Anglies plienas vs nerūdijantis plienas

1836 Peržiūros 2025-05-09 15:34:51

Supratimas Anglies plienas ir nerūdijantis plienas charakteristikos, privalumų, ir kiekvieno apribojimai yra svarbiausi inžinieriams, Dizaineriai, Gamintojai, Ir visi, dalyvaujantys medžiagų atrankoje.

Tinkamo tipo plieno pasirinkimas gali turėti didelę įtaką projekto našumui, ilgaamžiškumas, kaina, ir saugumą.

Šis galutinis vadovas gilinasi į palyginimą Anglies plienas ir nerūdijantis plienas, Pateikiant išsamų supratimą, kad suteiktumėte galimybę priimti pagrįstus sprendimus.

1. Įvadas

Plienas siūlo universalumą, nes legiruoti elementai ir terminas gali jį pritaikyti tam tikroms savybėms.

Šis prisitaikymas paskatino įvairią plienų šeimą, kiekvienas tinka skirtingai aplinkai ir įtempiams.

Tarp jų, Skirtumas tarp anglies plieno ir nerūdijančio plieno yra vienas iš labiausiai paplitusių inžinieriaus aspektų.

1.1 Anglies plieno svarba ir nerūdijančio plieno palyginimas

Pasirinkimas tarp Anglies plienas ir nerūdijantis plienas nėra vien tik akademinė pratimas.

Tai turi didelę praktinę reikšmę.

Šie du plieno tipai siūlo žymiai skirtingus našumo profilius, ypač susijęs:

• Atsparumas korozijai: Tai dažnai yra pagrindinis skirtumas, su nerūdijančio plieno, pasižyminčio dideliu atsparumu rūdims ir kitoms korozijos formoms.
• Mechaninės savybės: Jėga, kietumas, kietumas, ir lankstumas gali labai skirtis.
• Kaina: Anglies plienas paprastai yra pigesnis iš anksto, Tačiau nerūdijantis plienas gali pasiūlyti geresnę ilgalaikę vertę dėl jo patvarumo.
• Estetika: Nerūdijantis plienas dažnai pasirenkamas švarai, Šiuolaikinė išvaizda.
• Gaminimas ir apdirbimas: Kompozicijos skirtumai daro įtaką tam, kaip lengvai galima supjaustyti šiuos plienus, suformuota, ir suvirintas.

Netinkamas pasirinkimas gali sukelti priešlaikinį komponentų gedimą, padidėjusios priežiūros išlaidos, Saugos pavojai, arba be reikalo brangus produktas.

Todėl, Norint optimizuoti bet kurios programos medžiagų pasirinkimą optimizuoti, labai svarbu išsamiai suprasti anglies plieno ir nerūdijančio plieno diskusijas, Nuo kasdienių stalo įrankių ir statybinių sijų iki aukštųjų technologijų kosmoso komponentų ir medicininių implantų.

2. Pagrindinės sąvokos ir klasifikacijos

Efektyviai palyginti Anglies plienas ir nerūdijantis plienas, Pirmiausia turime nustatyti aiškų supratimą apie tai, kas apibrėžia kiekvieną medžiagą, jų pagrindinės kompozicijos, ir jų pirminės klasifikacijos.

2.1 Anglies plienas

Daugelis mano, kad anglies plienas yra plačiausiai naudojama inžinerinė medžiaga, nes ji siūlo puikias mechanines savybes už santykinai mažą kainą.

Jo apibūdinimas yra jos priklausomybė nuo anglies, kaip pagrindinio lydinio elemento, turinčio įtakos jo savybėms.

Apibrėžimas:

Anglies plienas yra geležies ir anglies lydinys, kur anglis yra pagrindinis intersticinis lydinio elementas, padidinantis gryno geležies stiprumą ir kietumą. Kiti legiruoti elementai paprastai būna nedideliais kiekiais, Dažnai kaip plieno gamybos proceso likučiai arba tyčia pridedami nedideliais kiekiais, kad būtų galima patikslinti savybes, Bet jie reikšmingai nepakeičia jo pagrindinio pobūdžio kaip anglies plieno.

Sudėtis:

Amerikos geležies ir plieno institutas (AISI) apibrėžia anglies plieną kaip plieną, kuriame:

1. Standartai nereikalauja minimalaus chromo turinio, kobalto, Kolumbium (niobis), molibdenas, nikelio, titano, volframas, vanadis, cirkonis, ar bet kuris kitas elementas, pridėtas tam tikram lydinio efektui.
2. Nurodytas vario minimumas neviršija 0.40 procentas.
3. Arba maksimalus bet kurio iš šių elementų turinys neviršija nurodytų procentų: mangano 1.65, silicio 0.60, vario 0.60.

Pagrindinis elementas yra anglies (C), su tipiniu turiniu nuo pėdsakų iki maždaug iki maždaug 2.11% pagal svorį.

Už šio anglies kiekio, Lydinys paprastai klasifikuojamas kaip ketaus.

• Manganas (Mn): Paprastai būna 1.65%. Tai prisideda prie stiprybės ir kietumo, veikia kaip deoksidatorius ir desulfurizeris, ir pagerina karštą darbingumą.
• Silicis (Ir): Paprastai iki 0.60%. Jis veikia kaip deoksidatorius ir šiek tiek padidina stiprumą.
• Siera (S) ir fosforas (P): Paprastai tai laikomos priemaišomis. Siera gali sukelti trapumą aukštoje temperatūroje (Karštas trumpumas), tuo tarpu fosforas gali sukelti trapumą žemoje temperatūroje (šaltas trumpumas). Jų lygis paprastai yra žemas (pvz., <0.05%).

Anglies plieno rūšys:

Anglies plienai pirmiausia klasifikuojami atsižvelgiant į jų anglies kiekį, nes tai daro didelę įtaką jų mechaninėms savybėms:

1. Mažai anglies išskiriantis plienas (Švelnus plienas):
   • Anglies kiekis: Paprastai yra iki 0.25% – 0.30% anglies (pvz., AISI 1005 į 1025).
   • Savybės: Santykinai minkštas, plastiškas, ir lengvai apdirbami, suformuota, ir suvirintas. Mažesnis tempimo stiprumas, palyginti su aukštesniu anglies plienu. Pigiausias tipas.
   • Mikrostruktūra: Daugiausia feritas su kokiu nors perlitu.
   • Programos: Automobilių kėbulo plokštės, struktūrinės formos (I-sijos, kanalai), vamzdžiai, Statybos komponentai, Maisto skardinės, ir bendras lakštinio metalo darbas.
2. Vidutinio anglies plieno:
   • Anglies kiekis: Paprastai svyruoja nuo 0.25% – 0.30% į 0.55% – 0.60% anglies (pvz., AISI 1030 į 1055).
   • Savybės: Siūlo gerą jėgos pusiausvyrą, kietumas, kietumas, ir lankstumas. Reaguoja į terminį apdorojimą (gesinimas ir grūdinimas) Norėdami dar labiau sustiprinti mechanines savybes. Sunkiau susiformuoti, suvirinti, ir supjaustytas nei mažai anglies dioksidoninis plienas.
   • Mikrostruktūra: Padidėjusi perlito dalis, palyginti su mažai anglies dioksidoniniu plienu.
   • Programos: Pavaros, velenai, ašys, alkūniniai velenai, movos, Geležinkelio bėgiai, Mašinų dalys, ir komponentai, reikalaujantys didesnio stiprumo ir atsparumo dilimui.
3. Daug anglies turintis plienas (Anglies įrankių plienas):
   • Anglies kiekis: Paprastai svyruoja nuo 0.55% – 0.60% į 1.00% – 1.50% anglies (pvz., AISI 1060 į 1095). Kai kurios klasifikacijos gali tai padidinti iki ~ 2,1%.
   • Savybės: Labai sunku, stiprus, ir po terminio apdorojimo turi gerą atsparumą dėvėjimui. Tačiau, Tai mažiau lankstus ir griežtesnis (labiau trapūs) nei apatiniai anglies plienai. Sunkiau suvirinti ir mašiną.
   • Mikrostruktūra: Daugiausia perlitas ir cementitas.
   • Programos: Pjovimo įrankiai (kaltai, grąžtai), spyruoklės, Didelio stiprumo laidai, štampai, miršta, ir programos, kai pirminiai reikalavimai yra nepaprastas kietumas ir atsparumas dilimui.
4. Ypač aukšto anglies plienas:
   • Anglies kiekis: Maždaug 1.25% į 2.0% anglies.
   • Savybės: Gali būti sušvelnintas iki didelio kietumo. Naudojamas specializuoti, ne pramoniniai tikslai, tokie kaip peiliai, ašys, ar štampai.

Ši klasifikacija, pagrįsta anglies kiekiu Anglies plienas ir nerūdijantis plienas palyginimas, nes jis nustato pradines anglies plienų savybes.

2.2 Nerūdijantis plienas

Nerūdijantis plienas išsiskiria iš daugelio anglies plieno už išskirtinį atsparumą korozijai.

Ši savybė atsiranda dėl jos specifinės lydinio kompozicijos.

Apibrėžimas:

Nerūdijantis plienas yra geležies lydinys, kuriame yra mažiausiai 10.5% chromo (Kr) pagal masę.

