탄소강과 스테인레스강

1716 조회수 2025-05-09 15:34:51

이해 탄소강 대 스테인레스 스틸 형질, 장점, 그리고 각각의 한계는 엔지니어에게 가장 중요합니다, 디자이너, 제조업체, 그리고 재료 선택에 관련된 사람.

올바른 유형의 강철을 선택하면 프로젝트 성능에 큰 영향을 줄 수 있습니다., 장수, 비용, 그리고 안전.

이 결정적인 안내서는 탄소강 대 스테인레스 스틸, 정보에 입각 한 결정을 내릴 수 있도록 포괄적 인 이해를 제공.

1. 소개

합금 요소와 열처리가 특정 특성에 맞게 조정할 수 있기 때문에 다양한 기능을 제공합니다..

이 적응성은 다양한 강철 제품군으로 이어졌습니다., 각각 다른 환경과 스트레스에 적합합니다.

이 중, 탄소강과 스테인리스 스틸의 구별은 엔지니어의 가장 일반적인 고려 사항 중 하나입니다..

1.1 탄소강 대 스테인레스 스틸 비교의 중요성

선택 탄소강 대 스테인레스 스틸 단순히 학문적 운동이 아닙니다.

그것은 실질적인 영향을 심어줍니다.

이 두 가지 유형의 강철은 크게 다른 성능 프로파일을 제공합니다., 특히 관련하여:

• 부식 저항: 이것은 종종 주요 차별화 요소입니다, 스테인레스 스틸, 녹에 대한 우수한 저항과 다른 형태의 부식.
• 기계적 성질: 힘, 경도, 인성, 연성은 크게 다를 수 있습니다.
• 비용: 탄소강은 일반적으로 저렴합니다, 그러나 스테인레스 스틸은 내구성으로 인해 장기 가치가 향상 될 수 있습니다..
• 미학: 스테인레스 스틸은 종종 깨끗하게 선택됩니다, 현대적인 외관.
• 제조 및 가공성: 조성의 차이는이 강을 얼마나 쉽게 절단 할 수 있는지에 영향을 미칩니다., 형성, 그리고 용접.

부적절한 선택을하면 구성 요소의 조기 실패로 이어질 수 있습니다., 유지 보수 비용 증가, 안전 위험, 또는 불필요하게 비싼 제품.

그러므로, 탄소강 대 스테인리스 스틸 토론에 대한 철저한 이해는 주어진 응용 분야에 대한 재료 선택 최적화에 중요합니다., 일상적인 칼과 건설 빔에서 첨단 항공 우주 구성 요소 및 의료 임플란트까지.

2. 기본 개념 및 분류

효과적으로 비교합니다 탄소강 대 스테인레스 스틸, 먼저 각 자료를 정의하는 것에 대한 명확한 이해를 확립해야합니다., 그들의 기본 구성, 그리고 그들의 주요 분류.

2.1 탄소강

많은 사람들이 카본 스틸을 가장 널리 사용되는 엔지니어링 재료라고 생각합니다. 비교적 저렴한 비용으로 우수한 기계적 특성을 제공하기 때문입니다..

특성을 정의하는 특성은 특성에 영향을 미치는 주요 합금 요소로서 탄소에 의존하는 것입니다..

정의:

탄소강은 철분과 탄소의 합금입니다, 순수한 철의 강도와 경도를 향상시키는 주요 간질 합금 요소. 다른 합금 요소는 일반적으로 소량으로 존재합니다, 종종 강철 메이킹 프로세스의 잔차로서 또는 의도적으로 소수로 추가하여 특성을 개선합니다., 그러나 그들은 탄소강으로 기본적인 특성을 크게 바꾸지 않습니다..

구성:

아메리칸 아이언 앤 스틸 연구소 (아이시) 탄소강을 강철로 정의합니다:

1. 표준에는 크롬에 최소한의 콘텐츠가 필요하지 않습니다, 코발트, 컬럼움 (니오브), 몰리브덴, 니켈, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 지르코늄, 또는 특정 합금 효과를 위해 추가 된 다른 요소.
2. 구리의 지정된 최소값이 초과되지 않습니다 0.40 퍼센트.
3. 또는 다음 요소 중 하나에 지정된 최대 컨텐츠는 언급 된 백분율을 초과하지 않습니다.: 망간 1.65, 규소 0.60, 구리 0.60.

핵심 요소는입니다 탄소 (기음), 흔적 금액에서 약 약 범위의 일반적인 콘텐츠로 2.11% 무게로.

이 탄소 함량을 넘어서, 합금은 일반적으로 주철로 분류됩니다.

• 망간 (망): 보통까지 1.65%. 그것은 힘과 경도에 기여합니다, 탈산제 및 탈황기 역할을합니다, 뜨거운 작업성을 향상시킵니다.
• 규소 (그리고): 일반적으로 최대 0.60%. 그것은 탈산제 역할을하며 강도를 약간 증가시킵니다.
• 황 (에스) 그리고 인 (피): 이것들은 일반적으로 불순물로 간주됩니다. 유황은 고온에서 브랜드 니스를 유발할 수 있습니다 (뜨거운 부족), 인은 저온에서 미세한 성을 유발할 수 있습니다 (차가운 부족). 그들의 수준은 일반적으로 낮게 유지됩니다 (예를 들어, <0.05%).

탄소강의 종류:

탄소강은 주로 탄소 함량에 따라 분류됩니다., 이것은 기계적 특성에 가장 큰 영향을 미칩니다.:

1. 저탄소강 (온화한 강철):
   • 탄소 함량: 일반적으로 최대를 포함합니다 0.25% – 0.30% 탄소 (예를 들어, 아이시 1005 에게 1025).
   • 속성: 비교적 부드럽습니다, 두들겨 펼 수 있는, 쉽게 가공, 형성, 그리고 용접. 높은 탄소강에 비해 인장 강도가 낮습니다. 가장 비싼 유형.
   • 미세 구조: 주로 펄 라이트와 함께 페라이트.
   • 응용: 자동차 차체 패널, 구조적 모양 (I빔, 채널), 파이프, 건축 구성 요소, 음식 캔, 일반적인 판금 작업.
2. 중탄소강:
   • 탄소 함량: 일반적으로 범위입니다 0.25% – 0.30% 에게 0.55% – 0.60% 탄소 (예를 들어, 아이시 1030 에게 1055).
   • 속성: 힘의 균형을 잘 제공합니다, 경도, 인성, 그리고 연성. 열처리에 반응합니다 (담금질 및 템퍼링) 기계적 특성을 더욱 향상시킵니다. 형성하기가 더 어렵습니다, 용접하다, 저탄소 강철보다 절단.
   • 미세 구조: 저탄소 강철에 비해 펄라이트의 비율이 증가했습니다.
   • 응용: 기어, 샤프트, 차축, 크랭크샤프트, 커플링, 철도 트랙, 기계 부품, 및 더 높은 강도와 ​​내마모성이 필요한 구성 요소.
3. 고탄소강 (탄소 공구강):
   • 탄소 함량: 일반적으로 범위입니다 0.55% – 0.60% 에게 1.00% – 1.50% 탄소 (예를 들어, 아이시 1060 에게 1095). 일부 분류는 이것을 ~ 2.1%까지 연장 할 수 있습니다..
   • 속성: 매우 어렵습니다, 강한, 열처리 후 좋은 내마모성을 가지고 있습니다. 하지만, 덜 연성되고 더 강합니다 (더 취성) 하위 탄소강보다. 용접 및 기계가 더 어렵습니다.
   • 미세 구조: 주로 펄라이트와 시멘트.
   • 응용: 절단 도구 (끌리기, 훈련), 스프링, 고강도 와이어, 펀치, 죽는다, 극심한 경도와 내마모성이 주요 요구 사항 인 응용 프로그램.
4. 초고 탄소 강철:
   • 탄소 함량: 약 1.25% 에게 2.0% 탄소.
   • 속성: 큰 경도로 강화 될 수 있습니다. 전문화 된에 사용됩니다, 나이프와 같은 비 산업적 목적, 차축, 또는 펀치.

탄소 함량에 기초한이 분류는 탄소강 대 스테인레스 스틸 비교, 탄소강의 기준 특성을 설정함에 따라.

2.2 스테인레스 스틸

스테인레스 스틸은 탁월한 부식 저항을 위해 대부분의 탄소강에서 눈에 띄는 것입니다..

이 특성은 특정 합금 조성물에서 발생합니다.

정의:

스테인레스 스틸은 최소한의 철 합금입니다. 10.5% 크롬 (Cr) 질량으로.

