fusão muito alto, em torno de 1.668 °C, o que o torna perfeito para motores a jato, equipamentos médicos e máquinas de turbina. 
  • É um elemento não tóxico tanto para animais como para humanos; portanto, tem uma grande vantagem no uso médico. Pode ser usado para reparar ossos e adicionar aparelho dentário. Por ser forte, pode suportar os requisitos de resistência. 
  • A mudança de temperatura não afetará o titânio; portanto, pode suportar temperaturas extremas. Assim, a integridade estrutural de um componente permanecerá a mesma. 
  • O titânio tem uma alta relação resistência-peso, portanto, pequenos componentes com alta resistência podem ser fabricados.

Contras: 

  • O titânio tem um custo elevado e recuperá-lo é um processo difícil e longo. 
  • Pode deformar-se porque tem um baixo módulo de elasticidade. 
  • A baixa relação tensão-deformação dificulta o processamento e a usinagem. 
  • Seu alto ponto de fusão dificulta a fundição nos componentes desejados. 
  • Também é caro extrair titânio da terra. 
  • O processo de extração pode causar danos ambientais, como a erosão do solo. 
  • Diferentes estágios de produção de titânio tornam seu processamento caro e complicado. 

Compreendendo o aço e suas propriedades 

O aço é uma liga de ferro usada em infraestruturas modernas e máquinas fabricadas. Além do ferro, contém carbono até 2%. O aço também pode conter manganês, silício e níquel em composição inferior a 1%. 

Quando o teor de carbono é alto, o aço é duro e forte, mas menos dúctil. O aço de baixo carbono é mais maleável e pode ser soldado facilmente. Estas propriedades específicas, devido às diferentes composições, são úteis na construção e na fabricação. 

Aqui estão algumas propriedades do aço que o tornam um material valioso:

  • O aço possui alta resistência à tração, permitindo suportar cargas pesadas em máquinas e edifícios.
  • A alta resistência à compressão garante que o aço resista à deformação.
  • O processamento do aço é fácil e pode ser laminado, dobrado, soldado e fundido. As aplicações na vida diária podem variar desde a fabricação de instrumentos cirúrgicos até enormes plataformas marítimas.
  • Itens feitos de aço são recicláveis. Este aspecto de sustentabilidade torna-o uma escolha amiga do ambiente.
  • O aço pode resistir ao desgaste. É também uma escolha econômica para aplicações de longo prazo.
  • Por ser uma liga de ferro e carbono, o aço não entra em combustão. 
  • O aço e sua liga oferecem alta estabilidade térmica. 
  • O aço é uma aposta segura para os edifícios, para torná-los resistentes ao fogo.

Prós e contras do aço

Aqui estão algumas vantagens e desvantagens do uso de aço na fabricação. 

Prós:

  • O aço tem baixo custo devido ao seu fácil processamento e fabricação. 
  • É um material de construção durável que pode suportar altas forças enquanto mantém a resistência estrutural. 
  • O aço é uma escolha sustentável, pois é fácil de reciclar mesmo depois de usado várias vezes. 
  • A maleabilidade e ductilidade do aço facilitam a personalização e a combinação com outros materiais.
  • O aço é uma liga metálica inerte, por isso não corrói nem reage com produtos químicos. 
  • Várias ligas de aço com características diferentes podem suportar diferentes condições climáticas. 

Contras: 

  • O aço perde sua resistência em altas temperaturas. 
  • As estruturas de aço podem entrar em colapso e entrar em combustão se estiverem muito quentes.
  • O aço requer manutenção anual com revestimentos superficiais, pois pode perder resistência. 
  • Uma fina folha de aço pode entortar sob tensão. 
  • O aço pode não parecer agradável sem o acabamento superficial. 

Titânio vs. Aço

Comparamos os dois materiais em detalhes abaixo. 

Composição

O titânio ocorre naturalmente no meio ambiente. Você o encontrará em duas formas: puro e em liga. O titânio puro está disponível em cinco isótopos: titânio-46 (8,0 %), titânio-47 (7,3 %), titânio-48 (73,8 %), titânio-49 (%) e titânio-50 (5,4 %). Como agente de liga, é combinado com diversos metais e não metais. 

O aço, por outro lado, é um metal produzido pelo homem. 

Ou seja, é uma liga fabricada principalmente a partir de dois metais: ferro e carbono. Um exemplo disso é o aço-carbono, que é ferro 99%, carbono <0,25%, manganês 0,25%, vestígios de enxofre e fósforo. Deve-se notar também que diferentes fabricantes utilizam alguns outros elementos para criar diferentes tipos de aço. 

Aparência

O titânio é de cor branco prateado em comparação com o aço, e o aço parece cinza fosco ou manchado a olho nu. O aço também é conhecido por seu brilho metálico, que não é encontrado no titânio puro. 

Durabilidade 

O titânio é altamente tolerante a rachaduras ou flexões. Também não é propenso a arranhões facilmente, por isso pode durar a vida toda. Quando usadas para fazer joias, as cravações de pedras preciosas em titânio não se soltam muito. Além disso, a alta resistência do titânio ajuda os joalheiros a tentar incorporar pedras delicadas nele, algo impossível com metais mais macios. 