Chromas sudaro pasyvų, Savarankiškas oksido sluoksnis ant plieno paviršiaus, kuris apsaugo jį nuo korozijos ir dažymo.

Būtent šis chromo kiekis pirmiausia išskiria nerūdijantį plieną iš kitų plienų.

Sudėtis:

Be geležies ir apibrėžiančio chromo, Nerūdijančiuose plienuose gali būti įvairių kitų lydinių elementų, stiprumo, ir atsparumas korozijai tam tikroje aplinkoje.

• Chromas (Kr): Esminis elementas, minimalus 10.5%. Didesnis chromo kiekis paprastai pagerina atsparumą korozijai.
• Nikelis (Į): Dažnai pridedama, kad stabilizuotų austenitinę struktūrą (Žr. Tipus žemiau), kuris pagerina lankstumą, kietumas, ir suvirinamumas. Taip pat padidina atsparumą korozijai tam tikroje aplinkoje.
• Molibdenas (Mo): Pagerina atsparumą duobėms ir plyšių korozijai, ypač chlorido turinčioje aplinkoje (kaip jūros vanduo). Taip pat padidėja stiprumas esant pakilusiai temperatūrai.
• Manganas (Mn): Gali būti naudojamas kaip austenito stabilizatorius (iš dalies keičiant nikelį kai kuriuose klasėse) ir pagerina jėgą ir karštą darbingumą.
• Silicis (Ir): Veikia kaip deoksidizatorius ir pagerina atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje.
• Anglies (C): Nerūdijantis plienas, Tačiau jo turinys dažnai kruopščiai kontroliuojamas. „Austenitic“ ir feritų klasėse, Paprastai pirmenybė teikiama mažesnei anglį, kad būtų išvengta sensibilizacijos (Chromo karbido krituliai, mažinant atsparumą korozijai). Martensitic klasėse, Kietumui reikalinga aukštesnė anglis.
• Azotas (N): Padidina stiprumą ir atsparumą korozijai, ir stabilizuoja austenitinę struktūrą.
• Kiti elementai: Titanas (Iš), Niobium (Nb), Varis (Cu), Siera (S) (Kai kuriose klasėse pagerėjo apdirbamumas), Selenas (Su), Aliuminis (Al), ir tt, Galima pridėti konkrečiais tikslais.

Nerūdijančio plieno rūšis:

Nerūdijantys plienai pirmiausia klasifikuojami pagal jų metalurginę mikrostruktūrą, kurį lemia jų cheminė sudėtis (Ypač chromas, nikelio, ir anglies kiekis):

Austenitinis nerūdijantis plienas:

Aukštas chromo ir nikelio, Siūlo puikų atsparumą korozijai, formuojamumas, ir suvirinamumas.

Dažniausiai naudojamas maisto perdirbimo srityje, medicinos prietaisai, ir architektūrinės programos. Nėra sukietėjęs termiškai apdorojant.

Feritiniai nerūdijantys plienai:

Turi aukštesnį chromą su mažai nikelio arba jo nėra. Ekonomiškiau, magnetinis, ir vidutiniškai atspari korozijai.

Paprastai naudojamos automobilių išmetimo sistemose ir buitiniuose prietaisuose. Ne šilumą gydo kietėjant.

Martensititiniai nerūdijantys plienai:

Didesnis anglies kiekis leidžia sukietėti termiškai apdorojant. Žinomas dėl didelio kietumo ir jėgos.

Naudojamas peiliuose, vožtuvai, ir mechaninės dalys.

Dupleksinis nerūdijantis plienas:

Sujunkite austenitinius ir feritas struktūras, užtikrinantis aukštą stiprumą ir puikų atsparumą korozijai.

Idealiai tinka tokioms aplinkoms kaip jūrinėms aplinkoms, cheminis apdorojimas, ir vamzdynų sistemos.

Kritulių kankinimas (PH) Nerūdijantis plienas:

Gali pasiekti labai didelį stiprumą per terminį apdorojimą, išlaikant gerą atsparumą korozijai.

Dažni aviacijos ir kosmoso ir didelio stiprumo mechaniniai komponentai.

Suprasti šias esmines klasifikacijas labai svarbu įvertinti niuansus Anglies plienas ir nerūdijantis plienas palyginimas.

Bent jau 10.5% Nerūdijančio plieno chromas yra kertinis jo apibrėžimo charakteristikos akmuo: atsparumas korozijai.

3. Pagrindinių veiklos skirtumų analizė: Anglies plienas vs nerūdijantis plienas

Sprendimas naudoti Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Dažnai priklauso nuo išsamų jų pagrindinių veiklos charakteristikų palyginimą.

Tuo tarpu abu yra geležies pagrindu, Jų skirtingos kompozicijos lemia reikšmingus variantus, kaip jie elgiasi įvairiomis sąlygomis.

3.1 Atsparumas korozijai

Tai, be abejo, yra pats reikšmingiausias ir gerai žinomas skirtumas Anglies plienas ir nerūdijantis plienas diskusijos.

Anglies plienas:

Anglies plienas turi prastą atsparumą korozijai.

Kai veikiama drėgmės ir deguonies, Geležis anglies pliene lengvai oksiduoja, kad susidarytų geležies oksidas, Paprastai žinomas kaip rūdis.

Šis rūdžių sluoksnis paprastai yra porėtas ir pleiskanojęs, nesiūlo apsaugoti nuo pagrindinio metalo, leidžiant tęsti koroziją, potencialiai sukelia struktūrinį nepakankamumą.

Korozijos greitis priklauso nuo aplinkos veiksnių, tokių kaip drėgmė, temperatūros, druskų buvimas (pvz., pakrančių teritorijose arba druskos druskos), ir teršalai (pvz., Sieros junginiai).

Norėdami užkirsti kelią korozijai ar sulėtinti, Anglies plienas beveik visada reikalauja apsauginės dangos (pvz., dažyti, galvanizavimas, dengimas) ar kitos korozijos kontrolės priemonės (pvz., Katodinė apsauga).

 

Nerūdijantis plienas:

Nerūdijantis plienas, Dėl savo minimalaus 10.5% Chromo kiekis, Parodytas puikus atsparumas korozijai.

Chromas reaguoja su deguonimi aplinkoje, kad sudarytų labai ploną, atkaklus, skaidrus, ir savarankiškai pataręs pasyvus chromo oksido sluoksnis (Cr₂o₃) ant paviršiaus.

Šis pasyvus sluoksnis veikia kaip barjeras, Užkirsti kelią tolesnei oksidacijai ir apatinės geležies korozijai.

Jei paviršius yra subraižytas arba pažeistas, Chromas greitai reaguoja su deguonimi, kad reformuotų šį apsauginį sluoksnį, reiškinys, dažnai vadinamas „savigyda“.

Nerūdijančio plieno atsparumo korozijai laipsnis skiriasi priklausomai nuo specifinės lydinio sudėties:

• Didesnis chromo kiekis paprastai pagerina atsparumą korozijai.
• Nikelis sustiprina bendrą atsparumą korozijai ir atsparumui tam tikroms rūgštims.
• Molibdenas žymiai pagerina atsparumą duobėms ir plyšio korozijai, ypač aplinkoje, kurioje gausu chlorido.

Austenitinis nerūdijantis plienas (kaip 304 ir 316) Paprastai siūlo geriausią atsparumą korozijai visapusiškai.

Ferito pažymiai taip pat siūlo gerą pasipriešinimą, o martensititiniai pažymiai, Dėl didesnio anglies kiekio ir skirtingos mikrostruktūros, paprastai yra mažiau atsparios korozijai nei austenitics ar feritics, kurių chromo lygis yra panašus.

Dupleksinis nerūdijantis plienas suteikia puikų atsparumą konkrečioms korozijos formoms, tokioms.

Atsparumo korozijai santrauka: Į Anglies plienas ir nerūdijantis plienas palyginimas, Nerūdijantis plienas yra aiškus įgimto atsparumo korozijai nugalėtojas.

3.2 Kietumas ir atsparumas dėvėjimams

Kietumas yra medžiagos atsparumas lokalizuotai plastinei deformacijai, tokių kaip įdubimas ar įbrėžimas.

Atsparumas dėvėjimams yra jo sugebėjimas atsispirti žaloms ir medžiagų praradimui dėl trinties, dilimas, arba erozija.

Anglies plienas:

Anglies plieno atsparumą ir susidėvėjimą pirmiausia lemia jo anglies kiekis ir terminis apdorojimas.

• Mažų anglies plienai yra santykinai minkšti ir turi prastą atsparumą dėvėjimams.
• Vidutinio anglies plienai gali pasiekti vidutinį kietumą ir atsparumą susidėvėjimui, ypač po terminio apdorojimo.
• Aukštų anglies plienai gali būti apdoroti šilumu (gesinta ir grūdinta) pasiekti labai aukštą kietumo lygį ir puikų atsparumą dėvėjimams, Padaryti juos tinkamus pjovimo įrankiams ir dėvėti dalis. Karbidų buvimas (kaip geležinis karbidas, Fe₃c arba cementitas) mikrostruktūroje žymiai prisideda nuo atsparumo dėvėjimui.

