复刻表
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表壳材料说明:钛-复刻表

欢迎 İlker Özcan 先生,他将与 aBlogtoRead.com 合作发表几篇文章,讨论表壳和其他组件中使用的材料和工艺。Ozcan 是一名专业的材料工程师,拥有一家小型研发公司 他热爱机械手表,也喜欢这些手表中使用的奇异材料。本系列文章的目的是为钟表爱好者提供有关手表材料的许多方面的知识,以便每个人都可以对所购买的手表做出更明智的决定。现在谈谈 Ozcan 先生:

在第一篇文章中,我选择从 Titanium 开始。钛近来在高级手表中大受欢迎,也不是没有原因的。对我来说,钛是有史以来最好的整体工程金属!然而,它是制作表壳的最佳材料吗?让我们来看看…广告留言广告信息结束

我们的工程师测量许多特性来评估材料。如果您不是材料工程师,那么属性的类型可能比您听说过的还要多。这些特性中最广为人知的是:强度、硬度、韧性、轻便性和耐用性。

与所有工程金属一样,钛合金有很多种。最广为人知的是Ti-6Al-4V,也称为5级。这是我们在本文中提到钛时主要表示的合金。它用于要求非常苛刻的应用,例如飞机部件、导弹等。例如,2 级钛被认为是商业纯度,具有较差的性能,但仍然是一种非常好的材料。

钛已经存在了两个世纪,主要是在实验室中。在上个世纪,开发了以工业量提取钛的方法。直到最近,它还专门用作航空航天材料,并且正在慢慢渗透到许多市场,包括钟表行业。对于许多应用来说,它的价格高得令人望而却步,价格约为普通碳钢的 50 倍。其价格仍远低于贵金属。广告留言广告信息结束

表壳材料说明:钛-复刻表

现在,强度和韧性是钛的优势所在。耐久性不是一个科学术语,我们可以将其视为材料在循环载荷下的寿命,如转动的轴即疲劳寿命。钛在这方面也很棒,但它在表壳中却无关紧要,因为表壳在疲劳下永远不会失效。但是,如果它用于机芯内部或用于表冠或按钮,则可能很重要。强度表示材料在失效前可以承受多少载荷。钛具有非常高的强度,约为 1000 MPa,为 5 级。是普通钢的五倍。即使是纯钛也相当坚固,2 级约为 350 MPa。但是也有比钛合金强度更高的合金钢,比如我们上面提到的工具级钢,或者一些特殊的航空航天钢(例如300M),强度在2000 MPa左右。韧性表示材料在断裂前可以吸收多大的冲击力。钛在这里真的很棒,在冲击测试中吸收了大约 20 焦耳的大量能量。然而,对于奥氏体不锈钢,也有更好的钢合金,最高可达 150-200J(也有韧性非常差的钢,如马氏体钢)。然而,超过一定程度的韧性对于手表相关应用并不重要。您不太可能将手表砸到表壳破裂的程度。在那之前,微妙的运动就会失败。然而,对于奥氏体不锈钢,也有更好的钢合金,最高可达 150-200J(也有韧性非常差的钢,如马氏体钢)。然而,超过一定程度的韧性对于手表相关应用并不重要。您不太可能将手表砸到表壳破裂的程度。在那之前,微妙的运动就会失败。然而,对于奥氏体不锈钢,也有更好的钢合金,最高可达 150-200J(也有韧性非常差的钢,如马氏体钢)。然而,超过一定程度的韧性对于手表相关应用并不重要。您不太可能将手表砸到表壳破裂的程度。在那之前,微妙的运动就会失败。

如您所见,钢非常好,但钛实际上领先的地方在于轻(重量)。对于相同体积的密度为 4.5 g/cc 的钢,它的重量大约是钢的一半,而钢的密度为 7.8。因此对于具有相同强度的表壳,钛金属表壳的重量是高强度钢表壳的一半。实际上,高强度钢几乎从未用于手表(它们用于飞机部件和工业工具)。不锈钢被广泛使用,强度较低(除非是锻造的,这在钟表行业几乎从未使用过)。因此,对于相同的强度,钛金属表壳的重量不到其一半。

表壳材料说明:钛-复刻表

钛擅长的另一个领域是耐腐蚀性(例如,它的抗生锈性)。太好了,钛几乎不可能生锈。它不受除硝酸以外的所有酸的影响。硝酸是您日常生活中不会靠近的东西。它的耐腐蚀性与铂金相似,就工程金属而言,只有锆能胜过钛的耐腐蚀性。这种耐腐蚀性是钛具有低过敏性的关键。由于其表面形成的氧化层,它非常惰性,不会与人体发生反应——因此成为许多医疗应用的首选材料。

在某些领域,钛被钢打败了。例如刚度,它表示材料在负载下变形的程度。钢具有更高的刚度,高得多。但我认为在表壳中它不是重要的属性。也许吧,除了潜水表。

钛的硬度低于某些钢,因此它比大多数钢更容易划伤。然而,钛比金、铂和铝硬得多。涂层也可以提高钛的硬度,我们可能会在另一篇文章中介绍许多涂层。5 级钛的洛氏 C (Rc) 硬度约为 35。钢的硬度范围从低值一直到硬化碳钢的 55 Rc 到工具钢的 65 Rc,甚至更高的用于刀具的特殊钢(例如 D-2 工具钢、S30V 刀具钢)。黄金、铂金和铝非常柔软,通常甚至不会显示在同一个硬度标尺上(有很多硬度标尺)。

表壳材料说明:钛-复刻表

加工钛很棘手。焊接、锻造、铸造和热处理都非常困难。因此,这种技巧增加了钛的高价。许多使钛成为优质金属的特性也使其难以制造。使用航空航天工业中开发的某些技术可以克服这些困难。这就是我们如今以实惠的价格买到漂亮的钛金属表壳的方式。然而,铸造和焊接工艺仍然非常棘手,我们不太可能以非常实惠的价格看到铸钛表壳或焊接表壳。

钛是一种很好的材料,它在战斗机中的使用量仍在增加。例如,F-22 使用的钛比任何西方飞机都多。作为一种材料,它最大的竞争对手是碳纤维增强聚合物 (CFRP),我们将在另一篇文章中介绍它。

这篇文章是为了一般性地向人们介绍钛作为表壳材料而写的,并进行了明显的简化。对钛的更广泛讨论将扩展这些主题中的每一个,并包括更多内容。尽管作为手表爱好者,您希望对这种流行的金属有新的看法。总之,如果您购买钛手表,尤其是镀层良好的钛手表,您会为自己的决定感到高兴。