Јаглероден челик против нерѓосувачки челик

1717 Прегледи 2025-05-09 15:34:51

Разбирање јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик карактеристики, предности, и ограничувањата на секоја од нив се најголеми за инженерите, дизајнери, производители, и секој вклучен во изборот на материјали.

Изборот на вистинскиот вид челик може значително да влијае на перформансите на проектот, долговечноста, трошок, и безбедноста.

Овој дефинитивен водич ќе истражува длабоко во споредбата на јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик, Обезбедување сеопфатно разбирање за да ве поттикнат да донесувате информирани одлуки.

1. Вовед

Челикот нуди разноврсност затоа што елементите за легура и третманите со топлина можат да ги прилагодат за специфични својства.

Оваа прилагодливост доведе до разновидно семејство на челици, Секој одговара за различни околини и стресови.

Меѓу овие, Разликата помеѓу јаглерод челик и не'рѓосувачки челик е една од најчестите размислувања на инженерот.

1.1 Важноста на јаглеродната челик наспроти споредбата од не'рѓосувачки челик

Изборот помеѓу јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик не е само академска вежба.

Има длабоки практични импликации.

Овие два вида челик нудат многу различни профили на перформанси, особено во врска со:

• Отпорност на корозија: Ова е често примарниот диференцијатор, со не'рѓосувачки челик покажува супериорна отпорност на 'рѓа и други форми на корозија.
• Механички својства: Сила, цврстина, цврстина, и еластичноста може значително да се разликува.
• Цена: Јаглеродниот челик е генерално поевтин однапред, Но, не'рѓосувачки челик може да понуди подобра долгорочна вредност заради неговата издржливост.
• Естетика: Не'рѓосувачки челик често се избира за чисто, модерен изглед.
• Измислица и обработливост: Разликите во составот влијаат колку лесно можат да се намалат овие челици, формирана, и заварени.

Да се ​​направи несоодветен избор може да доведе до предвремено неуспех на компонентите, зголемени трошоци за одржување, безбедносни опасности, или непотребно скап производ.

Затоа, Темелното разбирање на дебатата за јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик е клучно за оптимизирање на изборот на материјали за секоја дадена апликација, Од секојдневните прибор за јадење и градежни зраци до високо-технолошки компоненти на воздушната вселена и медицински импланти.

2. Основни концепти и класификации

Ефикасно да се спореди јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик, Прво мора да воспоставиме јасно разбирање за тоа што го дефинира секој материјал, нивните основни композиции, и нивните основни класификации.

2.1 Јаглероден челик

Многумина го сметаат јаглеродниот челик најкористениот инженерски материјал затоа што нуди одлични механички својства по релативно ниска цена.

Нејзината дефинирачка карактеристика е нејзиното потпирање на јаглеродот како главен елемент за легура што влијае на неговите својства.

Дефиниција:

Јаглерод челик е легура на железо и јаглерод, каде што јаглеродот е главниот интерстицијален легура што ја подобрува силата и цврстината на чистото железо. Другите елементи за легура се обично присутни во мали количини, честопати како остатоци од процесот на правење челик или намерно се додаваат во мали количини за да се рафинираат својствата, но тие не го менуваат значително неговиот фундаментален карактер како јаглероден челик.

Состав:

Американскиот институт за железо и челик (AISI) го дефинира јаглеродниот челик како челик во кој:

1. Стандардите не бараат минимална содржина за хром, кобалт, Колумбиум (ниобиум), молибден, никел, титаниум, волфрам, ванадиум, циркониум, или кој било друг елемент додаден за специфичен ефект на легура.
2. Наведениот минимум за бакар не надминува 0.40 процент.
3. Или максималната содржина наведена за кој било од следниве елементи не ги надминува забележаните проценти: манган 1.65, силикон 0.60, бакар 0.60.

Клучниот елемент е јаглерод (В), со типична содржина која се движи од количини во трага до околу 2.11% по тежина.

Надвор од оваа содржина на јаглерод, Легурата генерално се класифицира како леано железо.

• Манган (Мн): Обично се претставуваат до 1.65%. Придонесува за сила и цврстина, делува како деоксидатор и десулфуризатор, и ја подобрува топла обработливост.
• Силикон (И): Обично до 0.60%. Делува како деоксидатор и малку ја зголемува силата.
• Сулфур (С) и фосфор (П): Овие генерално се сметаат за нечистотии. Сулфур може да предизвика кршливост на високи температури (Hotешка кратко време), додека фосфорот може да предизвика кршливост на ниски температури (Студен кратко време). Нивните нивоа обично се чуваат на ниско ниво (на пр., <0.05%).