O aço é considerado mais duradouro que o titânio. Esta propriedade pode ser atribuída à isotropia, ou seja, possui as mesmas propriedades mecânicas e térmicas em todas as direções, tornando-o também resistente a elementos externos agressivos. Um exemplo disso são os edifícios de aço do Arizona; essas estruturas têm resistido aos fortes ventos do Arizona há muito tempo.   

Resistência à tracção

A resistência à tração do titânio puro varia entre 275 a 590 MPa e depende do teor de oxigênio e ferro. Quanto mais oxigênio e teor de ferro, maior será a resistência à tração. Para ligas de titânio, a resistência à tração varia muito e pode variar de 600 MPa (encontrada em Ti-3A1-2,5V) a 1250 MPa (encontrada em Ti-15Mo-5Zr-3AI).

Quando comparado com o titânio, a resistência à tração do aço foi maior. Por exemplo, o aço usado na construção tem uma resistência à tração de 36.000–50.000 psi e pode atingir até 58.000–70.000 psi. 

Rendimento de tração

Quando se trata de comparação do rendimento à tração, o aço é surpreendentemente mais forte que o titânio. Sabemos que o titânio é mais forte; no entanto, é capaz de fazer isso com metade do peso do aço. Portanto, a resistência por unidade de massa pode ser maior para o titânio, mas o aço e suas ligas são mais fortes. Então se o design requer um metal de alta resistência, o aço é a escolha ideal. 

Preço

O custo de produção do titânio é mais elevado, razão pela qual esse metal é mais caro que o aço. Na verdade, as complexidades na sua fabricação tornaram-no 20 a 40 vezes mais caro que o aço. O aço requer menos processamento, mas há uma variação de preço observada em diferentes qualidades. 

Densidade

Como sabemos, o titânio é um metal leve; a sua densidade também não é muito elevada e ronda os 4540 kg/m3. 

O aço é mais denso devido aos constituintes da liga. Geralmente, está entre 7.750 e 8.050 kg/m3, ou 7,75 e 8,05 g/cm3.

Alongamento devido à ruptura:

O alongamento devido à ruptura é o comprimento alcançado por um material imediatamente antes de fraturar. O titânio é capaz de esticar até metade do seu comprimento antes de fraturar. Isso torna o titânio difícil de processar, pois não quebra facilmente, mas continua esticando quando a força é aplicada. 

Como as ligas de aço podem ser criadas para obter a resistência e flexibilidade desejadas, elas se tornam mais fáceis de processar com baixo alongamento antes da fratura. A fratura no material permite quebras fáceis e limpas durante o processamento. 

Fatores a serem considerados ao escolher o material

A escolha entre titânio e aço dependerá de vários fatores. Apesar de sua alta resistência, ambos os materiais possuem características próprias. O aço é melhor em termos de resistência e é mais acessível. O titânio tem uma boa relação peso-resistência para projetos leves. Aqui estão algumas coisas a considerar antes de fazer uma escolha. 

  • Força necessária
  • Orçamento do projeto
  • Peso do projeto
  • Facilidade na produção
  • Vida útil da matéria-prima
  • Requisito de liga
  • Durabilidade 
  • Resistência à corrosão

Quando usar titânio?

O titânio é leve e possui resistência substancial; portanto, pode ser usado na indústria aeroespacial e em equipamentos médicos. Também é menos reativo e resistente à corrosão. As características de biocompatibilidade o tornam adequado para uso médico. Além disso, o material não reagirá ou falhará quando usado na indústria naval e no processamento químico. Para máquinas que apresentam mudanças inesperadas no ambiente e na temperatura, o titânio é a escolha ideal. 

Quando usar o aço?

Quando o orçamento é limitado, o aço é a melhor escolha, pois é mais rentável. Os custos de processamento também podem ser reduzidos, pois o aço é fácil de processar. Ele também tem uma variedade de ligas disponíveis para você escolher. O custo do produto final também será mais acessível. O aço pode ser usado em máquinas, construção e fabricação automotiva.

Por outro lado, o aço pode não ser ideal para uso médico ou na indústria aeroespacial pois não é biocompatível. Além disso, pesará mais; portanto, não será útil para a indústria aeroespacial. 

Empacotando 

Agora você conhece os prós e os contras do titânio e do aço e suas diferentes propriedades. O aço é excelente para fabricação e construção, ao mesmo tempo que é mais acessível. O titânio tem alta resistência e é adequado para equipamentos médicos de precisão ou designs esteticamente agradáveis. Considere os requisitos do projeto e estude o impacto desses materiais. Escolha aquele que cabe em todos parâmetros para obter o melhor resultado. 

Artigos relacionados

Índice

Postagem relacionada

Portuguese

Contate-nos hoje, receba uma resposta amanhã

Você tem dois métodos para fornecer arquivo(s)

Nota: Suas informações/arquivos serão mantidos estritamente confidenciais.

Olá, sou Sparrow Xiang, COO da empresa HiTop, eu e minha equipe ficaremos felizes em conhecê-lo e saber tudo sobre seu negócio, necessidades e expectativas.