크롬은 수동을 형성합니다, 강철 표면의 자체 복장 산화물 층, 부식과 염색으로부터 그것을 보호합니다.

주로 다른 강과 스테인레스 스틸을 차별화하는 것은이 크롬 함량입니다..

구성:

철과 정의 크롬 외에, 스테인리스 강은 다양한 다른 합금 요소를 포함하여 형성 가능성과 같은 특정 특성을 향상시킬 수 있습니다., 힘, 특정 환경에서 부식 저항.

• 크롬 (Cr): 필수 요소, 최저한의 10.5%. 크롬 함량이 높을수록 일반적으로 부식 저항이 향상됩니다.
• 니켈 (~ 안에): 오스테 나이트 구조를 안정화시키기 위해 종종 추가됩니다 (아래 유형을 참조하십시오), 연성을 향상시킵니다, 인성, 및 용접성. 또한 특정 환경에서 부식 저항을 향상시킵니다.
• 몰리브덴 (모): 구덩이 및 틈새 부식에 대한 저항을 향상시킵니다, 특히 클로라이드 함유 환경에서 (해수처럼). 또한 고온에서 강도를 증가시킵니다.
• 망간 (망): 오스테 나이트 스태빌라이저로 사용할 수 있습니다 (일부 등급으로 니켈을 부분적으로 대체합니다) 그리고 힘과 뜨거운 효과를 향상시킵니다.
• 규소 (그리고): 탈산제 역할을하며 고온에서의 산화 저항성을 향상시킵니다..
• 탄소 (기음): 스테인레스 강에 존재합니다, 그러나 그 내용은 종종 신중하게 제어됩니다. 오스테 나이트 및 페라이트 등급, 낮은 탄소는 일반적으로 감작을 방지하기 위해 선호됩니다 (크롬 카바이드 침전, 부식 저항 감소). Martensitic 등급에서, 경도에는 더 높은 탄소가 필요합니다.
• 질소 (N): 강도를 높이고 부식성을 증가시킵니다, 오스테 나이트 구조를 안정화시킨다.
• 기타 요소: 티탄 (의), 니오브 (NB), 구리 (구리), 황 (에스) (일부 등급의 가공성 향상), 셀렌 (와 함께), 알류미늄 (알), 등., 특정 목적으로 추가 할 수 있습니다.

스테인레스 스틸의 유형:

스테인레스 강은 주로 야금 미세 구조에 따라 분류됩니다., 이는 화학적 조성에 의해 결정됩니다 (특히 크롬, 니켈, 그리고 탄소 함량):

오스테 나이트 스테인리스 강:

크롬 및 니켈이 높습니다, 탁월한 부식 저항을 제공합니다, 성형성, 및 용접성.

일반적으로 식품 가공에 사용됩니다, 의료기기, 건축학적 응용. 열처리로 인해 강하지 않습니다.

페라이트 스테인리스 강:

니켈이 거의 없거나 전혀없는 더 높은 크롬을 함유합니다. 더 비용 효율적입니다, 자기, 그리고 적당히 부식성.

일반적으로 자동차 배기 시스템 및 가정용 기기에 사용됩니다. 강화를위한 열 처리가 아닙니다.

Martensitic Stainless Steels:

탄소 함량이 높을수록 열처리를 통해 경화 될 수 있습니다. 높은 경도와 힘으로 유명합니다.

나이프에 사용됩니다, 밸브, 그리고 기계적 부분.

이중 스테인리스 강:

오스테 나이트 및 페라이트 구조를 결합하십시오, 높은 강도와 ​​탁월한 부식 저항을 제공합니다.

마린과 같은 까다로운 환경에 이상적입니다, 화학 처리, 그리고 배관 시스템.

강수량 강화 (PH) 스테인레스강:

우수한 부식 저항을 유지하면서 열처리를 통해 매우 높은 강도를 달성 할 수 있습니다..

항공 우주 및 고강도 기계적 구성 요소에서 일반적입니다.

이러한 기본 분류를 이해하는 것은 탄소강 대 스테인레스 스틸 비교.

적어도의 존재 10.5% 스테인레스 스틸의 크롬은 정의 특성의 초석입니다.: 내식성.

3. 핵심 성능 차이 분석: 탄소강과 스테인레스강

사용 결정 탄소강 대 스테인레스 스틸 종종 핵심 성능 특성을 상세하게 비교하는 데 달려 있습니다..

둘 다 철 기반 합금입니다, 그들의 다른 구성은 다양한 조건에서 행동하는 방식에 상당한 변화를 가져옵니다..

3.1 부식 저항

이것은 아마도 가장 중요하고 잘 알려진 차이입니다. 탄소강 대 스테인레스 스틸 토론.

탄소강:

탄소강은 부식성이 좋지 않습니다.

수분과 산소에 노출 될 때, 탄소강의 철강은 산화철을 형성하기 위해 쉽게 산화됩니다., 일반적으로 녹으로 알려져 있습니다.

이 녹 층은 일반적으로 다공성이 있고 벗겨집니다, 기본 금속을 보호하지 않습니다, 부식이 계속되도록 허용합니다, 잠재적으로 구조적 실패로 이어집니다.

부식률은 습도와 같은 환경 요인에 따라 다릅니다., 온도, 소금의 존재 (예를 들어, 해안 지역이나 소금에), 그리고 오염 물질 (예를 들어, 황 화합물).

부식 방지 또는 속도를 늦추기 위해, 탄소강은 거의 항상 보호 코팅이 필요합니다 (예를 들어, 페인트, 아연 도금, 도금) 또는 기타 부식 제어 조치 (예를 들어, 음극 보호).

 

스테인레스 스틸:

스테인레스 스틸, 최소값으로 인해 10.5% 크롬 함량, 우수한 부식 저항을 나타냅니다.

크롬은 환경에서 산소와 반응하여 매우 얇은 것을 형성합니다., 끈기 있는, 투명한, 및 산화 크롬의자가 복장 수동 층 (cr₂o₂) 표면에.

이 수동 층은 장벽으로 작용합니다, 기저 철의 추가 산화 및 부식 방지.

표면이 긁히거나 손상된 경우, 크롬은이 보호 층을 개혁하기 위해 산소와 빠르게 반응합니다., 현상은 종종“자기 치유”라고합니다.

스테인레스 스틸의 부식성 정도는 특정 합금 조성에 따라 다릅니다.:

• 크롬 함량이 높을수록 일반적으로 부식 저항이 향상됩니다.
• 니켈.
• 몰리브덴은 구덩이와 틈새 부식에 대한 저항을 크게 향상시킵니다, 특히 염화물이 풍부한 환경에서.

오스테 나이트 스테인리스 강 (좋다 304 그리고 316) 일반적으로 최고의 만능 부식 저항을 제공합니다.

페라이트 등급은 또한 좋은 저항을 제공합니다, Martensitic 등급, 탄소 함량이 높고 미세 구조가 다른, 일반적으로 유사한 크롬 수준을 가진 오스테니틱 또는 페리즘보다 내 부식성이 적습니다..

이중 스테인레스 스틸은 응력 부식과 같은 특정 형태의 부식에 탁월한 저항을 제공합니다..

부식 저항에 대한 요약: 에서 탄소강 대 스테인레스 스틸 비교, 스테인레스 스틸은 고유 부식 저항의 명확한 승자입니다..

3.2 경도와 내마모성

경도는 현지화 된 플라스틱 변형에 대한 재료의 저항입니다, 들여 쓰기 또는 긁힘과 같은.

내마모성은 마찰로 인한 손상과 재료 손실에 저항하는 능력입니다., 연마, 또는 침식.

탄소강:

탄소강의 경도와 내마모성은 주로 탄소 함량과 열처리에 의해 결정됩니다..

• 저탄소 강은 비교적 부드럽고 내마모성이 좋지 않습니다..
• 중간 탄소 강은 중간 정도의 경도와 내마모성을 달성 할 수 있습니다, 특히 열처리 후에.
• 고 탄소 강은 열처리 될 수 있습니다 (담금질과 템퍼링) 매우 높은 수준의 경도와 우수한 내마모성을 달성하기 위해, 도구를 자르고 부품을 마모하기에 적합합니다. 탄화물의 존재 (다리 카바이드처럼, Fe₃c 또는 Cementite) 미세 구조에서 내마모성에 크게 기여합니다.