Видови на јаглероден челик:

Јаглеродните челици првенствено се класифицираат врз основа на нивната содржина на јаглерод, Бидејќи ова има најзначајно влијание врз нивните механички својства:

1. Ниско-јаглероден челик (Благ челик):
   • Содржина на јаглерод: Обично содржи до 0.25% – 0.30% јаглерод (на пр., AISI 1005 до 1025).
   • Својства: Релативно мека, дуктилен, и лесно изработени, формирана, и заварени. Помала јачина на затегнување во споредба со повисоки челици на јаглерод. Најмалку скап тип.
   • Микроструктура: Претежно ферит со малку бисер.
   • Апликации: Панели на каросеријата на автомобилот, структурни форми (I-зраци, канали), цевки, градежни компоненти, Конзерви за храна, и општа работа со лим.
2. Средно јаглероден челик:
   • Содржина на јаглерод: Обично се движи од 0.25% – 0.30% до 0.55% – 0.60% јаглерод (на пр., AISI 1030 до 1055).
   • Својства: Нуди добар баланс на сила, цврстина, цврстина, и еластичност. Одговорен на термичка обработка (гаснење и калење) за понатамошно подобрување на механичките својства. Потешко е да се формира, заварување, и исечени од челик со низок јаглерод.
   • Микроструктура: Зголемен процент на бисер во споредба со челик со низок јаглерод.
   • Апликации: Запчаници, шахти, оски, коленесто вратило, спојки, железнички патеки, Делови за машини, и компоненти кои бараат поголема јачина и отпорност на абење.
3. Високо јаглероден челик (Челик со јаглеродни алатки):
   • Содржина на јаглерод: Обично се движи од 0.55% – 0.60% до 1.00% – 1.50% јаглерод (на пр., AISI 1060 до 1095). Некои класификации може да го прошират ова до 2,1% од фунти.
   • Својства: Многу тешко, силна, и поседува добра отпорност на абење по термичка обработка. Сепак, Помалку е еластична и построга (Повеќе кршливи) отколку пониски челици на јаглерод. Потешко е да се заваруваат и машината.
   • Микроструктура: Претежно бисер и цементит.
   • Апликации: Алатки за сечење (длето, вежби), извори, жици со голема јачина, удари, умира, и апликации каде што екстремната цврстина и отпорност на абење се примарни барања.
4. Ултра-високо-јаглероден челик:
   • Содржина на јаглерод: Приближно 1.25% до 2.0% јаглерод.
   • Својства: Може да се смири до голема цврстина. Се користи за специјализирано, Не-индустриски цели како ножеви, оски, или удари.

Оваа класификација заснована врз содржината на јаглерод е фундаментална во разбирањето на јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Споредба, Како што ги поставува основните својства за челици со јаглерод.

2.2 Нерѓосувачки челик

Не'рѓосувачки челик се издвојува од повеќето јаглеродни челици за неговата исклучителна отпорност на корозија.

Оваа карактеристика произлегува од неговиот специфичен состав на легура.

Дефиниција:

Не'рѓосувачки челик е легура на железо што содржи минимум 10.5% хром (Кр) по маса.

Хромиумот формира пасивен, само-поправање оксиден слој на површината на челикот, што го штити од корозија и боење.

Токму оваа содржина на хром првенствено го разликува не'рѓосувачкиот челик од другите челици.

Состав:

Покрај железото и дефинираниот хром, Не'рѓосувачки челици можат да содржат разни други елементи за легура за подобрување на специфичните својства како што е формалноста, силата, и отпорност на корозија во одредени средини.