Nerūdijantis plienas:

Nerūdijančio plieno atsparumas ir drabužiai labai skiriasi įvairių tipų:

• Austenitinis nerūdijantis plienas (pvz., 304, 316) yra palyginti minkšti savo atkaitinta būkle, tačiau gali būti žymiai sukietėję atliekant šaltą veikimą (deformacijos sukietėjimas). Paprastai jie turi vidutinio sunkumo atsparumą dėvėjimams, tačiau gali kentėti nuo galų (Susidėvėjimo forma, kurią sukelia sukibimas tarp stumdomų paviršių) esant didelėms apkrovoms be tepimo.
• Feritiniai nerūdijantys plienai taip pat yra palyginti minkšti ir nėra sukietėję termiškai apdoroti. Jų atsparumas dėvėjimams paprastai yra vidutinio sunkumo.
• Martensititiniai nerūdijantys plienai (pvz., 410, 420, 440C) yra specialiai suprojektuoti taip, kad juos užkietėtų termiškai apdorojimas. Jie gali pasiekti labai aukštą kietumo lygį (palyginamas su aukšto anglies plienais ar net viršijančiais) ir pasižymi puikiu atsparumu dėvėjimui, ypač pažymiai, turintys didesnį anglies ir chromo kiekį, kuris sudaro kietus chromo karbidus.
• Dvipusis nerūdijantis plienas paprastai turi didesnį kietumą ir geresnį atsparumą dėvėjimams nei austenitiniai laipsniai dėl didesnio jų stiprumo.
• Kritulių kankinimas (PH) Nerūdijantys plienai taip pat gali pasiekti labai didelį kietumą ir gerą atsparumą dėvėjimui po tinkamo senėjimo procedūrų.

Kietumo ir atsparumo susidėvėjimo santrauka:

Lyginant Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Šioms savybėms:

• Šilumos apdoroti aukšto anglies plienai ir termiškai apdoroti martensitiniai nerūdijantys pliti.
• Austenitiniai ir feritiniai nerūdijantys plienai paprastai yra minkštesni ir turi mažesnį atsparumą dilimui nei sukietėjus, nebent žymiai šaltai dirbtų (Austenitinis).

3.3 Tvirtumas ir atsparumas smūgiams

Tvirtumas yra medžiagos sugebėjimas absorbuoti energiją ir prieš ardant plastinę deformaciją. Poveikio pasipriešinimas konkrečiai reiškia jo sugebėjimą atlaikyti staigų, Aukštos kokybės apkrova (poveikis).

Anglies plienas:

Anglies plieno tvirtumas yra atvirkščiai susijęs su jo anglies kiekiu ir kietumu.

• Mažų anglies plienai paprastai yra labai kietos ir lankstūs, Parodytas geras atsparumas smūgiams, ypač kambaryje ir pakilusi temperatūra. Tačiau, Jie gali tapti trapūs labai žemoje temperatūroje (Kariuomenės iki mažosios pereinamosios temperatūros, DBTT).
• Vidutinių anglies plienai siūlo pagrįstą stiprybės ir tvirtumo pusiausvyrą.
• Aukštos anglies plienai, ypač kai sukietėjo, turi mažesnį kietumą ir yra trapesni, Reiškia, jie turi mažesnį atsparumą smūgiui.

Terminis apdorojimas (kaip grūdinimas po gesinimo) yra labai svarbus norint optimizuoti vidutinio ir anglies plieno kietumą.

Nerūdijantis plienas:

Kietumas labai skiriasi nuo nerūdijančio plieno tipo:

• Austenitinis nerūdijantis plienas (pvz., 304, 316) Parodykite puikų atsparumą ir smūgį, net iki kriogeninės temperatūros. Paprastai jie neparodo kaliojo iki mažo perėjimo. Tai daro juos idealiais žemos temperatūros programomis.
• Feritiniai nerūdijantys plienai paprastai turi mažesnį kietumą nei austenitics, ypač storesnėse dalyse arba esant žemai temperatūrai. Jie gali parodyti DBTT. Kai kurios rūšys yra linkusios į „475 ° C įkyrią“ po ilgo tarpinės temperatūros poveikio.
• Martensititiniai nerūdijantys plienai, Kai sukietėjo iki aukšto stiprumo lygio, paprastai turi mažesnį kietumą ir gali būti gana trapūs, jei ne tinkamai grūdinami. Grūdinimas pagerina tvirtumą, tačiau dažnai tam tikro kietumo sąskaita.
• Dupleksinis nerūdijantis plienas paprastai siūlo gerą tvirtumą, Dažnai pranašesni už ferito pažymius ir geriau nei martensititiniai pažymiai, lygiaverčiais stiprumo lygiais, nors paprastai ne taip aukšta, kaip austenitinių rūšių labai žemoje temperatūroje.
• Nerūdijantys pH gali pasiekti gerą tvirtumą ir didelį stiprumą, priklausomai nuo konkretaus senėjimo gydymo.

Atsparumo ir smūgio atsparumo santrauka:

Į Anglies plienas ir nerūdijantis plienas kontekstas:

• Austenitiniai nerūdijantys plienai paprastai siūlo geriausią atsparumo kietumo ir smūgio derinį, ypač žemoje temperatūroje.
• Mažų anglies plienai taip pat yra labai sunkūs, tačiau juos gali apriboti jų DBTT.
• Aukštų anglies plienai ir sukietėjus.

3.4 Tempimo stiprumas ir pailgėjimas

Tempimo stiprumas (Didžiausia tempimo jėga, UTS) yra maksimalus stresas, kurį medžiaga gali atlaikyti tempiant ar ištraukiama prieš nemokant.

Pailgėjimas yra lankstumo matas, Atspindi, kiek medžiaga gali deformuoti plastiškai prieš lūžus.

Anglies plienas:

• Tempimo stiprumas: Padidėja su anglies kiekiu ir termiškai apdorojant (Vidutinio ir anglies plienams).
  • Mažai anglies plienas: ~ 400–550 MPa (58-80 ksi)
  • Vidutinio anglies plienas (atkaitintas): ~ 550–700 MPa (80-102 ksi); (termiškai apdorotas): gali būti daug aukštesnis, iki 1000+ MPa.
  • Aukštų anglies plienas (termiškai apdorotas): Gali viršyti 1500-2000 MPa (217-290 ksi) tam tikroms klasėms ir gydymui.
• Pailgėjimas: Paprastai mažėja, didėjant anglies kiekiui ir stiprumui. Mažos anglies plienai yra labai lankstūs (pvz., 25-30% pailgėjimas), Nors sukietėjus (<10%).

Nerūdijantis plienas:

• Tempimo stiprumas:
  • Austenitinė (pvz., 304 atkaitintas): ~ 515–620 MPa (75-90 ksi). Gali būti žymiai padidėjęs dirbant šaltuoju darbu (pvz., į viršų 1000 MPa).
  • Feritinis (pvz., 430 atkaitintas): ~ 450–520 MPa (65-75 ksi).
  • Martensitinis (pvz., 410 termiškai apdorotas): Gali svyruoti nuo ~ 500 MPa iki daugiau 1300 MPa (73-190 ksi) priklausomai nuo terminio apdorojimo. 440C gali būti dar aukštesnis.
  • Dvipusis (pvz., 2205): ~ 620–800 MPa (90-116 ksi) arba aukštesnė.
  • PH plienai (pvz., 17-4PH terminas apdorotas): Gali pasiekti labai dideles stipriąsias puses, pvz., 930-1310 MPa (135-190 ksi).
• Pailgėjimas:
  • Austenitinė: Puikus pailgėjimas atkaitintoje būsenoje (pvz., 40-60%), mažėja atliekant šaltą darbą.
  • Feritinis: Vidutinis pailgėjimas (pvz., 20-30%).
  • Martensitinis: Apatinis pailgėjimas, ypač kai sukietėja iki aukšto stiprumo lygio (pvz., 10-20%).
  • Dvipusis: Geras pailgėjimas (pvz., 25% ar daugiau).

Tempimo stiprumo ir pailgėjimo santrauka:

The Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Palyginimas rodo platų abiejų asortimentą:

• Abi šeimos gali pasiekti labai didelę tempimo stiprumą, naudodamos lydinius ir terminius apdorojimus (Aukštų anglies plienai ir martensititiniai/pH nerūdijantys plienai).
• Mažų anglies plienai ir atkaitintas austenitinis nerūdijantis plienas siūlo geriausią elastingumą (pailgėjimas).
• Abiejų stiprių versijų versijos paprastai turi mažesnį lankstumą.

3.5 Išvaizda ir paviršiaus apdorojimas

Estetika ir paviršiaus apdaila dažnai yra svarbūs aspektai, Ypač vartojimo produktams ar architektūrinėms programoms.

Anglies plienas:

Anglies plienas paprastai turi nuobodų, Matte pilka išvaizda neapdorojtoje būsenoje. Jis yra linkęs į paviršiaus oksidaciją (rūdijimas) Jei paliktas neapsaugotas, kuris yra estetiškai nepageidaujamas daugumai programų.
Paviršiaus procedūros: Norėdami pagerinti išvaizdą ir užtikrinti apsaugą nuo korozijos, Anglies plienas beveik visada apdorojamas. Įprastas gydymas apima:

• Tapyba: Platus spalvų ir apdailos asortimentas.
• Miltelinis dažymas: Patvarus ir patrauklus apdaila.
• Cinkavimas: Dengimas su cinku, kad apsaugotų koroziją (Rezultatas yra išpjaustytas arba matinė pilka išvaizda).
• Dengimas: Dengimas su kitais metalais, tokiais kaip chromas (dekoratyvinis chromas), nikelio, arba kadmis išvaizdai ir apsaugai.
• Bluing arba juodo oksido danga: Cheminės konversijos dangos, užtikrinančios lengvą atsparumą korozijai ir tamsią išvaizdą, dažnai naudojamas įrankiams ir šaunamiems ginklams.