스테인레스 스틸:

스테인레스 스틸의 경도와 내마모성은 다양한 유형마다 크게 다릅니다.:

• 오스테 나이트 스테인리스 강 (예를 들어, 304, 316) 어닐링 된 상태에서는 상대적으로 부드럽지만 냉 작업으로 인해 크게 강화 될 수 있습니다. (변형 경화). 그들은 일반적으로 내마모성이 적당하지만 담즙으로 고통받을 수 있습니다. (슬라이딩 표면 사이의 접착으로 인한 마모 형태) 윤활없이 높은 하중.
• 페라이트 스테인레스 강은 또한 비교적 부드럽고 열처리에 의해 강화되지 않습니다.. 그들의 내마모성은 일반적으로 적당합니다.
• Martensitic Stainless Steels (예를 들어, 410, 420, 440기음) 열처리에 의해 경화되도록 특별히 설계되었습니다. 그들은 매우 높은 경도 수준을 달성 할 수 있습니다 (고 탄소 강과 비슷하거나 초과 할 수 있습니다) 우수한 내마모성을 나타냅니다, 특히 단단한 크롬 카바이드를 형성하는 더 높은 탄소 및 크롬 함량으로 등급.
• 이중 스테인레스 강은 일반적으로 강도가 높기 때문에 오스테 나이트 등급보다 경도가 높고 내마모성이 높습니다..
• 강수량 강화 (PH) 스테인레스 스틸은 또한 적절한 노화 처리 후 매우 높은 경도와 좋은 내마모성을 달성 할 수 있습니다..

경도 및 내마모성 요약:

비교할 때 탄소강 대 스테인레스 스틸 이 속성에 대해:

• 열처리 된 고 탄소 강과 열처리 된 마르텐 시트 스테인레스 스틸은 최고 수준의 경도와 내마모성을 달성 할 수 있습니다..
• 오스테 나이트 및 페라이트 스테인리스 강은 일반적으로 더 부드럽고 경화 된 탄소강 또는 마르텐 사이트 스테인레스 강보다 내마모성이 낮습니다., 크게 냉담하지 않는 한 (오스테 나이트).

3.3 강인함과 충격 저항

강인함은 에너지를 흡수하고 골절하기 전에 세밀하게 변형하는 재료의 능력입니다.. 충격 저항은 특히 갑자기 견딜 수있는 능력을 말합니다., 고급 로딩 (영향).

탄소강:

탄소강의 인성은 탄소 함량 및 경도와 반비례합니다..

• 저탄소 강은 일반적으로 매우 거칠고 연성입니다, 좋은 충격 저항을 나타냅니다, 특히 방과 온도가 높아집니다. 하지만, 그들은 매우 낮은 온도에서 부서지기 쉬울 수 있습니다 (연성 대 영국 전이 온도, DBTT).
• 중간 탄소 강은 합리적인 힘과 강인성의 균형을 제공합니다..
• 고 탄소 강, 특히 강화 될 때, 인성이 낮고 더 부서지기 쉽습니다, 그들이 충격 저항이 낮다는 것을 의미합니다.

열처리 (담금질 후 템퍼링처럼) 중간 및 고 탄소 강의 인성을 최적화하는 데 중요합니다..

스테인레스 스틸:

강인함은 스테인레스 스틸 유형에 따라 크게 다릅니다:

• 오스테 나이트 스테인리스 강 (예를 들어, 304, 316) 우수한 강인함과 충격 저항을 나타냅니다, 극저온 온도까지. 그것들은 일반적으로 연성 대 영국 전이를 나타내지 않습니다. 이것은 저온 응용에 이상적입니다.
• 페라이트 스테인리스 강은 일반적으로 오스테니틱보다 인성이 낮습니다, 특히 두꺼운 부분 또는 저온에서. 그들은 DBTT를 전시 할 수 있습니다. 중간 온도에 장기간 노출 된 후 일부 등급은 "475 ° C 손화"가 발생하기 쉽습니다..
• Martensitic Stainless Steels, 강도 수준으로 강화 될 때, 강인함이 낮고 제대로 템퍼링되지 않으면 매우 부서지기 쉬운 경향이 있습니다.. 템퍼링은 강인함을 향상 시키지만 종종 경도를 희생하면.
• 이중 스테인리스 강은 일반적으로 좋은 인성을 제공합니다, 종종 페라이트 등급보다 우수하고 동등한 강도 수준에서 Martensitic 등급보다 우수합니다., 일반적으로 매우 낮은 온도에서 오스테 나이트 등급만큼 높지는 않지만.
• pH 스테인리스 강은 고강도와 함께 좋은 인성을 얻을 수 있습니다., 특정 노화 치료에 따라.

인성 및 충격 저항에 대한 요약:

에서 탄소강 대 스테인레스 스틸 문맥:

• 오스테 나이트 스테인리스 강은 일반적으로 최상의 인성과 충격 저항의 조합을 제공합니다., 특히 저온에서.
• 저탄소 강은 또한 매우 힘들지만 DBTT에 의해 제한 될 수 있습니다..
• 고 탄소 강과 경화 된 마틴 시트 스테인리스 강은 인성이 낮은 경향이 있습니다..

3.4 인장 강도와 신장

인장강도 (최고의 인장 강도, UTS) 넥싱 앞에 늘어나거나 당기는 동안 재료가 견딜 수있는 최대 스트레스입니까?.

신장은 연성의 척도입니다, 파쇄 전에 물질이 세분화 될 수있는 양을 나타냅니다..

탄소강:

• 인장강도: 탄소 함량과 열처리에 따라 증가합니다 (중간 및 고 탄소 강의 경우).
  • 저탄소 강철: ~ 400-550 MPa (58-80 ksi)
  • 중간 탄소 강철 (어닐링): ~ 550-700 MPA (80-102 ksi); (열처리): 훨씬 높을 수 있습니다, 최대 1000+ MPa.
  • 고 탄소 강철 (열처리): 초과 할 수 있습니다 1500-2000 MPa (217-290 ksi) 특정 등급 및 치료법.
• 연장: 일반적으로 탄소 함량과 강도가 증가함에 따라 감소합니다. 저탄소 강은 매우 연성입니다 (예를 들어, 25-30% 연장), 강화 된 고 탄소 강은 신장이 매우 낮습니다 (<10%).

스테인레스 스틸:

• 인장강도:
  • 오스테나이트계 (예를 들어, 304 어닐링): ~ 515-620 MPa (75-90 ksi). 차가운 작업으로 크게 증가 할 수 있습니다 (예를 들어, 오버 1000 MPa).
  • 페라이트계 (예를 들어, 430 어닐링): ~ 450-520 MPa (65-75 ksi).
  • 마르텐사이트 (예를 들어, 410 열처리): ~ 500 MPa에서 Over까지 다양합니다 1300 MPa (73-190 ksi) 열처리에 따라. 440C는 훨씬 높을 수 있습니다.
  • 듀플렉스 (예를 들어, 2205): ~ 620-800 MPA (90-116 ksi) 또는 더 높습니다.
  • pH 강 (예를 들어, 17-4pH 열처리): 매우 높은 강점을 달성 할 수 있습니다, 예를 들어, 930-1310 MPa (135-190 ksi).
• 연장:
  • 오스테나이트계: 어닐링 된 상태에서 우수한 신장 (예를 들어, 40-60%), 냉 작업으로 감소합니다.
  • 페라이트계: 적당한 신장 (예를 들어, 20-30%).
  • 마르텐사이트: 신장이 낮습니다, 특히 강도 수준으로 강화 된 경우 (예를 들어, 10-20%).
  • 듀플렉스: 좋은 신장 (예를 들어, 25% 또는 그 이상).

인장 강도 및 신장에 대한 요약:

그만큼 탄소강 대 스테인레스 스틸 비교는 두 가지 모두에 대한 넓은 범위를 보여줍니다:

• 두 가족 모두 합금 및 열처리를 통해 매우 높은 인장 강도를 달성 할 수 있습니다. (고 탄소 강과 마르텐 사이트/pH 스테인레스 강).
• 저탄소 강과 어닐링 된 오스테 나이트 스테인리스 강은 최고의 연성을 제공합니다. (연장).
• 두 가지 강도 버전은 연성이 낮은 경향이 있습니다.

3.5 외관 및 표면 처리

미학과 표면 마감은 종종 중요한 고려 사항입니다, 특히 소비자 제품 또는 건축 응용 프로그램의 경우.