• Хром (Кр): Суштинскиот елемент, минимум 10.5%. Повисоката содржина на хром генерално ја подобрува отпорноста на корозијата.
• Никел (Во): Често се додава за стабилизирање на аустенитската структура (Погледнете типови подолу), што ја подобрува еластичноста, цврстина, и заварливост. Исто така ја подобрува отпорноста на корозијата во одредени средини.
• Молибден (Мо): Ја подобрува отпорот на корозија на пит и пукнатина, особено во околини што содржат хлорид (Како морска вода). Исто така ја зголемува јачината на покачени температури.
• Манган (Мн): Може да се користи како стабилизатор на аустенит (делумно замена на никел во некои оценки) и ја подобрува силата и топла обработливост.
• Силикон (И): Делува како деоксидатор и ја подобрува отпорноста на оксидацијата на високи температури.
• Јаглерод (В): Присутни во нерѓосувачки челици, Но, нејзината содржина е често внимателно контролирана. Во остиннични и феритни оценки, Општо е најпосакувано понискиот јаглерод за да се спречи сензибилизација (врнежи од хром карбид, Намалување на отпорност на корозија). Во мартинзитички оценки, Потребен е повисок јаглерод за цврстина.
• Азот (Н): Ја зголемува јачината и отпорноста на корозијата, и ја стабилизира аустенитската структура.
• Други елементи: Титаниум (На), Ниобиум (Nb), Бакар (Cu), Сулфур (С) (За подобрена машинска обработка во некои оценки), Селен (Со), Алуминиум (Ал), итн., може да се додаде за специфични цели.

Видови од не'рѓосувачки челик:

Не'рѓосувачки челици првенствено се класифицираат врз основа на нивната металуршка микроструктура, што е одредено од нивниот хемиски состав (особено хром, никел, и содржина на јаглерод):

Остенитски нерѓосувачки челици:

Богати со хром и никел, Нуди одличен отпор на корозија, формабилност, и заварливост.

Најчесто се користи во преработката на храна, медицински помагала, и архитектонски апликации. Не е зацврстен со термичка обработка.

Феритни нерѓосувачки челици:

Содржат повисок хром со малку или без никел. Поекономично, магнетни, и умерено отпорен на корозија.

Обично се користи во автомобилски системи за издувни гасови и уреди за домаќинства. Не може да се загрева за зацврстување.

Мартинзитички нерѓосувачки челици:

Повисоката содржина на јаглерод овозможува зацврстување преку третман на топлина. Познат по голема цврстина и сила.

Се користи во ножеви, вентили, и механички делови.

Дуплекс нерѓосувачки челици:

Комбинирајте ги аустенитските и феритските структури, обезбедување на голема јачина и одлична отпорност на корозија.

Идеално за барање околини како морски, хемиска обработка, и системи за цевки.

Затегнување на врнежите (PH) Нерѓосувачки челици:

Може да постигне многу висока јачина преку термичка обработка, додека одржува добра отпорност на корозија.

Заеднички кај механичките компоненти на воздушната и висока јачина.

Разбирањето на овие основни класификации е клучно за ценење на нијансите во јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Споредба.

Присуството на барем 10.5% Хром во не'рѓосувачки челик е камен -темелник на неговата дефинирачка карактеристика: отпорност на корозија.

3. Анализа на разликите во основните перформанси: Јаглероден челик против нерѓосувачки челик

Одлуката за употреба јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Често зависи од детална споредба на нивните основни карактеристики на перформансите.

Додека и двете се легури базирани на железо, Нивните различни композиции доведуваат до значителни варијации во начинот на кој тие се однесуваат под различни услови.

3.1 Отпорност на корозија

Ова е веројатно најзначајната и познатата разлика во јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик дебата.

Јаглероден челик:

Јаглерод челик има лоша отпорност на корозија.

Кога е изложено на влага и кислород, Ironелезо во јаглероден челик лесно оксидира за да формира железен оксид, попознат како 'рѓа.

Овој 'рѓа слој е обично порозен и ронлив, Не нуди заштита на основниот метал, дозволувајќи да продолжи корозијата, потенцијално доведува до структурна неуспех.

Стапката на корозија зависи од факторите на животната средина како влажноста, температура, присуство на соли (на пр., во крајбрежните области или соли за де-ИЦИНГ), и загадувачи (на пр., Соединенија на сулфур).

За да се спречи или забави корозијата, Јаглерод челик скоро секогаш бара заштитна обвивка (на пр., боја, Галванизирање, позлата) или други мерки за контрола на корозија (на пр., Катодна заштита).

 

Нерѓосувачки челик:

Нерѓосувачки челик, Поради неговиот минимум 10.5% Содржина на хром, Изложува одлична отпорност на корозија.

Хром реагира со кислород во околината за да формира многу тенка, Теално, транспарентен, и само-поправање пасивен слој на хром оксид (Cr₂o₃) на површината.

Овој пасивен слој делува како бариера, Спречување на понатамошна оксидација и корозија на основното железо.

Ако површината е изгребана или оштетена, Хром брзо реагира со кислород за да го реформира овој заштитен слој, Феномен честопати се нарекува „само-лекување“.