Nerūdijantis plienas:

Nerūdijantis plienas garsėja dėl savo patrauklumo, ryškus, ir šiuolaikinė išvaizda. Pasyvus chromo oksido sluoksnis yra skaidrus, leidžiantis rodyti metalinį blizgesį.
Paviršiaus apdaila: Nerūdijantis plienas gali būti tiekiamas su įvairiais malūno apdaila arba toliau perdirbta, kad būtų pasiektas konkretus estetinis poveikis:

• Malūno apdaila (pvz., Nr. 1, 2B, 2D): Skiriasi nuo nuobodaus iki vidutiniškai atspindinčio. 2B yra dažna bendrosios paskirties šalto valcavimo apdaila.
• Poliruotos apdailos (pvz., Nr. 4, Nr. 8 Veidrodis): Gali būti nuo šepečio satino išvaizdos (Nr. 4) į labai atspindinčią veidrodžio apdailą (Nr. 8). Tai pasiekiama mechaniniu dilimu.
• Tekstūruotos apdailos: Modelius galima įspausti arba susukti į paviršių dekoratyviniams ar funkciniams tikslams (pvz., Patobulintas sukibimas, Sumažintas akinimas).
• Spalvotas nerūdijantis plienas: Pasiekiami naudojant cheminius ar elektrocheminius procesus, kurie keičia pasyvaus sluoksnio storį, Trikdžių spalvų kūrimas, arba per PVD (Fizinis garų nusėdimas) dangos.

Nerūdijantis plienas paprastai nereikalauja dažymo ar dangos, kad apsaugotų koroziją, kuris gali būti reikšmingas ilgalaikis priežiūros pranašumas. Būdingas jo apdaila dažnai yra pagrindinė jo pasirinkimo priežastis.

Išvaizdos ir paviršiaus apdorojimo santrauka:

Į Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Išvaizdos palyginimas:

• Nerūdijantis plienas siūlo natūraliai patrauklią ir koroziją atsparią apdailą, kurią galima dar labiau sustiprinti.
• Anglies plienui reikalingas paviršiaus apdorojimas tiek estetikai, tiek apsaugai nuo korozijos.

4. Atsparumo korozijai palyginimas: Anglies plienas vs nerūdijantis plienas (Išsamiai)

Atsparumo korozijai skirtumas yra toks esminis Anglies plienas ir nerūdijantis plienas sprendimas, kad tai pateisina išsamesnį egzaminą.

4.1 Pagrindinis korozijos mechanizmas

Korozija yra laipsniškas medžiagų sunaikinimas (paprastai metalai) pagal cheminę ar elektrocheminę reakciją su jų aplinka.

Geležies pagrindu pagamintiems lydiniams, pavyzdžiui, plienui, Dažniausia forma yra rūdijimas.

• Anglies plieno korozija (Rūdijimas):
  Kai anglies plienas yra veikiamas aplinkos, kurioje yra tiek deguonies, tiek drėgmės (net oro drėgmė), jos paviršiuje susidaro elektrocheminė ląstelė.
  1. Anodinė reakcija: Geležis (Fe) Atomai praranda elektronus (oksiduoti) tapti geležies jonais (Fe²⁺):
     Fe → Fe²⁺ + 2e⁻
  2. Katodinė reakcija: Deguonis (O₂) ir vanduo (H₂o) paviršiuje priimkite šiuos elektronus (sumažinti):
     O₂ + 2H₂o + 4e → 4oh⁻ (neutraliomis arba šarminėmis sąlygomis)
     arba o₂ + 4H⁺ + 4E⁻ → 2H₂o (rūgščiomis sąlygomis)
  3. Rūdžių susidarymas: Geležies jonai (Fe²⁺) Tada reaguokite su hidroksido jonais (Oi) ir toliau su deguonimi, kad susidarytų įvairūs hidratuoti geležies oksidai, Kolektyviai žinomas kaip rūdis. Dažna forma yra geležies hidroksidas, Fe(Oi)₃, kuris tada dehidratuoja į fe₂o₃ · nh₂o.
     Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(Oi)₂ (Juodojo hidroksidas)
     4Fe(Oi)₂ + O₂ + 2Huitas → 4fe(Oi)₃ (geležies hidroksidas - rūdis)
     Ant anglies plieno susidaręs rūdžių sluoksnis paprastai yra:

• Porėta: Tai leidžia drėgmei ir deguoniui prasiskverbti į apatinį metalą.
• Neapsaugotas/Flaky: Tai gali lengvai atsiriboti, šviežio metalo eksponavimas tolesnei korozijai.
• Tūrio: Rūdis užima didesnį tūrį nei originali geležis, kurie gali sukelti stresą ir pažeidimus suvaržytose konstrukcijose.

Taigi, Anglies plieno korozija yra savaime suprantamas procesas, nebent metalas būtų apsaugotas.

4.2 Anglies plieno anti-korozijos priemonės

Dėl jautrumo korozijai, Anglies plienas beveik visada reikalauja apsauginių priemonių, kai naudojama aplinkoje, kurioje yra drėgmė ir deguonis.

Įprastos strategijos apima:

1. Apsauginės dangos: Sukuriant fizinę barjerą tarp plieno ir ėsdinančios aplinkos.
   • Dažai ir organinės dangos: Pateikite barjerą ir taip pat gali būti korozijos inhibitorių. Reikalauja tinkamo paviršiaus paruošimo, kad būtų galima gerai sukibti. Dėl žalos ir oro sąlygų, reikalaujant pakartotinio nustatymo.
   • Metalinės dangos:
     • Cinkavimas: Danga su cinku (karštakojis galvanizavimas arba elektrogalvanizavimas). Cinkas yra reaktyvesnis nei geležis, taigi tai pageidautina (aukos apsauga ar katodinė apsauga) Net jei danga subraižyta.
     • Dengimas: Danga su metalais, tokiais kaip chromas, nikelio, skarda, arba kadmis. Kai kurie siūlo kliūčių apsaugą, kiti (kaip chromas per nikelį) Pateikite dekoratyvinį ir atsparus dėvėjimams.
   • Konversijos dangos: Cheminiai procedūros, tokios kaip fosfatas ar juodo oksido danga, kurie sukuria ploną, Prižiūrimas sluoksnis, siūlantis lengvą atsparumą korozijai ir pagerinantis dažų sukibimą.
2. Lydimas (Žemo lydinio plienai): Nedideli elementų, tokių kaip varis, papildymai, chromo, nikelio, ir fosforas gali šiek tiek pagerinti atmosferos atsparumą korozijai, sudarydamas lengvesnį rūdžių sluoksnį (pvz., „Ordo plienai“, pavyzdžiui, „Cor-Ten®“). Tačiau, Tai vis dar nėra palyginami su nerūdijančiais plienais.
3. Katodinė apsauga: Anglies plieno struktūra tampa elektrocheminės ląstelės katodu.
   • Aukojimo anodas: Pridedant reaktyvesnį metalą (kaip cinkas, magnio, arba aliuminis) Ta korozija vietoj plieno.
   • Sužavėta srovė: Taikant išorinę nuolatinės srovės srovę, kad plienas taptų katodu.
     Naudojamas didelėms konstrukcijoms, tokioms kaip vamzdynai, laivų korpusai, ir laikymo rezervuarai.
4. Aplinkos kontrolė: Aplinkos modifikavimas, kad ji būtų mažiau ėsdinama, pvz., Dehumidifikacija, Naudojant korozijos inhibitorius uždarose sistemose.

Šios priemonės padidina anglies plieno naudojimo išlaidas ir sudėtingumą, tačiau dažnai būtinos norint pasiekti priimtiną tarnavimo laiką.

4.3 Nerūdijančio plieno pasyvi oksido plėvelė „Savarankiška“

Formavimasis:

Nerūdijantis plienas (≥10,5% kr) sudaro ploną, Stabilus chromo oksidas (Cr₂o₃) sluoksnis, kai veikiamas deguonies (oras ar vanduo):
2Kr + 3/2 O₂ → cr₂o₃
Ši pasyvi plėvelė yra tik 1–5 nanometrai stori, tačiau tvirtai prilimpa prie paviršiaus ir apsaugo nuo tolesnės korozijos.

Pagrindinės savybės:

• Apsauga nuo barjerų: Blokuoja ėsdinančius elementus nuo metalo pasiekimo.
• Chemiškai stabilus: Cr₂o₃ priešinasi atakai daugelyje aplinkų.
• Savigyda: Jei subraižys, sluoksnių reformos akimirksniu yra deguonies akivaizdoje.
• Skaidrus: Toks plonas, kad plieno metalinis blizgesys išlieka matomas.