탄소강:

탄소강은 일반적으로 둔합니다, 원시 상태의 무광택 회색 모양. 표면 산화가 발생하기 쉽습니다 (녹슬) 보호받지 않은 경우, 대부분의 응용 분야에서는 미적으로 바람직하지 않습니다.
표면 처리: 외관을 개선하고 부식 보호를 제공합니다, 탄소강은 거의 항상 처리됩니다. 일반적인 치료에는 포함됩니다:

• 그림: 광범위한 색상과 마감.
• 분말 코팅: 내구성 있고 매력적인 마무리.
• 아연 도금: 부식 방지를위한 아연으로 코팅 (스팽글 또는 무광택 회색 모양이 발생합니다).
• 도금: 크롬과 같은 다른 금속으로 코팅 (장식 크롬), 니켈, 외관 및 보호를위한 카드뮴.
• 블링 또는 검은 색 산화물 코팅: 가벼운 부식성과 어두운 외관을 제공하는 화학 전환 코팅, 도구와 총기에 종종 사용됩니다.

스테인레스 스틸:

스테인레스 스틸은 매력적으로 유명합니다, 밝은, 그리고 현대적인 외관. 수동 크롬 산화물 층은 투명하다, 금속 광택을 보여줄 수 있습니다.
표면 마감: 스테인레스 스틸은 다양한 밀 마감 처리 또는 특정 미적 효과를 달성하기 위해 추가 가공 될 수 있습니다.:

• 밀 마무리 (예를 들어, 아니요. 1, 2비, 2디): 둔한 것에서 중간 정도의 반사로 다양합니다. 2B는 일반적인 일반 목적 냉담한 마감입니다.
• 세련된 마무리 (예를 들어, 아니요. 4, 아니요. 8 거울): 브러시 된 새틴 룩에서 다양 할 수 있습니다 (아니요. 4) 반사적 거울 마감 (아니요. 8). 이들은 기계적 마모에 의해 달성됩니다.
• 텍스처 마감: 장식 또는 기능적 목적으로 패턴을 엠보싱 또는 표면으로 롤링 할 수 있습니다. (예를 들어, 그립이 향상되었습니다, 눈부심을 줄였습니다).
• 컬러 스테인레스 스틸: 수동 층의 두께를 변경하는 화학적 또는 전기 화학 공정을 통해 달성, 간섭 색상 생성, 또는 PVD를 통해 (물리적 증기 증착) 코팅.

스테인레스 스틸은 일반적으로 부식 방지를 위해 페인팅 또는 코팅이 필요하지 않습니다., 이는 상당한 장기 유지 보수 이점이 될 수 있습니다. 고유 한 마감은 종종 선택의 주요 이유입니다..

외관 및 표면 처리에 대한 요약:

에서 탄소강 대 스테인레스 스틸 외관에 대한 비교:

• 스테인레스 스틸.
• 탄소강은 미학과 부식 방지에 대한 표면 처리가 필요합니다..

4. 부식 저항 비교: 탄소강과 스테인레스강 (심도있는)

부식 저항의 차이는 탄소강 대 스테인레스 스틸 더 자세한 검사를 보장하는 결정.

4.1 기본 부식 메커니즘

부식은 재료의 점진적인 파괴입니다 (일반적으로 금속) 환경과의 화학적 또는 전기 화학적 반응에 의해.

철강과 같은 철 기반 합금의 경우, 가장 일반적인 형태는 녹슬고 있습니다.

• 탄소강의 부식 (녹슬):
  탄소강이 산소와 수분을 모두 함유 한 환경에 노출 될 때 (공기 중 습도조차도), 전기 화학적 세포가 표면에 형성된다.
  1. 양극 반응: 철 (철) 원자는 전자를 잃습니다 (산화) 철 이온이되기 위해 (fe²⁺):
     Fe → fe²⁺ + 2e e
  2. 음극 반응: 산소 (오 ₂) 그리고 물 (h₂o) 표면 에이 전자를 받아들입니다 (줄이다):
     오 ₂ + 2h₂o + 4e → 4oho (중성 또는 알칼리성 조건에서)
     또는 o ₂ + 4h⁺ + 4e⁻ → 2h 2o (산성 조건에서)
  3. 녹의 형성: 철 이온 (fe²⁺) 그런 다음 수산화물 이온과 반응합니다 (오) 또한 다양한 수화 된 산화철을 형성하기 위해 산소로, 총체적으로 Rust로 알려져 있습니다. 일반적인 형태는 수산화 제 2 철입니다, 철(오)₃, 그런 다음 탈수를 fe₂o₃ · nh₂o로 데려옵니다.
     fe²⁺ + 2오 → Fe(오)₂ (세기 수산화물)
     4철(오)₂ + 오 ₂ + 2huit → 4fe(오)₃ (수산화 제 2 철 - 녹)
     탄소강에 형성된 녹 층은 일반적으로이다:

• 다공성: 그것은 수분과 산소가 기초 금속에 침투 할 수있게합니다..
• 비 부적용/벗겨지기: 쉽게 분리 할 수 ​​있습니다, 추가 부식에 신선한 금속을 노출시킵니다.
• 넉넉한: 녹은 원래 철보다 더 큰 부피를 차지합니다, 제한된 구조물에서 응력과 손상을 유발할 수 있습니다.

따라서, 탄소강의 부식은 금속이 보호되지 않는 한 자체 전파 공정입니다..

4.2 탄소강에 대한 반발 조치

부식에 대한 감수성으로 인해, 탄소강은 수분과 산소가있는 환경에서 사용될 때 거의 항상 보호 조치가 필요합니다..

일반적인 전략에는 포함됩니다:

1. 보호 코팅: 강철과 부식성 환경 사이에 물리적 장벽 만들기.
   • 페인트 및 유기농 코팅: 장벽을 제공하고 부식 억제제도 포함 할 수 있습니다. 좋은 접착력을 위해 적절한 표면 준비가 필요합니다. 손상과 풍화에 따라, 재현이 필요합니다.
   • 금속 코팅:
     • 아연 도금: 아연으로 코팅 (핫 다프 아연 도금 또는 전기 전환). 아연은 철보다 더 반응성입니다, 그래서 그것은 우선적으로 부식됩니다 (희생 보호 또는 음극 보호) 코팅이 긁히더라도.
     • 도금: 크롬과 같은 금속으로 코팅, 니켈, 주석, 또는 카드뮴. 일부는 장벽 보호 기능을 제공합니다, 기타 (니켈 위의 크롬처럼) 장식적이고 내마모성 표면을 제공하십시오.
   • 변환 코팅: 인산염 또는 검은 색 산화물 코팅과 같은 화학적 처리, 얇은 것을 만듭니다, 가벼운 부식 저항을 제공하고 페인트 접착력을 향상시키는 부착 층.
2. 합금 (저금리 강철): 구리와 같은 요소의 작은 추가, 크롬, 니켈, 그리고 인은보다 부착 된 녹 층을 형성하여 대기 부식 저항성을 약간 개선 할 수 있습니다. (예를 들어, Cor-Ten®과 같은 "풍화 강"). 하지만, 이들은 여전히 ​​스테인레스 강과 비슷하지 않습니다.
3. 음극 보호: 탄소강 구조를 전기 화학 세포의 음극으로 만들기.
   • 희생 양극: 더 반응성 금속을 부착합니다 (아연처럼, 마그네슘, 또는 알루미늄) 그 강철 대신 부식.
   • 감동적인 전류: 강철을 강제하여 외부 DC 전류를 적용하여 강철이 캐소드가되도록 강제.
     파이프 라인과 같은 큰 구조에 사용됩니다, 선박 선체, 그리고 저장 탱크.
4. 환경 통제: 환경을 덜 부식성으로 만들기 위해 환경을 수정합니다, 예를 들어, 제습, 폐쇄 시스템에서 부식 억제제 사용.

이러한 조치는 탄소강 사용의 비용과 복잡성을 추가하지만 허용 가능한 서비스 수명을 달성하는 데 종종 필요합니다..

4.3 스테인레스 스틸의 "자가 치유"수동 산화물 필름

형성:

스테인레스 스틸 (≥10.5% cr) 얇은 형태, 안정적인 크롬 산화물 (cr₂o₂) 산소에 노출 될 때 층 (공기 또는 물):
2Cr + 3/2 o₂ → cr₂o→
이 수동 필름은 두께가 1-5 나노 미터에 불과하지만 표면에 단단히 부착되어 추가 부식을 방지합니다..

주요 속성:

• 장벽 보호: 부식성 요소가 금속에 도달하는 것을 차단합니다.
• 화학적으로 안정: Cr₂o₂은 대부분의 환경에서 공격에 저항합니다.
• 자기 치유: 긁힌 경우, 층은 산소 존재를 즉시 개혁합니다.
• 투명한: 강철의 금속 광택이 유지 될 정도로 얇습니다.

