Γιατί τα κοπτικά εργαλεία από τιτάνιο ή κράματα τιτανίου είναι σπάνια;

1. Αδύναμη απόδοση σε σύγκριση με τα εργαλεία κοπής χάλυβα
Η μέτρηση της απόδοσης απαιτεί πλήρη εξέταση των συνθηκών υπηρεσίας. Οι νέοι λάτρεις που είναι νέοι στον δακτύλιο κοπής συχνά εστιάζουν στη σκληρότητα/αντοχή, ενώ αγνοούν άλλους δείκτες απόδοσης. Το κύριο πρόβλημα με το κράμα τιτανίου ως υλικό εργαλείου προέρχεται από το μέτρο ελαστικότητας του. Ο συντελεστής ελαστικότητας του τιτανίου είναι 106,4 GPa σε θερμοκρασία δωματίου, που είναι το 57% αυτού του χάλυβα. Ο συντελεστής ελαστικότητας αντιπροσωπεύει την ικανότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στην ελαστική παραμόρφωση. Αυτή η χαμηλή τιμή σημαίνει ότι τα μαχαίρια από κράμα τιτανίου είναι επιρρεπή σε σοβαρό τίναγμα κατά τη διαδικασία παραγωγής, το οποίο επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της τεχνικής κοπής.
Μάλιστα, το 2012, η ​​αμερικανική εταιρεία NEMO Arms λάνσαρε ένα επιθετικό τουφέκι AR10 από κράμα τιτανίου. Εκτός από το πρόβλημα υψηλού κόστους που προκαλείται από την επεξεργασία του κράματος τιτανίου, το βίαιο τίναγμα του θεού του όπλου λόγω του χαμηλού συντελεστή ελαστικότητας επηρεάζει επίσης την απόδοσή του. Προφανώς, αυτό το προϊόν με περιορισμένες επιδόσεις και εξαιρετικά υψηλό κόστος μπορεί να γίνει μόνο ένα κορυφαίο παιχνίδι όπως το Golden AK.
Επιπλέον, το κράμα τιτανίου είναι ασθενέστερο από τον δομικό χάλυβα όσον αφορά τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά. Το κράμα τιτανίου δεν είναι εύκολο να αλέσει, γεγονός που δίνει στους ανθρώπους την ψευδαίσθηση της αντοχής στη φθορά. Στην πραγματικότητα, τα κράματα τιτανίου έχουν χαμηλή αντοχή στη φθορά και είναι επιρρεπή στη φθορά της κόλλας. Αφού έπαιξα με αυτό για λίγο, οι γρατσουνιές στον καθρέφτη προκάλεσαν προβλήματα στους λάτρεις των εργαλείων με ΙΨΔ.
Το κύριο εμπόδιο της χρήσης κράματος τιτανίου ως υλικού εργαλείου έγκειται στο ζήτημα της αντιστοίχισης αντοχής και σκληρότητας.
Στη διαδικασία παραγωγής εργαλείων κοπής χάλυβα, η χειροκίνητη σφυρηλάτηση είναι μια κοινή διαδικασία, η οποία βελτιστοποιεί τη μικροδομή μέσα στο εργαλείο και βελτιώνει την αντοχή και τη σκληρότητά του. Το πιο σημαντικό, ο χάλυβας έχει μια μοναδική ενισχυτική και σκληρυντική ιδιότητα - τον μαρτενσιτικό μετασχηματισμό. Μετά τη θέρμανση στην πλήρως ωστενιτιωμένη θερμοκρασία, ο χάλυβας ψύχεται γρήγορα σε θερμοκρασία δωματίου, με αποτέλεσμα μια μετάβαση στερεάς φάσης χωρίς ισορροπία (τα άτομα άνθρακα είναι δύσκολο να επιτευχθεί αποτελεσματική μετανάστευση, σχηματίζοντας μια μετάβαση φάσης μη διάχυσης). Μετά το σβήσιμο, ο χάλυβας έχει υψηλή αντοχή και σκληρότητα αλλά ανεπαρκή σκληρότητα. Όταν συνδυάζεται με τη διαδικασία σκλήρυνσης, ο μαρτενσίτης μετατρέπεται σε σκληρυμένο μαρτενσίτη, σχηματίζοντας μια καλή αντιστοιχία μεταξύ αντοχής και σκληρότητας. Επιπλέον, η διαδικασία του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού μπορεί να ελεγχθεί με άλλα μέσα. Για παράδειγμα, τα ιαπωνικά μαχαίρια κατασκευάζονται με ειδικά κατασκευασμένο πηλό στο πίσω μέρος του μαχαιριού πριν σβήσουν. Κατά την απόσβεση, ο ρυθμός ψύξης της περιοχής που καλύπτεται από άργιλο είναι πιο αργός από την κρίσιμη τιμή, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται μαρτενσίτης στο πίσω μέρος της λεπίδας. Αυτό σχηματίζει έναν καλό και σκληρό συνδυασμό λεπίδας/πλάτης. Στην πραγματικότητα, τα ιαπωνικά μαχαίρια είναι ίσια πριν σβήσουν. Μετά το σβήσιμο, η επέκταση όγκου του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού στην περιοχή της λεπίδας προκάλεσε κάμψη της λεπίδας. Φυσικά, το ίδιο το εργαλείο κοπής σχηματίζει μια διμεταλλική δομή κατά τη διαδικασία σφυρηλάτησης, η οποία είναι επίσης δύσκολο να επιτευχθεί στην παραγωγή εργαλείων κοπής από κράμα τιτανίου, επομένως δεν θα αναλυθεί εδώ.