Veiksniai, gerinantys pasyvumą:

• Chromas: Daugiau Cr = stipresnis filmas.
• Molibdenas (Mo): Pagerina atsparumą chloridams (pvz., in 316).
• Nikelis (Į): Stabilizuoja austenitą ir padidina atsparumą korozijai rūgščių atžvilgiu.
• Švarus paviršius: Sklandžiai, paviršiai be teršalų yra geresni.

Apribojimai - kai pasyvusis sluoksnis nepavyksta:

• Chlorido ataka: Veda į duobes ir įtrūkimų koroziją.
• Rūgščių mažinimas: Gali ištirpinti pasyvų sluoksnį.
• Deguonies trūkumas: Nėra deguonies = nėra pasyvaus.
• Jautrumas: Netinkamas terminis apdorojimas sukelia chromo išeikvojimą ties grūdų ribomis; Sušvelnina mažai anglies arba stabilizuotos klasės (pvz., 304L, 316L).

Išvada:

Nors ir neliečiamas, Nerūdijančio plieno savaime gydantis pasyvus filmas suteikia jam pranašesnį, Mažai prižiūrimas atsparumas korozijai-vienas didžiausių jo pranašumų, palyginti su anglies plienu.

5. Anglies plienas vs nerūdijantis plienas: Perdirbimas ir gamyba

Cheminės sudėties ir mikrostruktūros skirtumai tarp Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Taip pat lemia jų elgesio skirtumus bendrų apdorojimo ir gamybos operacijų metu.

5.1 Pjaustymas, Formavimas, ir suvirinimas

Tai yra pagrindiniai gamybos procesai, ir plieno tipo pasirinkimas juos daro didelę įtaką.

Pjaustymas:

• Anglies plienas:
  • Paprastai anglies plieną paprastai lengva supjaustyti įvairiais metodais: kirpimas, pjaustymas, plazminis pjovimas, Pjaustymas deguoniškai (liepsnos pjaustymas), ir lazerio pjaustymas.
  • Vidutinio ir daug anglies plienai tampa sunkiau supjaustyti, nes padidėja anglies kiekis. „Oxy-Fuel“ pjaustymas vis dar efektyvus, Tačiau gali prireikti išankstinio įkaitinimo, kad būtų galima storesnėms aukštesnių anglies laipsnių sekcijoms, kad būtų išvengta įtrūkimo. Mechaninis apdirbimas (pjaustymas, frezavimas) Reikia sunkesnių įrankių medžiagų ir lėtesnio greičio.
• Nerūdijantis plienas:
  • Austenitinis nerūdijantis plienas (pvz., 304, 316) yra žinomi dėl didelio darbo greičio ir mažesnio šilumos laidumo, palyginti su anglies plienu. Tai gali padaryti juos sudėtingesnius mašinai (supjaustyti, gręžti, malūnas). Jie reikalauja aštrių įrankių, standžios sąrankos, lėtesnis greitis, Aukštesni pašarai, ir geras tepimas/aušinimas, kad būtų išvengta įrankių susidėvėjimo ir ruošinio sukietėjimo. Pjaustymas plazmoje ir pjaustymas lazeriu yra efektyvus. Paprastai jie nėra supjaustyti oksido degalų metodais, nes chromo oksidas apsaugo nuo proceso reikalingo oksidacijos, reikalingos procesui.
  • Feritinius nerūdijančius plienas paprastai yra lengviau mašinomis nei „Austenitics“, su elgesiu arčiau mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančio plieno, bet gali būti šiek tiek „gumulas“.
  • Martensitiniai nerūdijantys plienai jų atkaitintoje būsenoje yra apdirbami, bet gali būti sudėtinga. Jų sukietėjusioje būsenoje, Juos labai sunku mašinuoti ir paprastai reikia šlifuoti.
  • Dupleksinis nerūdijantis plienas turi didelį stiprumą ir greitai dirba, apsunkina juos sunkiau nei „Austenitics“. Jie reikalauja tvirtų įrankių ir optimizuotų parametrų.

Formavimas (Lenkimas, Piešimas, Antspaudas):

• Anglies plienas:
  • Mažų anglies plienai yra labai formuojami dėl jų puikaus lankstumo ir mažo išeigos stiprumo. Jie gali patirti didelę plastinę deformaciją, nesulekdami.
  • Vidutinio ir daug anglies plienai sumažino formataviškumą. Formavimui dažnai reikia daugiau jėgos, Didesnis lenkimo spindulys, ir gali tekti nuveikti pakilus temperatūroje arba atkaitintoje būklėje.
• Nerūdijantis plienas:
  • Austenitiniai nerūdijantys plienai yra labai formuojami dėl jų didelio elastingumo ir gero pailgėjimo, nepaisant jų polinkio dirbti. Darbo sukietėjimas iš tikrųjų gali būti naudingas atliekant kai kurias formavimo operacijas, nes tai padidina suformuotos dalies stiprumą. Tačiau, Tai taip pat reiškia, kad gali prireikti aukštesnių formavimo jėgų, palyginti su mažai anglies dioksidoniniu būdu, ir spyruokliniai gali būti ryškesni.
  • Feritiniai nerūdijantys plienai paprastai turi gerą formavimo formą, panašus į arba šiek tiek mažiau nei mažai anglies dioksidoninio plieno, tačiau gali būti ribojamas jų mažesnis lankstumas, palyginti su austenitics.
  • Martensititiniai nerūdijantys plienai turi prastą formato formą, ypač sukietėjusios būklės. Formavimas paprastai daromas atkaitintoje būsenoje.
  • Dupleksinis nerūdijantis plienas turi didesnį stiprumą ir mažesnį lankstumą nei austenitics, apsunkina juos. Ji.

Suvirinimas:

Bendras gaminimas: Į Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Bendrojo gamybos palyginimas, Mažų anglies plienas dažnai yra lengviausias ir pigiausias, su. Austenitinis nerūdijantis plienas, tuo tarpu formuojamas ir suvirinamas, Pateikite unikalių iššūkių, tokių kaip sukietėjimas.

5.2 Šilumos apdorojimo procesas

Šiluminis apdorojimas apima kontroliuojamą metalų šildymą ir aušinimą, kad pakeistų jų mikrostruktūrą ir pasiektų norimų mechaninių savybių.

Anglies plienas:

Anglies plienai, ypač vidutinio ir anglies dioksido laipsniai, labai reaguoja į įvairius terminius apdorojimus:

• Atkaitinimas: Šildymas ir lėtas aušinimas, kad sušvelnintumėte plieną, pagerinti lankstumą ir apdirbamumą, ir palengvinkite vidinius stresus.
• Normalizavimas: Šildymas virš kritinės temperatūros ir oro aušinimo, kad būtų galima patikslinti grūdų struktūrą ir pagerinti savybių vienodumą.
• Grūdinimas (Gesinimas): Šildymas iki austenituojančios temperatūros ir greitai aušinant (gesinimas) vandenyje, aliejus, arba oras, kad Austenitas virsta martensite, labai kieta ir trapi fazė. Tik plienai, kurių kiekis yra pakankamas (paprastai >0.3%) gali būti žymiai užkietėjęs gesinimas.
• Grūdinimas: Pakartotinai pašildant užgesintą (sukietėjęs) plienas iki konkrečios temperatūros žemiau kritinio diapazono, tam tikrą laiką, Ir tada vėsina. Tai sumažina trapumą, palengvina stresą, ir pagerina tvirtumą, Paprastai šiek tiek sumažinus kietumą ir jėgą. Galutines savybes kontroliuoja grūdinimo temperatūra.
• Korpuso grūdinimas (Carburizacija, Nitridavimas, ir tt): Paviršiaus grūdinimo procedūros, kurios skleidžia anglies ar azotą į mažai anglies plieno dalių paviršių, kad būtų sukurtas kietas, atsparus dėvėjimams išoriniam atvejui, išlaikant tvirtą šerdį.

Nerūdijantis plienas:

Šilumos apdorojimo atsakai dramatiškai skiriasi tarp skirtingų nerūdijančio plieno tipų:

• Austenitinis nerūdijantis plienas: Negali būti užkietėjęs terminis apdorojimas (gesinimas ir grūdinimas) nes jų austenitinė struktūra yra stabili.
  • Atkaitinimas (Sprendimo atkaitinimas): Šildymas iki aukštos temperatūros (pvz., 1000-1150° C arba 1850–2100 ° F.) Po to greitai vėsina (Vandens gesinimas storesnėms sekcijoms) ištirpinti bet kokius nusodintus karbidus ir užtikrinti visiškai austenitinę struktūrą. Tai sušvelnina medžiagą, Palengvina stresą nuo šalto darbo, ir maksimaliai padidina atsparumą korozijai.
  • Streso mažinimas: Galima padaryti žemesnėje temperatūroje, Tačiau norint išvengti sensibilizacijos ne L ar ne stabilizuotų klasių, reikia atsargiai.
• Feritiniai nerūdijantys plienai: Paprastai nėra sukietėjęs termiškai apdorojant. Paprastai jie atkaitinami siekiant pagerinti lankstumą ir palengvinti stresą. Kai kurie pažymiai gali nukentėti nuo įkyrių.
• Martensititiniai nerūdijantys plienai: Yra specialiai suprojektuoti taip, kad juos užkietėtų termiškai apdorojimas. Procesas apima:
  • Austenitizavimas: Kaitinimas iki aukštos temperatūros, kad susidarytų austenitas.
  • Gesinimas: Greitas aušinimas (naftoje ar ore, priklausomai nuo pažymio) pakeisti austenitą į martensitą.
  • Grūdinimas: Pakartotinai pašildyti iki tam tikros temperatūros, kad pasiektumėte norimą kietumo pusiausvyrą, stiprumo, ir kietumas.
• Dupleksinis nerūdijantis plienas: Paprastai tiekiamas tirpale suvalgytoje ir užgesintoje būklėje. Atkaitinimo gydymas (pvz., 1020-1100° C arba 1870–2010 ° F.) yra labai svarbus norint pasiekti teisingą ferito ir ustenito fazės balansą ir ištirpinti bet kokias neigiamas intermetalines fazes.
• Kritulių kankinimas (PH) Nerūdijantis plienas: Atliekamas dviejų pakopų terminas:
  • Gydymas tirpalu (Atkaitinimas): Panašus į Austenitinį atkaitinimą, įdėti legiruotų elementų į kietą tirpalą.
  • Senėjimas (Kritulių grūdinimas): Pakartotinai pašildyti iki vidutinės temperatūros (pvz., 480-620° C arba 900–1150 ° F.) tam tikrą laiką leisti smulkioms intermetalinėms dalelėms nusodinti, labai didėjanti jėga ir kietumas.

The Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Palyginimas rodo, kad nors daugelis anglies plienų labai priklauso nuo galutinių savybių gesinimo ir grūdinimo, Nerūdijančių plienų terminio apdorojimo metodai yra daug įvairesni, pritaikytas pagal jų specifinį mikrostruktūrinį tipą.

6. Anglies plienas vs nerūdijantis plienas: Taikymo sritys

Atskiros savybės Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Natūralu, kad jie bus palankūs skirtingose ​​taikymo srityse. Pasirinkimą lemia atlikimo reikalavimai, aplinkos sąlygos, ilgaamžiškumo lūkesčiai, ir kaina.

6.1 Nerūdijančio plieno taikymo sritys

Pagrindinis nerūdijančio plieno pranašumas - atsparumas korozijai - su savo estetiniu patrauklumu, Higienos savybės, Ir gero stiprybės daugelyje klasių, daro jį tinkamu įvairiausiems reiklioms programoms:

Maisto apdorojimas ir kulinarija:

• Įranga: Cisternos, VATS, vamzdynas, Konvejeriai, Paruošimo paviršiai maisto ir gėrimų augaluose (Paprastai 304L, 316L Higienos ir atsparumui korozijai).
• Virtuvės reikmenys ir stalo įrankiai: Puodai, keptuvės, peiliai, šakės, Šaukštai (Įvairūs pažymiai, pavyzdžiui 304, 410, 420, 440C).
• Virtuvės prietaisai: Kriauklės, indaplovių interjeras, Šaldytuvo durys, orkaitės.

Medicinos ir farmacijos:

• Chirurginiai instrumentai: Skalpeliai, žnyplės, spaustukai (Martensititiniai pažymiai, tokie kaip 420, 440C Kietumui ir aštruliui; Kai kurie austenitikai, pavyzdžiui, 316L).
• Medicininiai implantai: Sąnarių pakeitimai (klubai, keliai), kaulų varžtai, dantų implantai (biologiškai suderinami pažymiai, pavyzdžiui, 316LVM, titanas taip pat yra dažnas).
• Farmacijos įranga: Indai, vamzdynas, ir komponentai, reikalaujantys aukšto grynumo ir atsparumo koroziniams valymo priemonėms.

Cheminė ir naftos chemijos pramonė:

• Cisternos, Indai, ir reaktoriai: Korozinių cheminių medžiagų kaupimui ir apdorojimui (316L, dvipusis plienas, Aukštesnis leginis austenitikas).
• Vamzdynų sistemos: Korozinių skysčių gabenimas.
• Šilumokaičiai: Kur reikia atsparumo korozijai ir šiluminis perdavimas.

Architektūra ir statyba:

• Išorės apvalkalas ir fasadai: Už patvarumą ir estetinį patrauklumą (pvz., 304, 316).
• Stogo dangos ir mirksėjimo: Ilgalaikis ir atsparus korozijai.
• Turėklai, Baliustrados, ir dekoratyvinė apdaila: Šiuolaikinė išvaizda ir žema priežiūra.
• Struktūriniai komponentai: Ėsdinančioje aplinkoje arba kur reikia didelio stiprumo (dvipusis plienas, Kai kurie austenitiniai skyriai).
• Betono armatūra (Armatūra): Nerūdijančio plieno armatūra struktūroms labai ėsdinančioje aplinkoje (pvz., Tiltai pakrančių teritorijose) Norėdami išvengti betono spragos dėl rūdžių išsiplėtimo.

Automobiliai ir transportas:

• Išmetimo sistemos: Katalitinio keitiklio apvalkalai, duslintuvai, uodegos vamzdžiai (ferito pažymiai, tokie kaip 409, 439; kai kurie austenitikai, skirti aukštesniam našumui).
• Degalų bakai ir linijos: Dėl atsparumo korozijai.
• Apdailos ir dekoratyvinės dalys.
• Konstrukciniai komponentai autobusuose ir traukiniuose.

Aviacijos erdvė:

• Didelio stiprumo komponentai: Variklio dalys, Nusileidimo pavarų komponentai, tvirtinimo detalės (PH nerūdijantis plienas, Kai kurie martensititiniai pažymiai).
• Hidrauliniai vamzdeliai ir degalų linijos.

Jūrų aplinka:

• Valčių jungiamosios detalės: Cleats, turėklai, sraigtai, velenai (316L, dvipusis plienas, skirtas pranašesniam chlorido atsparumui).
• Naftos ir dujų platformos jūroje: Vamzdynai, konstrukciniai komponentai.

Energijos gamyba:

• Turbinos ašmenys: (Martensititiniai ir pH klasės).
• Šilumokaičio vamzdeliai, Kondensatoriaus vamzdeliai.
• Branduolinės elektrinės komponentai.

Celiuliozės ir popieriaus pramonė:

Įranga, veikiama korozinių balinimo chemikalų.

6.2 Anglies plieno taikymo zonos

Anglies plienas, Dėl gerų mechaninių savybių, Universalumas atliekant terminį apdorojimą, Puikus formavimas (mažai anglies dioksido į aplinką išskiriant klases), ir žymiai mažesnės išlaidos, Lieka darbo arklio medžiaga daugybei taikymo, kai didelis atsparumas korozijai nėra pagrindinis rūpestis arba kai ji gali būti tinkamai apsaugota.

Statyba ir infrastruktūra:

• Konstrukcinės formos: I-sijos, H sijos, kanalai, Rėmelių pastato kampai, tiltai, ir kitos struktūros (Paprastai nuo žemo iki vidutinio anglies plieno).
• Armatūros strypai (Armatūra): Betoninėms konstrukcijoms (Nors nerūdijantis naudojamas atšiaurioje aplinkoje).
• Vamzdynai: Vandeniui, dujų, ir alyvos perdavimas (pvz., API 5L pažymiai).
• Lakšriniai ir pamatų poliai.
• Stogo dangos ir dailylentės (Dažnai padengtas): Cinkuotos ar dažytos plieno lakštai.

Automobilių pramonė:

• Automobilių kūnai ir važiuoklė: Antspauduotos plokštės, rėmeliai (Įvairios klasės žemų ir vidutinių anglies plienų, įskaitant aukšto stiprumo žemą lydinį (HSLA) plienai, kurie yra anglies plieno rūšis su mikro palengvinimu).
• Variklio komponentai: Alkūniniai velenai, Jungiamieji strypai, skirstomieji velenai (vidutinio anglies, Kaltiniai plienai).
• Pavaros ir velenai: (Vidutinės ir anglies plienai, Dažnai kepami ar pertrapę).
• Tvirtinimo detalės: Varžtai, riešutai, varžtai.

Mašinos ir įranga:

• Mašinų rėmai ir pagrindai.
• Pavaros, Velenai, Jungtys, Guoliai (dažnai specializuoti anglies ar lydinio plienai).
• Įrankiai: Rankiniai įrankiai (Plaktuvai, veržliarakčiai-vidutinio anglies), pjovimo įrankiai (grąžtai, kaltai-aukšto anglies).
• Žemės ūkio įranga: Plūgai, Harrows, konstrukciniai komponentai.

Energetikos sektorius:

• Vamzdynai: Naftos ir dujų transportavimui (Kaip minėta).
• Sandėliavimo rezervuarai: Naftai, dujų, ir vanduo (Dažnai su vidinėmis dangomis ar katodine apsauga).
• Gręžimo vamzdžiai ir korpusai.

Geležinkelio transportavimas:

• Geležinkelio bėgiai (Bėgiai): Aukšto anglies, atsparus dėvėjimams plienui.
• Ratai ir ašys.
• Krovinių automobilių kūnai.

Laivų statyba (Korpuso konstrukcijos):

• O nerūdijantis detales naudojamas jungiamoms detalėms, Pagrindinės daugumos didelių komercinių laivų korpuso konstrukcijos yra pagamintos iš anglies plieno (Įvairių rūšių jūrinio plieno, pavyzdžiui, A laipsnio, AH36, D36) Dėl išlaidų ir suvirinamumo, su plačiomis apsaugos nuo korozijos sistemomis.