수동성 향상 요인:

• 크롬: 더 Cr = 더 강한 필름.
• 몰리브덴 (모): 클로라이드에 대한 내성을 향상시킵니다 (예를 들어, ~에 316).
• 니켈 (~ 안에): 오스테 나이트를 안정화시키고 산에서 내식성을 향상시킵니다.
• 깨끗한 표면: 매끄러운, 오염 물질이없는 표면이 더 잘 수반됩니다.

제한 - 수동 층이 실패한 경우:

• 염화물 공격: 구덩이와 틈새 부식으로 이어집니다.
• 산을 감소시킵니다: 수동 층을 용해시킬 수 있습니다.
• 산소 결핍: 산소 없음 = 수동성 없음.
• 감작: 부적절한 열처리는 입자 경계에서 크롬 고갈을 유발합니다; 저탄소 또는 안정화 된 등급에 의해 완화됩니다 (예를 들어, 304엘, 316엘).

결론:

무적은 아니지만, 스테인레스 스틸의 자조 수동 영화는 우수합니다, 낮은 유지 보수 차단 저항-탄소강보다 가장 큰 장점 중 하나.

5. 탄소강과 스테인레스강: 가공 및 제조

화학 조성 및 미세 구조의 차이 탄소강 대 스테인레스 스틸 또한 일반적인 가공 및 제조 작업 중에 행동의 변화를 초래합니다..

5.1 절단, 형성, 그리고 용접

이들은 기본 제작 과정입니다, 그리고 강철 유형의 선택은 그들에게 큰 영향을 미칩니다.

절단:

• 탄소강:
  • 저탄소 강은 일반적으로 다양한 방법을 사용하여 절단하기 쉽습니다.: 전단, 제재, 플라즈마 절단, 산소 연료 절단 (불꽃 절단), 그리고 레이저 절단.
  • 중간 및 고 탄소 강은 탄소 함량이 증가함에 따라 절단하기가 더 어려워집니다.. 산소 연료 절단은 여전히 ​​효과적입니다, 그러나 균열을 방지하기 위해 더 높은 탄소 등급의 두꺼운 부분에 예열이 필요할 수 있습니다.. 가공 (제재, 갈기) 더 어려운 도구 재료와 느린 속도가 필요합니다.
• 스테인레스 스틸:
  • 오스테 나이트 스테인리스 강 (예를 들어, 304, 316) 탄소강에 비해 높은 작업 경화 속도와 열전도율이 낮은 것으로 알려져 있습니다.. 이것은 기계에 더 어려울 수 있습니다 (자르다, 송곳, 밀). 날카로운 도구가 필요합니다, 견고한 설정, 느린 속도, 더 높은 피드, 그리고 도구 마모 및 공작물 경화를 방지하기위한 우수한 윤활/냉각. 플라즈마 절단 및 레이저 절단이 효과적입니다. 산화 크롬은 공정에 필요한 산화를 방지하기 때문에 일반적으로 산소 연료 방법에 의해 절단되지 않습니다..
  • 페라이트 스테인리스 강은 일반적으로 오스테니틱보다 기계가 더 쉽습니다., 저탄소 강철에 더 가까운 행동으로, 그러나 다소 "구미"일 수 있습니다.
  • 어닐링 된 상태의 Martensitic Stainless Steel은 가공 가능합니다, 그러나 도전적 일 수 있습니다. 그들의 강화 된 상태에서, 가공하기가 매우 어렵고 일반적으로 연삭이 필요합니다..
  • 이중 스테인레스 스틸은 고강도와 작업장이 빠르게 있습니다, 오스테니틱보다 기계가 더 어려워집니다. 강력한 툴링과 최적화 된 매개 변수가 필요합니다.

형성 (굽힘, 그림, 스탬핑):

• 탄소강:
  • 저탄소 강은 탁월한 연성과 낮은 항복 강도로 인해 고도로 형성 가능합니다.. 그들은 갈라지지 않고 상당한 플라스틱 변형을 겪을 수 있습니다.
  • 중간 및 고 탄소 강은 형성성을 감소시켰다. 형성에는 종종 더 많은 힘이 필요합니다, 더 큰 굽힘 반경, 온도가 높거나 어닐링 된 상태에서 수행해야 할 수도 있습니다..
• 스테인레스 스틸:
  • 오스테 나이트 스테인리스 강은 높은 연성과 좋은 신장으로 인해 매우 형성 가능합니다., 일을하는 경향에도 불구하고. 작업 경화는 실제로 형성된 부분의 강도를 증가시키면서 일부 형성 작업에 도움이 될 수 있습니다.. 하지만, 또한 저탄소 강에 비해 고형 력이 필요할 수 있음을 의미합니다., 그리고 스프링 백은 더 두드러 질 수 있습니다.
  • 페라이트 스테인리스 강은 일반적으로 양호한 형성성을 갖는다, 저탄소 강철과 유사하거나 약간 작습니다, 그러나 오스테니 틱스에 비해 연성이 낮아서 제한 될 수 있습니다..
  • Martensitic Stainless 강은 형성성이 좋지 않습니다, 특히 강화 된 상태에서. 형성은 일반적으로 어닐링 된 상태에서 수행됩니다.
  • 이중 스테인리스 강은 오스테니트보다 강도가 높고 연성이 높습니다., 형성하기가 더 어려워집니다. 그들은 더 높은 형성력과 굽힘 반경에주의를 기울여야합니다..

용접:

전반적인 제조: 에서 탄소강 대 스테인레스 스틸 일반적인 제조에 대한 비교, 저탄소 강철은 종종 작업하기 가장 쉽고 저렴합니다.. 오스테 나이트 스테인리스 강, 형성 가능하고 용접 가능, 작업 경화와 같은 독특한 과제를 제시하고 다양한 기술과 소모품이 필요합니다..

5.2 열 처리 과정

열처리는 미세 구조를 변경하고 원하는 기계적 특성을 달성하기 위해 금속의 제어 가열 및 냉각을 포함합니다..

탄소강:

탄소강, 특히 중간 및 고 탄소 등급, 다양한 열처리에 반응이 높습니다:

• 가열 냉각: 강철을 부드럽게하기 위해 가열 및 느린 냉각, 연성 및 가공성을 향상시킵니다, 내부 스트레스를 완화합니다.
• 정상화: 임계 온도 및 공기 냉각 위에서 가열하여 곡물 구조를 정제하고 특성의 균일 성을 향상시킵니다..
• 경화 (담금질): 오스테니 화 온도로 가열 한 다음 빠르게 냉각됩니다 (담금질) 물 속, 기름, 또는 오스테 나이트를 마르텐 사이트로 변형시키는 공기, 매우 단단하고 부서지기 쉬운 단계. 충분한 탄소 함량이있는 강철 만 (일반적으로 >0.3%) 담금질로 인해 크게 강화 될 수 있습니다.
• 템퍼링: 담금질을 되찾았습니다 (강화) 중요한 범위 미만의 특정 온도로 강철, 한동안 보유, 그리고 냉각. 이것은 Brittleness를 줄입니다, 스트레스를 완화합니다, 강인함을 향상시킵니다, 일반적으로 경도와 힘이 약간 줄어 듭니다. 최종 특성은 템퍼링 온도에 의해 제어됩니다.
• 케이스 강화 (기화, 질화, 등.): 탄소 또는 질소를 저탄소강 부품의 표면으로 확산시켜 단단한 표면 경화 처리, 거친 코어를 유지하면서 내마모성 외부 케이스.

