Kas titaan on kõva? Kui kõva on titaan?
Kõvadus on üks enamkasutatavaid näitajaid metallmaterjalide mehaaniliste omaduste hindamisel. Kõvaduse olemus seisneb materjali võimes seista vastu teise kõvema materjali survele. Seda kasutatakse laialdaselt metallide jõudluse kontrollimisel, kuumtöötlemisprotsessi kvaliteedi järelevalvel ja uute materjalide väljatöötamisel. Titaanmetalli kasutusala on väga lai, alates lennundusest kuni meditsiiniseadmeteni, spordikaupadest kuni eheteni, peaaegu kõikjal. Niisiis, kas titaan on kõva? Kui kõva on titaan?
Tegelikult pole kõvadus ainuke materjali tugevuse mõõtmise kriteerium. Kõvadus viitab tavaliselt materjali võimele seista vastu kohaliku rõhu deformatsioonile, skoorile või kriimustamisele. Kuigi titaanmetalli kõvadus ei ole nii hea kui mõnel teisel metallil, nagu teras või teemant, annab selle ainulaadne tugevus ja sitkus sellele ainulaadsed eelised. Tavalistes titaani ja titaanisulamite vardastandardites, nagu GB/T 2965-2007, GJB2218A-2008 ja GJB1538A-2008, ei kasutata kõvadust aktsepteerimiskriteeriumina. Kõrgemate nõuetega mootori- ja sepistamisstandardites, nagu GJB2744A-2007 ja GJB494A-2008, nõutakse aga kõvadust aktsepteerimise alusena, tavaliselt testitakse Rockwelli või Brinelli kõvadust.
Laboratoorse kõvaduse proovi suurus:
1. HRC (Rockwelli kõvadus)
Baari proovivõtu suurus
d>25 Φ25x20 või 25x25x20
d Väiksem või võrdne läbimõõt 25 x 20 (silindriline)
Plaadi proovivõtu suurus
δ>20 Φ25x20 või 25x25x20
δ 20 Φ25x plaadi paksus või 25x25x plaadi paksus või sellega võrdne
2.HB (Brinelli kõvadus)
Baari proovivõtu suurus
d>40 Φ40x20 või 40x40x20
d Väiksem või võrdne läbimõõt 40 x 20 (silindriline)
Plaadi proovivõtu suurus
δ>40 Φ40x20 või 40x40x20
δ 40 Φ40x plaadi paksus või 40x40x plaadi paksus või sellega võrdne
3.HV (Vickersi kõvadus)
Baari proovivõtu suurus
d>20 Φ20x20 või 20x20x20
d Väiksem või võrdne läbimõõt 20 x 20 (silindriline)
plaadi proovivõtu suurus
δ>20 Φ20x20 või 20x20x20
δ väiksem või võrdne 20 Φ20x plaadi paksusega või 20x20x plaadi paksusega
Tavaliselt kasutatav titaani ja titaanisulami kõvadustabel
|
Seerianumber |
Brändi number |
Kõvadus |
| 1 | TA0 | 120HB |
| 2 | TA2 | 200 ~ 296 HB |
| 3 | TA7 | 277 ~ 286 HB |
| 4 | TA10 | 180 ~ 215 HB |
| 5 | TA11 | 275 ~ 313 HB |
| 6 | TA12 | 305 ~ 316 HB |
| 7 | TA13 | 305 ~ 316 HB |
| 8 | TA15 | 225 ~ 314 HB |
| 9 | TA18 |
15 ~ 17 HRC |
| 10 | TA19 | 309HBS |
| 11 | Ti-55 | 33 ~ 34HRC |
| 12 | TC1 | 210-215HB |
| 13 | TC4 (anniilimisolek) | 255 ~ 341 HB |
| TC4 (lahuse vananemise olek) | 293 ~ 361 HB | |
| 14 | TC6 | 285 ~ 340 HB |
| 15 | TC11 | 331 ~ 343 HB |
| 16 | TC16 (lõõmutatud) | 230-280HB |
|
TC16 (ajaliselt piiratud olek) |
340-370 HB |
|
| 17 | TC17 | 337 ~ 357 HB |
| 18 | TC18 | 310-360 HB |
| 19 | TC19 | 337 ~ 357 HB |
| 20 | TC21 | 36 ~ 43 HRC |
| 21 | TB3 (tahke lahus) | 269 HB |
| TB3 (vananemine) | 395 HB | |
| 22 | TB6 | 335 ~ 375 HB |
| 23 | TB8 | 352 ~ 373 HB |
Vastavalt Saksa standardile DIN50150.
Järgmine on tavaliselt kasutatava terase tõmbetugevuse ja Vickersi kõvaduse, Brinelli kõvaduse ja Rockwelli kõvaduse võrdlustabel:
| tõmbetugevus Rm (N/mm2) |
Vickersi kõvadus HV |
Brinelli kõvadus HB |
Rockwelli kõvadus 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 |
Titaanmetalli kõvadus väljendub peamiselt selle suures tugevuses ja suurepärases sitkuses. See metall talub ülikõrget survet ja pinget, säilitades samas hea elastsuse. Tänu sellele on titaanmetallil asendamatud eelised suure jõudlusega lennukite, kosmoselaevade ja autoosade valmistamisel.