Gamybos įrankiai ir štampai:

• Aukštos anglies plienai (Įrankių plienai, kuris gali būti paprastas anglies arba legiruotas) yra naudojami štampams, miršta, liejimo formos, ir pjaustymo įrankiai dėl jų sugebėjimo sukietėti iki aukšto lygio.

The Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Taikymo palyginimas rodo, kad anglies plienas dominuoja ten, kur išlaidos ir stiprumas yra pirminiai vairuotojai ir galima valdyti koroziją, kol nerūdijančio plieno išsiskiria ten, kur atsparumas korozijai, Higiena, arba konkrečios estetinės/aukštos temperatūros savybės yra kritinės.

7. Išlaidų analizė ir ekonomika: Anglies plienas vs nerūdijantis plienas

Ekonominis aspektas yra pagrindinis veiksnys Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Sprendimų priėmimo procesas. Tai apima ne tik pradinę medžiagos kainą, bet ir apdorojimą, priežiūra, ir gyvenimo ciklo išlaidos.

7.1 Žaliavų išlaidų palyginimas

Anglies plienas:

Apskritai, Anglies plienas yra žymiai mažesnis Pradinė pirkimo kaina su vieneto svoriu (pvz., už svarą arba už kilogramą) Palyginti su nerūdijančio plieno. Tai visų pirma todėl:

• Gausios žaliavos: Geležis ir anglis yra lengvai prieinami ir santykinai nebrangūs.
• Paprastesnis lydinys: Tam nereikia brangių lydinių elementų, tokių kaip chromas, nikelio, arba dideliais kiekiais molibdeno.
• Subrendę gamybos procesai: Anglies plieno gamyba yra labai optimizuotas ir didelio masto procesas.

Nerūdijantis plienas:

Nerūdijantis plienas iš prigimties yra brangesnis iš anksto dėl:

• Lydinių elementų kaina: Pagrindinės išlaidos vairuotojai yra legiruoti elementai, kurie suteikia „nerūdijančio“ savybių:
  • Chromas (Kr): Minimalus 10.5%, dažnai daug aukštesnė.
  • Nikelis (Į): Reikšmingas Austenitinių klasių komponentas (kaip 304, 316), O nikelis yra palyginti brangus metalas, kurio rinkos kainos yra nepastovios.
  • Molibdenas (Mo): Pridedama dėl padidėjusio atsparumo korozijai (pvz., in 316), Ir tai taip pat brangus elementas.
  • Kiti elementai, tokie kaip titanas, niobis, ir tt, Taip pat pridėkite išlaidų.
• Sudėtingesnė gamyba: Nerūdijančio plieno gamybos procesai, įskaitant lydymą, rafinavimas (pvz., Argono deguonies dekarberizacija - AOD), ir kontroliuojant tikslias kompozicijas, gali būti sudėtingesnis ir daug energijos reikalaujantis nei anglies plienui.

7.2 Apdorojimo ir priežiūros išlaidos

Pradinė medžiagos kaina yra tik dalis ekonominės lygties.

Apdorojimo išlaidos (Gaminimas):

• Anglies plienas:
  • Mechaninis apdirbimas: Paprastai lengviau ir greičiau mašinomis, dėl mažesnių įrankių išlaidų ir darbo laiko.
  • Suvirinimas: Mažų anglies plieną lengva suvirinti su pigesnėmis eksploatacinėmis medžiagomis ir paprastesnėmis procedūromis. Aukštesnio anglies plienams reikia labiau specializuoti (Ir brangu) suvirinimo procedūros.
  • Formavimas: Mažų anglies plienas lengvai susidaro su mažesnėmis jėgomis.
• Nerūdijantis plienas:
  • Mechaninis apdirbimas: Gali būti sunkiau, Ypač austenitinių ir dvipusių klasių, Dėl darbo kietėjimo ir mažo šilumos laidumo. Tai dažnai lemia lėtesnį apdirbimo greitį, Padidėjęs įrankių susidėvėjimas, ir didesnės darbo sąnaudos.
  • Suvirinimas: Reikalauja specializuotų užpildų metalų, Dažnai labiau kvalifikuoti suvirintojai, ir kruopštus šilumos įvesties kontrolė. Dujų ekranas (pvz., Argonas TIG) yra būtinas.
  • Formavimas: Austenitiniai pažymiai yra formuojami, tačiau reikalauja aukštesnių jėgų, susijusių su sukietėjimu. Kiti pažymiai gali būti sudėtingesni.
    Apskritai, Nerūdijančio plieno komponentų gamybos išlaidos dažnai yra didesnės nei identiškų anglies plieno komponentų.

Priežiūros išlaidos:

Štai kur Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Palyginimas dažnai per ilgą laiką teikia patarimus nerūdijančio plieno naudai, ypač ėsdinančioje aplinkoje.

• Anglies plienas:
  • Reikalauja pradinės apsauginės dangos (Tapyba, galvanizavimas).
  • Šios dangos turi ribotą tarnavimo laiką ir joms reikės periodiškai patikrinimo, remontas, ir pakartotinis komponavimas per visą komponento tarnavimo laiką, kad būtų išvengta korozijos. Tai apima darbą, medžiagų, ir potencialiai prastovos.
  • Jei korozija nėra tinkamai valdoma, struktūrinį vientisumą galima pažeisti, dėl to brangaus remonto ar pakeitimo.
• Nerūdijantis plienas:
  • Paprastai reikia minimalios apsaugos nuo korozijos dėl jo būdingo pasyvaus sluoksnio.
  • Išlaikyti išvaizdą, ypač aplinkoje, kurioje yra paviršiaus telkiniai, Gali prireikti periodinio valymo, tačiau paprastai rečiau ir mažiau intensyviai nei anglies plieno pakartojimas.
  • Pasyvios plėvelės „savigydos“ pobūdis reiškia, kad nedideli įbrėžimai dažnai nepakenks jo atsparumui korozijai.

Šis reikšmingas priežiūros sumažėjimas gali sutaupyti ilgalaikių išlaidų, naudojant nerūdijantį plieną.

7.3 Gyvenimo ciklo kaina (LCC) ir perdirbimas

Tikrasis ekonominis palyginimas turėtų atsižvelgti į visą medžiagos gyvavimo ciklą.

Gyvenimo ciklo kaina (LCC):

LCC analizė apima:

1. Pradinė medžiagos kaina
2. Gamybos ir montavimo išlaidos
3. Veiklos išlaidos (jei kas nors susiję su medžiaga)
4. Priežiūros ir remonto išlaidos, susijusios
5. Gyvenimo panaikinimas ar perdirbimo vertė gyvenimo pabaigoje

Kai atsižvelgiama į LCC, Nerūdijantis plienas dažnai gali būti ekonomiškesnis nei anglies plienas:

• Aplinka yra ėsdinanti.
• Prieiga prie techninės priežiūros yra sunki arba brangu.
• Priežiūros prastovos yra nepriimtinos.
• Reikia ilgo aptarnavimo gyvenimo.
• Nerūdijančio plieno estetinė vertė ir švara yra svarbi.
  Didesnes pradines nerūdijančio plieno kainą gali kompensuoti mažesnės priežiūros išlaidos ir ilgesnės, Patikimesnis aptarnavimo gyvenimas.

Perdirbimas:

Tiek anglies plienas, tiek nerūdijantis plienas yra labai perdirbamos medžiagos, kuris yra reikšmingas aplinkos ir ekonominis pranašumas.

• Anglies plienas: Plačiai perdirbta. Plieno laužas yra pagrindinis naujos plieno gamybos komponentas.
• Nerūdijantis plienas: Taip pat labai perdirbamas. Lydiniai elementai (chromo, nikelio, molibdenas) Nerūdijančio plieno laužai yra vertingi ir juos galima atkurti ir pakartotinai naudoti gaminant naują nerūdijančio plieno ar kitų lydinių gamybą. Tai padeda išsaugoti nekaltybės išteklius ir sumažinti energijos suvartojimą, palyginti su pirmine produkcija. Didesnė vidinė nerūdijančio plieno laužo vertė reiškia, kad ji dažnai nurodo geresnę kainą nei anglies plieno laužas.

Perdirbimas teigiamai prisideda prie abiejų medžiagų LCC, suteikdamas likutinę vertę jų tarnavimo gyvenimo pabaigoje.

8. Medžiagos pasirinkimo vadovas: Anglies plienas vs nerūdijantis plienas

Pasirinkimas tarp Anglies plienas ir nerūdijantis plienas reikalauja sistemingo požiūrio, atsižvelgiant į konkrečius taikymo reikalavimus ir kiekvienos medžiagos savybes.

Šiame skyriuje pateikiamas vadovas, padedantis naršyti po šį atrankos procesą.

8.1 Funkcinių reikalavimų analizė

Pirmasis žingsnis yra aiškiai apibrėžti komponento ar struktūros funkcinius reikalavimus:

Mechaninės apkrovos ir įtempiai:

Koks yra tikimasi tempimo, gniuždomasis, šlyties, lenkimas, arba sukimo apkrovos?

Yra statinis ar dinaminis krovimo (nuovargis)?

Yra numatomos smūgio apkrovos?

