Staal: Staal is dichter en zwaarder dan titanium, waardoor het minder geschikt is voor toepassingen waar gewicht geminimaliseerd moet worden.
Titanium (of titaan) is een metaal dat net zo sterk is als staal, maar dat slechts 60% van de dichtheid heeft en dus 40% lichter van gewicht is. Titanium is goed bewerkbaar en wordt daarom ook gebruikt als materiaal voor sieraden en horloges.
Hardheid. Staal overtreft titanium in een aantal categorieën, waaronder hardheid. Een van de redenen waarom titanium zo moeilijk te verwerken is, is vanwege het lage Brinell-getal. Titaniumlegeringen zijn gangbaar in de industrie omdat sporen van andere metalen de slechte materiaalhardheid van titanium compenseren.
Hoewel de Brinell-hardheid van roestvrij staal sterk varieert, afhankelijk van de legeringssamenstelling en de warmtebehandeling, is het over het algemeen taaier dan titanium.
Titaan is namelijk bestand tegen de allermeeste chemicaliën, zeewater, zouten, logen, halogenen en chloorverbindingen. Titaan behoeft geen kathodische bescherming en is ook niet gevoelig voor de steeds grotere problemen die microbiële geïnduceerde corrosie (MIC) met zich meebrengen.
Als het echter aan te veel spanning wordt blootgesteld, wordt het edele materiaal snel broos en breekbaar. Vooral filigraanonderdelen kunnen dan snel breken. De schade is natuurlijk veel groter dan bij metaal, omdat titanium veel duurder is om te maken. Breekbaarheid is dan ook een van de grootste nadelen van titanium.
Treksterkte
Aan de andere kant biedt Grade 5 Titanium consequent treksterktes aan de hogere kant van dit spectrum, vaak de capaciteiten van veel roestvrijstalen kwaliteiten overtreffend . Dit maakt titanium een betrouwbare keuze voor kritische toepassingen die een hoge treksterkte vereisen.
Titanium en legeringen ervan zijn nou eenmaal een stuk stijver en zwaarder dan bot; dat verschil kan in de praktijk tot problemen leiden.
Zelfs in zijn pure vorm is titanium harder dan veel staalsoorten. Als vuurvast metaal is het zeer hitte- en slijtvast, wat de reden is dat titanium en zijn legeringen populair zijn.
De productie ervan vergt enorm veel energie. Titanium wordt gebruikt voor toepassingen met hoge prestaties en dat draagt bij aan de hoge kosten, gezien de relatieve overvloed ervan in de aardkorst.
Kan titanium roesten? Van titanium wordt vaak gedacht dat het niet kan roesten, maar ook titanium oxideert. Bij beschadigingen ontstaat een hele dunne en homogene -maar zeer goed gesloten- oxidelaag. Daardoor beschermt het het wel goed tegen corrosie.
Diamanten zijn het hardste materiaal; chroom is het hardste metaal. De krasbestendigheid maakt het perfect om toe te voegen aan staallegeringen, en het wordt ook vaak gebruikt bij verchromen voor een duurzame en glanzende afwerking van armaturen en armaturen voor thuis.
Wolfraam scoort 7,5 op de schaal van Mohs, wolfraamcarbide scoort 8 tot 9 en titanium scoort 6. Echter, zowel wolfraam als titanium zijn harder dan alle edelmetalen. Qua treksterkte verslaat wolfraam gemakkelijk titanium; wolfraam heeft immers de hoogste treksterkte van alle metalen.
Hardheid van glas
Op deze manier kun je stellen dat glas een hardheid heeft van gemiddeld 6,5 (een beetje afhankelijk van de samenstelling, borosilicaat is harder: 7,5). Daarmee is het harder dan het staal dat gebruikt wordt voor bijvoorbeeld gewone zakmessen, wat een hardheid heeft van 5,5.
Het voordeel van titanium
Hoewel staal titanium verslaat in termen van hoge sterkte, is titanium lichter en kan het meer gewicht dragen in verhouding tot zijn eigen . Dit is cruciaal voor toepassingen waarbij zowel sterkte als gewicht factoren zijn, zoals lucht- en ruimtevaart, sportuitrusting en biomedische implantaten.
Titanium wordt gewaardeerd vanwege zijn lichtheid en corrosiebestendigheid, het is bovendien ook anti-allergisch, terwijl staal wordt gewaardeerd vanwege zijn sterkte, kosteneffectiviteit en veelzijdigheid.
Wanneer staal met gietijzer wordt vergeleken, heeft staal een hogere treksterkte en roest het niet, aangezien staal een gemiddelde sterkte heeft maar harder is dan gietijzer.
Titanium is het negende meest voorkomende element op aarde. Wat titanium zo duur maakt is het complexe productieproces om het vanuit het ertsmineraal te winnen. Dit gebeurt door middel van het Kroll-proces dat tijdrovend en energieverslindend is. Uit dit proces ontstaat het zogenoemde titanium sponge.
Titanium wordt door het menselijk lichaam volledig geaccepteerd. Dat wil zeggen dat het normaal gesproken niet door het lichaam wordt afgestoten.
Een titanium implantaat ten behoeve van een beengeleidingshoortoestel is overigens volledig MRI-compatibel.
Staal met een legering van ijzer en nikkel is een van de hardste verbindingen. Hoewel er verschillende variaties van zijn, verhoogt koolstofstaal gelegeerd met nikkel over het algemeen de vloeigrens van de legering tot 1.420 MPa met een treksterkte tot 1.460 MPa.
Diamant is het hardste materiaal dat in de natuur voorkomt. Er zijn slechts twee (industrieel vervaardigde) materialen die harder zijn, namelijk aggregated carbon nanorods en ultrahard fullereen.
Grafeen is dunner dan wat dan ook. Het is slechts 1 atoom dik, maar ook ongelofelijk sterk: zo'n 200 keer sterker dan staal en een betere geleider dan koper, bovendien vederlicht, doorzichtig én buigzaam.