Степенот на отпорност на корозија во не'рѓосувачки челик варира во зависност од специфичниот состав на легурата:

• Повисоката содржина на хром генерално ја подобрува отпорноста на корозијата.
• Никел ја подобрува општата отпорност на корозија и отпорност на одредени киселини.
• Молибден значително ја подобрува отпорноста на корозија на пит и пукнатина, особено во средини богати со хлориди.

Остенитски нерѓосувачки челици (Како 304 и 316) Општо, понудете ја најдобрата секаде отпорност на корозија.

Феритни оценки исто така нудат добар отпор, додека мартинзитичките оценки, Поради нивната поголема содржина на јаглерод и различна микроструктура, Обично се помалку отпорни на корозија од Austenitics или феритика со слично ниво на хром.

Дуплекс нерѓосувачки челици нудат одличен отпор на специфични форми на корозија како пукање на стрес корозија.

Резиме за отпорност на корозија: Во јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Споредба, Не'рѓосувачки челик е јасен победник за својствена отпорност на корозија.

3.2 Цврстина и отпорност на абење

Цврстината е отпорност на материјалот на локализирана пластична деформација, како што се вовлекување или гребење.

Отпорноста на абење е неговата способност да се спротивстави на оштетување и загуба на материјал како резултат на триење, абразија, или ерозија.

Јаглероден челик:

Цврстината и отпорноста на абење на јаглероден челик првенствено се одредуваат со неговата содржина на јаглерод и третман на топлина.

• Челините со низок јаглерод се релативно меки и имаат слаб отпор на абење.
• Челините со средно јаглерод можат да постигнат умерена цврстина и отпорност на абење, особено по термичка обработка.
• Челиците со висока јаглерод можат да бидат третирани со топлина (гасени и калено) За да се постигне многу високи нивоа на цврстина и одлична отпорност на абење, правејќи ги погодни за сечење алатки и делови за носење. Присуството на карбиди (Како железо карбид, Fe₃c или цементит) Во микроструктурата значително придонесува за отпорност на носење.

Нерѓосувачки челик:

Цврстината и отпорноста на абење на не'рѓосувачки челик многу се разликуваат меѓу различните типови:

• Остенитски нерѓосувачки челици (на пр., 304, 316) се релативно меки во нивната annealed состојба, но можат значително да се зацврстат со работа со студ (стврднување на вирус). Тие генерално имаат умерена отпорност на абење, но можат да страдаат од жолчење (форма на абење предизвикана од адхезија помеѓу лизгачките површини) Под високи товари без подмачкување.
• Феритичните нерѓосувачки челици се исто така релативно меки и не се зацврстуваат со третман на топлина. Нивната отпорност на абење е генерално умерен.
• Мартинзитички нерѓосувачки челици (на пр., 410, 420, 440В) се специјално дизајнирани да се зацврстат со третман на топлина. Тие можат да постигнат многу високи нивоа на цврстина (споредлива со или дури и надминувајќи челици со висока јаглерод) и изложи одличен отпор на абење, особено оценки со поголема содржина на јаглерод и хром што формираат тврди карбиди на хром.
• Дуплекс нерѓосувачки челици генерално имаат поголема цврстина и подобра отпорност на абење од аустенитските оценки заради нивната поголема јачина.
• Затегнување на врнежите (PH) Не'рѓосувачки челици исто така можат да постигнат многу висока цврстина и добра отпорност на абење по соодветни третмани за стареење.

Резиме за цврстина и отпорност на абење:

Кога споредувате јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик За овие својства:

• Тековни челици со висока јаглерод и мартинзитични челици со топлина, не'рѓосувачки челици можат да постигнат највисоки нивоа на цврстина и отпорност на абење.
• Остенитни и феритни нерѓосувачки челици се генерално помеки и имаат помал отпор на абење од зацврстените јаглеродни челици или мартинзитични нерѓосувачки челици, Освен ако не е значително ладно работено (Остенитски).

3.3 Цврстина и отпорност на влијание

Цврстината е способност на материјалот да апсорбира енергија и пластично да се деформира пред фрактурирање. Отпорноста на влијанието се однесува конкретно на неговата способност да издржи ненадејно, оптоварување со висока стапка (влијание).

Јаглероден челик:

Цврстината на јаглеродниот челик е обратно поврзана со нејзината содржина и цврстина на јаглерод.