Patarimai:

Inžinieriai gali pasirinkti šilumos apdorotą daug anglies plieną arba labai stiprią nerūdijantį plieną, pavyzdžiui, martensititinį, PH, arba dvipusės klasės, kai jiems reikia labai didelio stiprumo.

Bendriems struktūriniams tikslams su vidutinio sunkumo apkrovomis, vidutinio anglies plieno arba įprastos nerūdijančio plieno klasės 304/316 (Ypač jei šaltai apdirbta) arba gali pakakti 6061-T6.

Jei labai kritiška yra aukštas tvirtumas ir atsparumas smūgiams, ypač esant žemai temperatūrai, Austenitiniai nerūdijantys plienai yra pranašesni.

Taip pat kieti ir mažai anglies su anglies dioksidas.

Darbinė temperatūra:

Ar komponentas veiks aplinkoje, padidėjęs, arba kriogeninė temperatūra?

Patarimai:

Austenitiniai nerūdijantys plienai palaiko gerą jėgą ir puikų tvirtumą kriogeninėje temperatūroje.

Keletas nerūdijančio plieno klasių (pvz., 304H, 310, 321) Pasiūlykite gerą atsparumą šliaužiui ir stiprumą aukštesnėje temperatūroje.

Anglies plienai gali prarasti tvirtumą esant žemai temperatūrai (DBTT) ir stiprumas labai aukštoje temperatūroje (šliaužti).

Aukštos temperatūros tarnybai naudojami specifiniai anglies plienai (pvz., Katilo vamzdžiai).

Nusidėvėjimas ir atsparumas dilimui:

Ar komponentas bus slenkamas, trina, arba abrazyvinės dalelės?

Patarimai:

Dėl didelio atsparumo dėvėjimui, Daugelis pasirenka šilumos apdorotą daug anglies plieną arba sukietėjusį martensitinį nerūdijantį plieną, pavyzdžiui, 440c.

Austenitiniai nerūdijantys plienai gali lengvai suplanuoti; Apsvarstykite paviršiaus procedūras ar sunkesnius pažymius, jei susidėvėjimas kelia susirūpinimą.

Formavimo ir suvirinamumo reikalavimai:

Ar dizainas apima sudėtingas formas, reikalaujančias plataus formavimo?

Ar komponentas bus suvirintas?

Patarimai:

Dideliam formavimui, Mažų anglies plienas arba atkaitintas austenitinis nerūdijantis plienas (kaip 304-O) yra puikūs.

Jei suvirinimas yra pagrindinė gamybos dalis, Mažų anglies plieninių ir austenitinių nerūdijančiųjų plienų paprastai lengviau suvirinti nei aukštesni anglies plienai ar martensitiniai nerūdijantys plienai.

Apsvarstykite konkrečių pažymių suvirinamumą.

8.2 Aplinkosaugos ir saugos klausimai

Svarbiausia aptarnavimo aplinka ir bet kokie saugumo kritiniai aspektai:

Korozinė aplinka:

Koks yra aplinkos pobūdis (pvz., atmosfera, gėlas vanduo, druskingas vanduo, Cheminis poveikis)?

Patarimai:

Čia nerūdijantis plienas dažnai tampa numatytuoju pasirinkimu.

Švelnus atmosfera: Gali pakakti anglies plieno su gera danga. 304 SS siekiant geresnio ilgaamžiškumo.

Jūrų/chloridas: 316 SS, Duplex SS, arba aukštesni lydiniai. Anglies plienas reikės tvirtos ir nuolatinės apsaugos.

Cheminis: Specifinės nerūdijančio plieno klasės (ar kiti specializuoti lydiniai) pritaikytas cheminiam.

Higienos reikalavimai:

Yra paraiška apdorojant maistą, medicinos, arba farmacijos pramonė, kurioje būtina švara ir nerealumas?

Patarimai:

Dauguma renkasi nerūdijantį plieną, ypač austenitinių klasių, tokių kaip 304L ir 316L - dėl jo sklandžiai, neporinis paviršius, Lengvas valymas, ir atsparumas korozijai, kuri apsaugo nuo užteršimo.

Estetiniai reikalavimai:

Yra svarbi komponento vaizdinė išvaizda?

Patarimai:

Nerūdijantis plienas siūlo platų patrauklių ir patvarių apdailų asortimentą.

Anglies plienui reikia dažyti ar dengti estetiką.

Magnetinės savybės:

Ar programai reikalinga nemagnetinė medžiaga, Arba yra priimtinas/pageidautinas magnetizmas?

Patarimai:

Anglies plienas visada yra magnetinis.

Austenitinis nerūdijantis plienas (atkaitintas) yra ne magnetikas.

Feritinis, martensitic, o dvipusis nerūdijantis plienas yra magnetiniai.

Saugumo kritiškumas:

Kokios yra medžiagos nesėkmės pasekmės (pvz., ekonominis nuostolis, Aplinkos žala, sužeidimas, Gyvenimo praradimas)?

Patarimai:

Saugai svarbios programos, Inžinieriai paprastai laikosi konservatyvesnio požiūrio, Dažnai pasirinkti brangesnes medžiagas, kurios teikia didesnį patikimumą ir nuspėjamumą aptarnavimo aplinkoje.

Tai gali atsiremti į konkrečias nerūdijančio plieno laipsnis, jei korozija yra anglies plieno gedimo rizika.

8.3 Išsami sprendimų matrica: Anglies plienas vs nerūdijantis plienas

Sprendimo matrica gali padėti sistemingai palyginti parinktis.

Žemiau pateikiami balai yra bendrieji (1 = Vargšas, 5 = Puiku); Konkretūs kiekvienos šeimos pažymiai juos dar labiau patikslina.

Supaprastinta sprendimų matrica - anglies plienas ir nerūdijantis plienas (Bendras palyginimas)

Teisingai pasirinkti Anglies plienas ir nerūdijantis plienas Dilema reikalauja supratimo apie medžiagos mokslą mišinį, paraiškos reikalavimai, ir ekonominė realybė.

9. DUK: Anglies plienas vs nerūdijantis plienas

Q1: Koks yra pagrindinis skirtumas tarp anglies plieno ir nerūdijančio plieno?

A: Pagrindinis skirtumas yra chromo kiekis - be dažų plieno turi bent jau 10.5%, Sudarant apsauginį oksido sluoksnį, kuris atsparus korozijai, tuo tarpu anglies plienas to trūksta ir rūdys be apsaugos.

Q2: Ar nerūdijantis plienas visada yra geresnis už anglies plieną?

A: Nerūdijantis plienas ne visada yra geresnis - tai priklauso nuo programos.

Tai siūlo puikų atsparumą korozijai ir estetikai.

Nors anglies plienas gali būti stipresnis, sunkiau, Lengviau mašinuoti ar suvirinti, ir paprastai yra pigesnis.

Geriausia medžiaga yra ta, kuri tinka konkrečiam spektakliui, ilgaamžiškumas, ir išlaidų poreikiai.

Q3: Kodėl nerūdijantis plienas yra brangesnis nei anglies plienas?

A: Nerūdijantis plienas yra brangesnis daugiausia dėl brangių lydinių elementų, tokių kaip chromas, nikelio, ir molibdenas, ir sudėtingesnis jo gamybos procesas.

Q4: Ar galiu suvirinti nerūdijantį plieną iki anglies plieno?

A: Nerūdijančio nerūdijančio plieno iki anglies plieno, naudojant skirtingą metalinį suvirinimą.

Iššūkiai apima skirtingą šilumos plėtrą, Anglies migracija, ir potenciali galvaninė korozija.

Naudojant užpildo metalus, patinka 309 arba 312 Nerūdijantis plienas padeda tiltuoti medžiagų skirtumus. Tinkamas bendras dizainas ir technika yra būtini.

10. Išvada

Palyginimas Anglies plienas ir nerūdijantis plienas atskleidžia dvi nepaprastai universalias, tačiau atskiras geležies lydinių šeimas, kiekvienas turi unikalų savybių profilį, privalumų, ir apribojimai.

Anglies plienas, Apibrėžta jo anglies kiekio, siūlo platų mechaninių savybių spektrą, geras formavimas (Ypač mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantys pažymiai), ir puikus suvirinamumas, Viskas už palyginti mažą pradinę kainą.

Jo Achilo kulnas, tačiau, yra jo būdingas jautrumas korozijai, reikalauja apsaugos priemonių daugelyje aplinkų.

Nerūdijantis plienas, apibūdinamas jo minimumu 10.5% Chromo kiekis, išsiskiria pirmiausia per savo puikų sugebėjimą atsispirti korozijai dėl pasyvaus susidarymo, savaime gydantis chromo oksido sluoksnis.

Už to, Skirtingos nerūdijančio plieno šeimos - Austenitinės, feritas, martensitic, Duplex, ir ph - siūlo platų mechaninių savybių rinkinį, nuo puikaus kietumo ir lankstumo iki kraštutinio kietumo ir stiprumo, kartu su patrauklia estetika.

Šios sustiprintos savybės, tačiau, Ateikite didesnę pradinę medžiagos kainą ir dažnai apima labiau specializuotus gamybos metodus.

Sprendimas tarp Anglies plienas ir nerūdijantis plienas nėra dalykas, kad vienas yra visuotinai pranašesnis už kitą.

Vietoj, Pasirinkimas priklauso nuo išsamios konkrečios programos reikalavimų analizės.