스테인레스 스틸:

열처리 반응은 다양한 유형의 스테인레스 스틸마다 크게 다릅니다.:

• 오스테 나이트 스테인리스 강: 열처리에 의해 경화 될 수 없습니다 (담금질 및 템퍼링) 그들의 오스테 나이트 구조는 안정적이기 때문입니다.
  • 가열 냉각 (솔루션 어닐링): 고온으로 가열 (예를 들어, 1000-1150° C 또는 1850-2100 ° F) 빠른 냉각 (두꺼운 부분의 물 담금질) 침전 된 탄화물을 용해시키고 완전히 오스테 나이트 구조를 보장합니다.. 이것은 재료를 부드럽게합니다, 차가운 작업으로 인한 스트레스를 완화합니다, 부식성을 극대화합니다.
  • 스트레스 해소: 낮은 온도에서 수행 할 수 있습니다, 그러나 비 L 또는 안정화되지 않은 등급의 감작을 피하기 위해주의가 필요합니다..
• 페라이트 스테인리스 강: 일반적으로 열처리에 의해 강하지 않습니다. 그들은 일반적으로 연성을 개선하고 스트레스를 완화하기 위해 어닐링됩니다.. 특정 온도 범위에서 보유하면 일부 등급은 취재로 고통받을 수 있습니다..
• Martensitic Stainless Steels: 열처리에 의해 경화되도록 특별히 설계되었습니다. 프로세스에는 포함됩니다:
  • 오스테니 화: 고온으로 가열되어 오스테 나이트를 형성합니다.
  • 담금질: 빠른 냉각 (기름이나 공기로, 등급에 따라) 오스테 나이트를 마르텐 사이트로 변형시킵니다.
  • 템퍼링: 원하는 경도의 균형을 달성하기 위해 특정 온도로 재가열, 힘, 그리고 인성.
• 이중 스테인리스 강: 일반적으로 용액-매개 및 켄칭 조건에 공급됩니다. 어닐링 치료 (예를 들어, 1020-1100° C 또는 1870-2010 ° F) 올바른 페라이트-오스테 나이트 상 균형을 달성하고 해로운 금속 간 위상을 용해시키는 데 중요합니다..
• 강수량 강화 (PH) 스테인레스강: 2 단계 열처리를 겪습니다:
  • 솔루션 처리 (가열 냉각): 오스테 나이트 어닐링과 유사합니다, 합금 요소를 견고한 용액에 넣습니다.
  • 노화 (석출경화): 적당한 온도로 재가열 (예를 들어, 480-620° C 또는 900-1150 ° F) 미세 금속 간 입자가 침전 될 수있는 특정 시간 동안, 힘과 경도가 크게 증가합니다.

그만큼 탄소강 대 스테인레스 스틸 비교는 많은 탄소강이 최종 특성에 대한 담금질과 템퍼링에 크게 의존한다는 것을 보여줍니다., 스테인레스 강의 열처리 접근법은 훨씬 더 다양합니다., 특정 미세 구조 유형에 맞게 조정되었습니다.

6. 탄소강과 스테인레스강: 응용분야

뚜렷한 속성 탄소강 대 스테인레스 스틸 자연스럽게 다른 응용 분야에서 호의를 얻습니다.. 선택은 성능 요구 사항에 의해 주도됩니다, 환경 조건, 장수 기대, 그리고 비용.

6.1 스테인레스 스틸의 적용 구역

스테인리스 스틸의 주요 장점 (우연한 저항)은 미적 매력과 함께 정착되어 있습니다, 위생 특성, 그리고 많은 등급의 좋은 힘, 광범위한 까다로운 애플리케이션에 적합합니다.:

식품 가공 및 요리:

• 장비: 탱크, vats, 관, 컨베이어, 식음료 식물의 준비 표면 (일반적으로 304L, 316l 위생 및 부식 저항의 경우).
• 조리기구와 칼: 냄비, 팬, 칼, 포크, 숟가락 (다양한 등급 304, 410, 420, 440기음).
• 주방 가전 제품: 싱크대, 식기 세척기 내부, 냉장고 문, 오븐.

의료 및 제약:

• 수술기구: 메스, 집게, 클램프 (Martensitic 등급과 같은 420, 440경도와 선명도에 대한 C; 316L과 같은 일부 오스테니틱).
• 의료 임플란트: 공동 교체 (엉덩이, 무릎), 뼈 나사, 치과 임플란트 (316LVM과 같은 생체 적합성 등급, 티타늄도 일반적입니다).
• 제약 장비: 선박, 관, 그리고 부식성 세정제에 대한 고순도와 저항이 필요한 구성 요소.

화학 및 석유 화학 산업:

• 탱크, 선박, 및 반응기: 부식성 화학 물질 저장 및 가공 (316엘, 이중 강철, 높은 합금 오스테니틱스).
• 배관 시스템: 부식성 유체 수송.
• 열교환 기: 부식 저항 및 열 전달이 필요한 경우.

건축 및 건설:

• 외부 클래딩 및 외관: 내구성과 미적 매력을 위해 (예를 들어, 304, 316).
• 지붕과 번쩍입니다: 오래 지속되고 부식 방지.
• 난간, 난간, 그리고 장식적인 트림: 현대적인 외관과 낮은 유지 보수.
• 구조적 구성요소: 부식성 환경 또는 고강도가 필요한 곳에서 (이중 강철, 일부 오스테 나이트 섹션).
• 콘크리트 강화 (철근): 고도로 부식성 환경의 구조를위한 스테인레스 스틸 철근 (예를 들어, 해안 지역의 다리) 녹 확장으로 인해 콘크리트 스펠링을 방지합니다.

자동차 및 운송:

• 배기 시스템: 촉매 변환기 쉘, 머플러, 테일 파이프 (페라이트 등급 409, 439; 더 높은 성능을위한 일부 오스테니틱).
• 연료 탱크와 라인: 부식 저항.
• 트림 및 장식 부분.
• 버스 및 기차의 구조 구성 요소.

항공우주:

• 고강도 구성 요소: 엔진 부품, 랜딩기어 구성품, 패스너 (pH 스테인리스 강, 일부 martensitic 등급).
• 유압 튜브 및 연료 라인.

해양 환경:

• 보트 피팅: 클리트, 난간, 프로펠러, 샤프트 (316엘, 우수한 염화물 내성을위한 이중 강철).
• 해외 석유 및 가스 플랫폼: 관, 구조적 구성 요소.

발전:

• 터빈 블레이드: (Martensitic 및 pH 등급).
• 열교환 기 튜브, 응축기 튜브.
• 원자력 발전소 성분.

펄프 및 제지 산업:

부식성 표백 화학 물질에 노출 된 장비.

6.2 탄소강의 적용 구역

탄소강, 좋은 기계적 특성으로 인해, 열처리를 통한 다양성, 탁월한 형성성 (저탄소 등급의 경우), 크게 저렴한 비용, 극단적 인 부식 저항이 주요 관심사가 아니거나 적절하게 보호 할 수있는 수많은 응용 분야의 수많은 응용 분야에 대한 주변 자료로 남아 있습니다..

건설 및 인프라:

• 구조 모양: I빔, H- 빔, 채널, 건물 프레임을위한 각도, 교량, 그리고 다른 구조 (일반적으로 낮은 탄소 강철 또는 중간 탄소 강).
• 강화 막대 (철근): 콘크리트 구조 (가혹한 환경에서는 스테인리스가 사용되지만).
• 관: 물을 위해, 가스, 및 오일 전송 (예를 들어, API 5L 등급).
• 시트 말뚝 박기 및 기초 파일.
• 지붕과 사이딩 (종종 코팅): 아연 도금 또는 페인트 강철 시트.

자동차 산업:

• 자동차 몸과 섀시: 스탬프 패널, 프레임 (저탄소 및 중간 탄소 강의 다양한 등급, 고강도 저 합금을 포함합니다 (HSLA) 미세 합금이있는 탄소강의 종류 인 강철).
• 엔진 구성 요소: 크랭크 샤프트, 커넥팅로드, 캠축 (중간 탄소, 단조 강).
• 기어와 샤프트: (중간 간 탄소 강, 종종 사례가 강화되거나 통과됩니다).
• 패스너: 볼트, 견과류, 나사.

기계 및 장비:

• 기계 프레임 및베이스.
• 기어, 샤프트, 커플 링, 문장 (종종 특수 탄소 또는 합금강).
• 도구: 수공구 (망치, 렌치-중간 탄소), 절단 도구 (훈련, 끌-고 탄소).
• 농업 장비: 쟁기, 해로우, 구조적 구성 요소.

에너지 부문:

• 파이프 라인: 석유 및 가스 운송의 경우 (언급했듯이).
• 저장 탱크: 기름을 위해, 가스, 그리고 물 (종종 내부 코팅 또는 음극 보호 기능).
• 파이프와 케이스 드릴.

철도 교통:

• 철도 트랙 (울타리): 고 탄소, 내마비 강철.
• 바퀴와 차축.
• 화물 차체.

조선 (선체 구조):

• 스테인리스는 피팅에 사용됩니다, 대부분의 대형 상업 선박의 주요 선체 구조는 탄소강으로 만들어집니다. (등급 A와 같은 다양한 등급의 해양 철강, AH36, D36) 비용과 용접성으로 인해, 광범위한 부식 보호 시스템.

제조 도구 및 다이:

• 고 탄소 강 (도구 강, 평범한 탄소 또는 합금 일 수 있습니다) 펀치에 사용됩니다, 죽는다, 금형, 그리고 높은 수준으로 강화 할 수있는 능력으로 인한 도구 절단.