• Челиците со низок јаглерод се генерално многу тешки и дукстилни, Изложба на добра отпорност на влијание, Особено на собата и покачените температури. Сепак, Тие можат да станат кршливи на многу ниски температури (Температура на транзиција на дуктилна до кршливост, ДБТТ).
• Челините со средно јаглерод нудат разумен баланс на сила и цврстина.
• Челици со висока јаглерод, Особено кога се зацврстува, имаат помала цврстина и се повеќе кршливи, што значи дека тие имаат помал отпор на влијание.

Термичка обработка (како калење по калење) е клучно за оптимизирање на цврстината на челиците со средна и јаглерод.

Нерѓосувачки челик:

Цврстината варира значително со видот на не'рѓосувачки челик:

• Остенитски нерѓосувачки челици (на пр., 304, 316) изложи одлична цврстина и отпорност на влијание, Дури и до криогени температури. Тие обично не покажуваат транзиција на дуктилна до кршливост. Ова ги прави идеални за апликации со ниска температура.
• Феритичните челици од не'рѓосувања генерално имаат помала цврстина од аустенитика, особено во подебели делови или на ниски температури. Тие можат да покажат ДБТТ. Некои оценки се склони кон „475 ° C опфаќање“ по продолжената изложеност на средни температури.
• Мартинзитички нерѓосувачки челици, Кога се зацврстуваат на високи нивоа на јачина, имаат тенденција да имаат помала цврстина и можат да бидат доста кршливи ако не се правилно калено. Темарнот ја подобрува цврстината, но често на штета на одредена цврстина.
• Дуплекс челиците од не'рѓосувачки челици генерално нудат добра цврстина, честопати супериорно во однос на феритни оценки и подобро од мартинзитичките оценки на еквивалентно ниво на јачина, Иако не обично толку високи како аустенитските оценки на многу ниски температури.
• PH нерѓосувачки челици можат да постигнат добра цврстина заедно со голема јачина, Во зависност од специфичниот третман со стареење.

Резиме за цврстина и отпорност на влијание:

Во јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик контекст:

• Остенитските нерѓосувачки челици генерално нудат најдобра комбинација на цврстина и отпорност на влијание, особено на ниски температури.
• Челините со низок јаглерод се исто така многу тешки, но можат да бидат ограничени со нивниот DBTT.
• Челици со висока јаглерод и зацврстени мартинзитични нерѓосувачки челици имаат тенденција да имаат помала цврстина.

3.4 Сила и издолжување на затегнување

Јачина на истегнување (Крајна цврстина на истегнување, UTS) е максималниот стрес што материјалот може да го издржи додека се протега или влече пред вратот.

Издолжувањето е мерка на еластичност, претставува колку материјал може да деформира пластично пред да се фрактури.

Јаглероден челик:

• Јачина на истегнување: Се зголемува со содржина на јаглерод и со третман на топлина (за челици со средни и високо-јаглерод).
  • Челик со низок јаглерод: ~ 400-550 MPa (58-80 ksi)
  • Среден јаглероден челик (annealed): ~ 550-700 MPa (80-102 ksi); (третирана со топлина): може да биде многу повисоко, до 1000+ MPa.
  • Високо-јаглероден челик (третирана со топлина): Може да надмине 1500-2000 MPa (217-290 ksi) За одредени оценки и третмани.
• Издолжување: Генерално се намалува со зголемувањето на содржината на јаглерод и силата. Челините со низок јаглерод се многу дукстилни (на пр., 25-30% издолжување), Додека зацврстените челици со висока јаглерод имаат многу ниско издолжување (<10%).

Нерѓосувачки челик:

• Јачина на истегнување:
  • Аустенит (на пр., 304 annealed): ~ 515-620 MPa (75-90 ksi). Може значително да се зголеми со работа со студ (на пр., до над 1000 MPa).
  • Феритни (на пр., 430 annealed): ~ 450-520 MPa (65-75 ksi).
  • Мартензит (на пр., 410 третирана со топлина): Може да се движи од 500 фунти MPa до повеќе 1300 MPa (73-190 ksi) Во зависност од третманот со топлина. 440В може да биде уште повисоко.
  • Дуплекс (на пр., 2205): ~ 620-800 MPa (90-116 ksi) или повисоко.
  • PH челици (на пр., 17-4PH-топло-третирана): Може да постигне многу високи јаки страни, на пр., 930-1310 MPa (135-190 ksi).
• Издолжување:
  • Аустенит: Одлично издолжување во државата Annealed (на пр., 40-60%), се намалува со ладна работа.
  • Феритни: Умерено издолжување (на пр., 20-30%).
  • Мартензит: Пониско издолжување, Особено кога се зацврстуваат на високи нивоа на јачина (на пр., 10-20%).
  • Дуплекс: Добро издолжување (на пр., 25% или повеќе).