Από την άλλη πλευρά, τα κράματα τιτανίου, αν και τα κράματα τιτανίου Type και + Type παρουσιάζουν μετασχηματισμό αλλοτροπίας και έχουν τη βάση για μαρτενσιτικό μετασχηματισμό. Ωστόσο, λόγω της απουσίας μηχανισμού μετανάστευσης παρόμοιου με τον άνθρακα στον χάλυβα, η σκληρότητα μειώνεται και η αντοχή δεν παρουσιάζει καμία βελτίωση. Έτσι, αυτό περιορίζει την απόδοση των εργαλείων κοπής από κράμα τιτανίου.
2. Δυσκολία στη μεταποίηση και υψηλό κόστος κατασκευής
Τα αποθέματα τιτανίου στη Γη δεν είναι σημαντικά και το υψηλό κόστος οφείλεται στις δυσκολίες επεξεργασίας του. Το ίδιο το τιτάνιο έχει υψηλή δραστηριότητα και η αντοχή του στη διάβρωση σε θερμοκρασία δωματίου οφείλεται στο σχηματισμό ενός φιλμ οξειδίου. Είναι εύκολο να απορροφήσει οξυγόνο και άζωτο κατά την επεξεργασία σε υψηλές θερμοκρασίες. Γενικά, περιλαμβάνει εξοπλισμό κενού. Επιπλέον, η λείανση του κράματος τιτανίου είναι δύσκολη. Αυτό σαφώς δεν είναι συμβατό με τις παραδοσιακές διαδικασίες επεξεργασίας εργαλείων (σφυρηλάτηση, θερμική επεξεργασία, λείανση). Εάν το κράμα τιτανίου χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο, θα αυξήσει το κόστος κατασκευής και θα κάνει τους πυραύλους να πετάξουν στον ουρανό και η απόδοση μπορεί να μην είναι πολύ καλή. Εάν έχετε χρήματα και είστε ιδιότροποι, θα πρέπει να επιλέξετε το πιο ακριβό παρά το καλύτερο. Γιατί να μην χρησιμοποιήσετε χρυσό ή ασήμι για να το δημιουργήσετε; Το κόστος αντανακλάται κυρίως στις πρώτες ύλες και η απώλεια επεξεργασίας δεν είναι υψηλή. Εκτός από ανταγωνιστική, μπορεί επίσης να αντισταθεί στον πληθωρισμό. Ας μάθουμε περισσότερα για αυτό;
3. Πιθανά ζητήματα διάβρωσης
Το ίδιο το κράμα τιτανίου είναι πολύ ανθεκτικό στη διάβρωση. Το πρόβλημα όμως βρίσκεται και σε αυτό. Γιατί είναι δύσκολο να φτιάξεις ένα μαχαίρι από την κορυφή μέχρι τα νύχια με ένα μόνο υλικό. Μόλις το τιτάνιο έρθει σε επαφή με άλλα μέταλλα όπως το αλουμίνιο και ο χάλυβας, υπάρχει κίνδυνος γαλβανικής διάβρωσης. Ένα δαπανηρό ξίφος από κράμα τιτανίου, μετά από χρόνια συλλογής από λάτρεις, βρέθηκε ότι έχασε τη λαβή, τον προφυλακτήρα και το θηκάρι του.
Οι παραπάνω είναι οι γενικοί λόγοι για τους οποίους τα εργαλεία κοπής από κράμα τιτανίου δεν έχουν γίνει mainstream. Φυσικά, τα εργαλεία κοπής από κράμα τιτανίου έχουν χαρακτηριστικά όπως ελαφριές, παραμαγνητικές ή διαμαγνητικές ιδιότητες και την ικανότητα να σχηματίζουν όμορφα φιλμ οξειδίου, τα οποία εξακολουθούν να έχουν πρακτική σημασία.