그만큼 탄소강 대 스테인레스 스틸 응용 프로그램 비교는 비용과 강도가 1 차 동인이고 부식을 관리 할 수있는 경우 Carby Steel이 지배적임을 보여줍니다., ~하는 동안 스테인레스 스틸 부식 저항이있는 곳에 탁월합니다, 위생, 또는 특정 미학/고온 특성이 중요합니다.

7. 비용 분석 및 경제: 탄소강과 스테인레스강

경제적 측면은 탄소강 대 스테인레스 스틸 의사 결정 과정. 여기에는 초기 재료 비용뿐만 아니라 처리도 포함됩니다., 유지, 수명주기 비용.

7.1 원자재 비용 비교

탄소강:

일반적으로, 탄소강은 상당히 낮습니다 초기 구매 가격 단위 중량 당 (예를 들어, 파운드당 또는 킬로그램 당) 스테인레스 스틸과 비교합니다. 이것은 주로 때문입니다:

• 풍부한 원자재: 철과 탄소는 쉽게 구할 수 있으며 비교적 저렴합니다.
• 더 간단한 합금: 크롬과 같은 고가의 합금 요소가 필요하지 않습니다, 니켈, 또는 대량의 몰리브덴.
• 성숙한 생산 공정: 탄소강 생산은 매우 최적화되고 대규모 공정입니다..

스테인레스 스틸:

스테인레스 스틸은 본질적으로 더 비싸다:

• 합금 요소의 비용: 주요 비용 드라이버는 "스테인리스"특성을 제공하는 합금 요소입니다.:
  • 크롬 (Cr): 최저한의 10.5%, 종종 훨씬 높습니다.
  • 니켈 (~ 안에): 오스테 나이트 등급의 중요한 구성 요소 (좋다 304, 316), 그리고 니켈은 휘발성 시장 가격을 가진 비교적 비싼 금속입니다..
  • 몰리브덴 (모): 강화 된 부식 저항을 위해 추가되었습니다 (예를 들어, ~에 316), 또한 비용이 많이 드는 요소입니다.
  • 티타늄과 같은 다른 요소, 니오브, 등., 또한 비용에 추가하십시오.
• 더 복잡한 생산: 스테인레스 스틸의 제조 공정, 녹는 것을 포함하여, 정제 (예를 들어, 아르곤 산소 디카베이션 - aod), 정확한 구성을 제어합니다, 탄소강보다 더 복잡하고 에너지 집약적 일 수 있습니다..

7.2 처리 및 유지 보수 비용

초기 재료 비용은 경제 방정식의 일부일뿐입니다..

처리 비용 (제작):

• 탄소강:
  • 가공: 일반적으로 기계가 더 쉽고 빠릅니다, 툴링 비용과 노동 시간이 낮아집니다.
  • 용접: 저탄소강은 저렴한 소모품과 더 간단한 절차로 용접하기 쉽습니다.. 더 높은 탄소강은보다 전문화되어야합니다 (그리고 비용이 많이 듭니다) 용접 절차.
  • 형성: 저탄소 강철은 낮은 힘으로 쉽게 형성됩니다.
• 스테인레스 스틸:
  • 가공: 더 어려울 수 있습니다, 특히 오스테 나이트 및 이중 등급, 작업 경화 및 낮은 열전도율로 인해. 이것은 종종 가공 속도가 느리게 이어집니다, 도구 마모 증가, 그리고 더 높은 인건비.
  • 용접: 특수 필러 금속이 필요합니다, 종종 더 숙련 된 용접기, 열 입력의 신중한 제어. 가스 차폐 (예를 들어, Tig의 아르곤) 필수적입니다.
  • 형성: 오스테 나이트 등급은 형성 가능하지만 작업 경화로 인해 더 높은 힘이 필요합니다.. 다른 성적은 더 어려울 수 있습니다.
    전반적인, 스테인레스 스틸 성분의 제조 비용은 종종 동일한 탄소강 성분보다 높습니다..

유지 보수 비용:

이것은 어디에 있습니다 탄소강 대 스테인레스 스틸 비교는 종종 장기적으로 스테인레스 스틸을 선호하는 팁, 특히 부식성 환경에서.

• 탄소강:
  • 초기 보호 코팅이 필요합니다 (그림, 아연 도금).
  • 이 코팅은 유한 한 수명을 가지고 있으며 주기적으로 검사가 필요합니다., 수리하다, 부식을 방지하기 위해 구성 요소의 서비스 수명 내내 재현. 여기에는 노동이 포함됩니다, 재료, 그리고 잠재적으로 다운 타임.
  • 부식이 적절하게 관리되지 않은 경우, 구조적 무결성이 손상 될 수 있습니다, 비용이 많이 드는 수리 또는 교체로 이어집니다.
• 스테인레스 스틸:
  • 일반적으로 고유 수동 층으로 인해 부식 방지를 위해 최소한의 유지 보수가 필요합니다..
  • 외관을 유지합니다, 특히 표면 퇴적물이있는 환경에서, 정기적 인 청소가 필요할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 탄소강을 재조정하는 것보다 덜 자주 및 덜 집중적입니다..
  • 수동 필름의 "자기 치유"특성은 작은 흠집이 종종 부식 저항을 손상시키지 않는다는 것을 의미합니다..

이러한 유지 보수의 상당한 감소는 스테인레스 스틸로 상당한 장기 비용 절감을 초래할 수 있습니다..

7.3 수명주기 비용 (LCC) 그리고 재활용

진정한 경제 비교는 재료의 전체 수명주기를 고려해야합니다..

수명주기 비용 (LCC):

LCC 분석에 포함됩니다:

1. 초기 재료 비용
2. 제조 및 설치 비용
3. 운영 비용 (재료와 관련이있는 경우)
4. 의도 된 서비스 수명 동안 유지 보수 및 수리 비용
5. 수명이 끝날 때 폐기 또는 재활용 가치

LCC가 고려 될 때, 스테인레스 스틸은 종종 응용 분야에서 탄소강보다 더 경제적 일 수 있습니다.:

• 환경은 부식성입니다.
• 유지 보수 액세스는 어렵거나 비용이 많이 듭니다.
• 유지 보수를위한 다운 타임은 용납 할 수 없습니다.
• 긴 서비스 수명이 필요합니다.
• 스테인레스 스틸의 미적 가치와 청결은 중요합니다..
  스테인레스 스틸의 초기 비용이 높을수록 유지 보수 비용이 낮아지고 더 길어질 수 있습니다., 보다 안정적인 서비스 수명.

재활용:

탄소강과 스테인레스 스틸은 모두 재활용 가능한 재료입니다., 이것은 중요한 환경 및 경제적 이점입니다.

• 탄소강: 널리 재활용. 스틸 스크랩은 새로운 강철 생산의 주요 구성 요소입니다..
• 스테인레스 스틸: 또한 재활용 가능. 합금 요소 (크롬, 니켈, 몰리브덴) 스테인리스 스틸 스크랩에서는 가치가 있으며 새로운 스테인레스 스틸 또는 기타 합금 생산에서 회수 및 재사용 할 수 있습니다.. 이것은 1 차 생산에 비해 처녀 자원을 보존하고 에너지 소비를 줄이는 데 도움이됩니다.. 스테인레스 스틸 스크랩의 고유 한 값이 높다는 것은 종종 탄소 스틸 스크랩보다 더 나은 가격을 의미합니다..

재활용 성은 서비스 수명이 끝날 때 잔여 가치를 제공함으로써 두 재료의 LCC에 긍정적으로 기여합니다..

8. 재료 선택 안내서: 탄소강과 스테인레스강

선택 탄소강 대 스테인레스 스틸 체계적인 접근이 필요합니다, 응용 프로그램의 특정 요구와 각 자료의 속성을 고려.

이 섹션은이 선택 과정을 탐색하는 데 도움이되는 안내서를 제공합니다..

8.1 기능 요구 사항 분석

첫 번째 단계는 구성 요소 또는 구조의 기능적 요구 사항을 명확하게 정의하는 것입니다.:

기계적 부하 및 응력:

예상되는 인장은 무엇입니까?, 압축, 전단, 굽힘, 또는 비틀림 하중?

로드 정적 또는 동적입니다 (피로)?

예상되는 충격 부하입니다?

안내:

엔지니어는 열처리 된 고 탄소 강 또는 마르텐 시스트와 같은 고강도 스테인레스 강을 선택할 수 있습니다., PH, 또는 매우 높은 강도가 필요할 때 이중 등급.

