軽くて強いか、安くて強いか。効くところに金を払う。

重さが物を言う場面なら、見合います。航空では比強度の差——187対128——がそのまま機体重量を削り、医療の埋植材ではチタンの生体適合性に代わるものがありません。重さが効かない用途なら、たいていステンレスで足りますし、値段は五分の一から十分の一です。問うべきはこうです。軽くなって何が得られるのか。積載量、燃料、性能、あるいは製品の生涯にわたる費用が絡むなら、チタンの割高はたいてい正当化できます。

チタンは熱伝導が悪く、熱が刃先に溜まります。加工硬化もしますし、切削温度では工具の材料と化学的に反応します。結果として工具はみるみる摩耗し、刃先は高温になる。手立てはこうです。切れ味のよい超硬、低い切削速度——鋼なら毎分100メートル超のところを30から60に落とす——、高圧のクーラント、そして剛性の高い段取り。加工時間は同等のステンレスの二倍から三倍。これが材料代のうえに割高を積み上げます。

チタンは安定した二酸化チタンの不動態皮膜をつくり、海水にもたいていの酸やアルカリにもほとんど侵されません。例外はあります。フッ化水素酸はチタンを溶かし、還元性の環境は皮膜を剥ぎ取り、赤煙硝酸とメタノールの組み合わせは腐食を起こしえます。とはいえ産業の腐食環境の九割九分でチタンは見事に持ちこたえ、航空宇宙と海洋では並ぶものがありません。ステンレスは塩化物で孔食を起こして負けることがありますが、チタンはそうなりません。

ASTM F1472のGrade 5は、一般の医療と歯科向け。ASTM F136のGrade 23、すなわちTi-6Al-4V ELIは侵入型元素を極力抑えて破壊靱性を高めたもので、恒久的な埋植材に使われます。ASTM F67のGrade 1から4の工業用純チタンは、骨が入り込んで固着することを狙う埋植材に。そしてF138のステンレス316Lは、プレートやねじといった一時的な埋植材のための医療用鋼です。恒久的な埋植ならチタンが標準、一時的な固定には316Lも使われます。

長さ1メートルのブラケットは、アルミニウムで500グラム、ステンレスで1800グラム、チタンで1000グラム。チタンはステンレスより800グラム軽い。航空では、機体から1キロ削るごとに生涯でおよそ1000ドルの燃料が浮きますから、この800グラムは800ドルほどの値打ちです。チタン製がステンレス製より500ドル高いなら、差し引き300ドルの得、しかも軽くなる。航空以外では、軽くなった分を直に金額へ換えられることはめったにありません。

Grade 2は工業用純チタンで、化学装置や海洋の腐食環境向き。Grade 7は同じ純チタンにパラジウムを加え、塩酸への耐性を高めたもの。Grade 9のTi-3Al-2.5VはGrade 5より安く、医療と航空宇宙に使われます。Grade 12は腐食環境向けの経済的な合金。そしてGrade 23は侵入型元素を極力減らした、埋植用のグレードです。それぞれ持ち場があり、航空宇宙はGrade 5、化学腐食はGrade 2、体内埋植はGrade 23が主役です。