중간 정도의 하중을 가진 일반적인 구조적 목적, 중간 탄소 강철 또는 일반적인 스테인레스 스틸 등급 304/316 (특히 차가운 일이있는 경우) 또는 6061-T6로 충분합니다.

강인성과 충격 저항이 중요하다면 중요합니다, 특히 저온에서, 오스테 나이트 스테인리스 강이 우수합니다.

저탄소 강도도 힘들다.

작동 온도:

구성 요소가 Ambient에서 작동합니까?, 높은, 또는 극저온 온도?

안내:

오스테 나이트 스테인리스 강은 극저온 온도에서 좋은 강도와 ​​탁월한 인성을 유지합니다..

일부 스테인레스 스틸 등급 (예를 들어, 304시간, 310, 321) 높은 온도에서 좋은 크리프 저항과 강도를 제공합니다.

탄소강은 저온에서 인성을 잃을 수 있습니다 (DBTT) 매우 높은 온도에서의 강도 (살금살금 기다).

특정 합금 탄소강은 고온 서비스에 사용됩니다 (예를 들어, 보일러 튜브).

마모 및 마모 저항:

구성 요소는 슬라이딩에 적용됩니다, 마찰, 또는 연마 입자?

안내:

내마모성이 높습니다, 많은 사람들이 열처리 고 탄소 강철 또는 경화 된 마틴 시트 스테인리스 스틸과 같은 440C를 선택합니다..

오스테 나이트 스테인리스 강은 쉽게 담을 수 있습니다; 마모가 우려되는 경우 표면 처리 또는 더 어려운 등급을 고려하십시오..

형성성 및 용접 성 요구 사항:

설계에는 광범위한 형성이 필요한 복잡한 모양이 포함됩니까??

구성 요소가 용접됩니다?

안내:

높은 형성성, 저탄소 강철 또는 어닐링 된 오스테 나이트 스테인리스 스틸 (304-O처럼) 훌륭합니다.

용접이 제조의 주요 부분 인 경우, 저탄소 강 및 오스테 나이트 스테인리스 강은 일반적으로 높은 탄소강 또는 마르텐 사이트 스테인리스 강보다 용접하기가 더 쉽습니다..

특정 등급의 용접성을 고려하십시오.

8.2 환경 및 안전 고려 사항

서비스 환경과 안전에 중요한 측면이 중요합니다:

부식성 환경:

환경의 본질은 무엇입니까? (예를 들어, 대기, 담수, 바닷물, 화학적 노출)?

안내:

이것은 스테인레스 스틸이 종종 기본 선택이됩니다..

가벼운 대기: 코팅이 우수한 탄소강으로는 충분할 수 있습니다. 304 더 나은 장수를위한 SS.

해양/클로라이드: 316 봄 여름 시즌, 이중 SS, 또는 더 높은 합금. 탄소강은 강력하고 지속적인 보호가 필요합니다.

화학적인: 특정 스테인레스 스틸 등급 (또는 다른 특수 합금) 화학 물질에 맞게 조정되었습니다.

위생 요구 사항:

식품 가공의 응용 프로그램입니다, 의료, 또는 청결과 비 반응성이 필수적인 제약 산업?

안내:

가장 선호하는 스테인레스 스틸, 특히 304L 및 316L과 같은 오스테 나이트 등급을 선호합니다., 다공성 표면, 쉬운 청소, 오염을 방지하는 부식 저항.

미적 요구 사항:

구성 요소의 시각적 모양이 중요합니다?

안내:

스테인레스 스틸은 광범위한 매력적이고 내구성있는 마감재를 제공합니다..

탄소강은 미학을위한 페인팅 또는 도금이 필요합니다.

자기적 성질:

응용 프로그램에는 비자 성 물질이 필요합니까?, 또는 자기 수용 가능/바람직합니다?

안내:

탄소강은 항상 자기입니다.

오스테 나이트 스테인레스 스틸 (어닐링) 비자 성입니다.

페라이트계, Martensitic, 이중 스테인레스 강은 자기입니다.

안전 중요성:

물질 실패의 결과는 무엇입니까? (예를 들어, 경제적 손실, 환경 손상, 부상, 생명의 상실)?

안내:

안전 과정 응용 프로그램 용, 엔지니어는 일반적으로보다 보수적 인 접근 방식을 취합니다, 종종 서비스 환경에서 더 높은 신뢰성과 예측 가능성을 제공하는 더 비싼 재료를 선택합니다..

부식이 카본 스틸의 고장 위험이라면 특정 스테인레스 스틸 등급에 기대어있을 수 있습니다..

8.3 포괄적 인 의사 결정 매트릭스: 탄소강과 스테인레스강

의사 결정 매트릭스는 체계적으로 옵션을 비교하는 데 도움이 될 수 있습니다.

아래 점수는 일반적입니다 (1 = 가난한, 5 = 우수합니다); 각 가족 내의 특정 성적은 더 세분화됩니다.

단순화 된 의사 결정 매트릭스 - 탄소강 대 스테인레스 스틸 (일반적인 비교)

올바른 선택 탄소강 대 스테인레스 스틸 딜레마는 물질 과학을 이해하는 것이 필요합니다, 응용 프로그램 요구, 그리고 경제 현실.

9. FAQ: 탄소강과 스테인레스강

Q1: 탄소강과 스테인레스 스틸의 주요 차이점은 무엇입니까??

에이: 주요 차이점은 크롬 함량입니다. 스테인리스 스틸은 적어도 10.5%, 부식에 저항하는 보호 산화 층을 형성합니다, 카본 스틸에는이 문제가없고 보호없이 녹슬 었습니다.

Q2: 스테인레스 스틸은 항상 탄소강보다 낫습니다?

에이: 스테인레스 스틸이 항상 더 나은 것은 아닙니다. 응용 프로그램에 따라 다릅니다.

그것은 탁월한 부식 저항과 미학을 제공합니다.

탄소강은 더 강할 수 있습니다, 더 세게, 가공 또는 용접이 쉽습니다, 일반적으로 저렴합니다.

최고의 자료는 특정 성능에 맞는 자료입니다., 내구성, 그리고 비용 요구.

Q3: 스테인레스 스틸이 탄소강보다 더 비싼 이유는 ​​무엇입니까??

에이: 스테인레스 스틸은 주로 크롬과 같은 비용이 많이 드는 합금 요소로 인해 더 비쌉니다., 니켈, 및 몰리브덴, 더 복잡한 제조 공정.

Q4: 스테인레스 스틸을 탄소강으로 용접 할 수 있습니까??

에이: 이종 금속 용접을 사용하여 스테인리스 스틸에 스테인리스 스틸을 용접하는 것은 특별한 관리가 필요합니다..

도전에는 열 팽창이 다릅니다, 탄소 이동, 그리고 잠재적 인 갈바니 부식.

필러 금속을 사용하여 309 또는 312 스테인레스 스틸은 재료 차이를 연결하는 데 도움이됩니다. 적절한 공동 설계와 기술이 필수적입니다.

10. 결론

비교 탄소강 대 스테인레스 스틸 두 가지 다재다능하지만 뚜렷한 철 합금 가족을 드러냅니다., 각각 고유 한 속성 프로파일이 있습니다, 장점, 그리고 한계.

탄소강, 탄소 함량으로 정의됩니다, 광범위한 기계적 특성을 제공합니다, 좋은 성형성 (특히 저탄소 등급), 우수한 용접성, 모두 비교적 낮은 초기 비용으로.

아킬레스의 발 뒤꿈치, 하지만, 부식에 대한 고유 한 감수성입니다, 대부분의 환경에서 보호 조치가 필요합니다.

스테인레스 스틸, 최소값으로 특징 지어집니다 10.5% 크롬 함량, 수동적 인 형성으로 인한 부식에 저항하는 놀라운 능력을 통해 주로 자신을 구별합니다., 자가 치유 크롬 산화물 층.

이 너머, 스테인레스 스틸의 다른 가족 - 오스테 나이트, 페라이트, Martensitic, 이중, 및 pH- 광범위한 기계적 특성을 제공합니다, 탁월한 강인함과 연성에서 극도의 경도와 힘에 이르기까지, 매력적인 미학과 함께.

이 강화 된 특성, 하지만, 초기 재료 비용이 더 높고 종종 더 전문화 된 제작 기술이 포함됩니다..

사이의 결정 탄소강 대 스테인레스 스틸 하나는 다른 사람보다 보편적으로 우월한 문제가 아닙니다..

대신에, 선택은 특정 응용 프로그램의 요구 사항에 대한 철저한 분석에 따라 다릅니다..