Резиме за сила на затегнување и издолжување:

На јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Споредбата покажува широк спектар за обајцата:

• И двете семејства можат да постигнат многу високи јаки на затегнување преку лекување и третман на топлина (Челици со висока јаглерод и мартинзитични/pH нерѓосувачки челици).
• Челици со низок јаглерод и анеализирани аустенитски нерѓосувачки челици нудат најдобра еластичност (издолжување).
• Верзиите со голема јачина на двете имаат тенденција да имаат помала еластичност.

3.5 Изглед и третман на површини

Естетиката и завршницата на површината честопати се важни размислувања, особено за производи за потрошувачи или архитектонски апликации.

Јаглероден челик:

Јаглерод челик обично има досаден, мат сив изглед во својата сурова состојба. Тој е склон на оксидација на површината ('рѓа) Ако остави незаштитен, што е естетски непожелно за повеќето апликации.
Површински третмани: Да се ​​подобри изгледот и да се обезбеди заштита од корозија, Јаглеродниот челик е скоро секогаш третиран. Заеднички третмани вклучуваат:

• Сликарство: Широк спектар на бои и завршувања.
• Облога во прав: Издржлива и привлечна завршница.
• Поцинкување: Облога со цинк за заштита од корозија (резултира во залепен или мат сив изглед).
• Позлата: Облога со други метали како хром (Декоративен хром), никел, или кадмиум за изглед и заштита.
• Засилување или црна оксидна обвивка: Хемиски облоги за конверзија кои обезбедуваат блага отпорност на корозија и темен изглед, Често се користи за алатки и огнено оружје.

Нерѓосувачки челик:

Не'рѓосувачки челик е познат по својата привлечна, светло, и модерен изглед. Пасивниот слој на хром оксид е транспарентен, дозволувајќи му на металниот сјај да се покаже.
Површински завршувања: Не'рѓосувачки челик може да се снабдува со најразлични мелници или понатамошни обработени за да се постигнат специфични естетски ефекти:

• Мил завршува (на пр., бр. 1, 2Б, 2Д): Се разликуваат од досадно до умерено рефлексивни. 2Б е вообичаена завршница на ладно валана општа намена.
• Полирани завршувања (на пр., бр. 4, бр. 8 Огледало): Може да се движи од четкан изглед на сатен (бр. 4) до високо рефлексивно огледало завршување (бр. 8). Овие се постигнуваат со механичка абразија.
• Текстурирани завршувања: Моделите можат да бидат врежани или валани во површината за декоративни или функционални цели (на пр., Подобрен зафат, Намален сјај).
• Обоен не'рѓосувачки челик: Постигнати преку хемиски или електрохемиски процеси кои ја менуваат дебелината на пасивниот слој, создавање бои за мешање, или преку ПВД (Физичко таложење на пареа) премази.

Не'рѓосувачки челик генерално не бара сликарство или облога за заштита од корозија, што може да биде значителна предност за долгорочно одржување. Неговата својствена завршница е често клучна причина за неговиот избор.

Резиме за изглед и третман на површини:

Во јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Споредба за изглед:

• Не'рѓосувачки челик нуди природно привлечна и отпорна на корозија што може да се подобри дополнително.
• Јаглерод челик бара површински третмани и за естетика и за заштита на корозија.

4. Споредба на отпорност на корозија: Јаглероден челик против нерѓосувачки челик (Длабоко)

Разликата во отпорот на корозија е толку фундаментална за јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Одлука дека гарантира подетално испитување.

4.1 Основен механизам за корозија

Корозијата е постепено уништување на материјалите (обично метали) со хемиска или електрохемиска реакција со нивната околина.

За легури базирани на железо како челик, Најчеста форма е 'рѓосан.

• Корозија на јаглероден челик ('Рѓа):
  Кога јаглеродниот челик е изложен на околина што содржи кислород и влага (Дури и влажноста во воздухот), Електрохемиска клетка се формира на нејзината површина.
  1. Анодична реакција: Железо (Fe) Атомите губат електрони (оксидира) да станат железни јони (Fe²⁺):
     Fe → fe²⁺ + 2Е⁻
  2. Катодна реакција: Кислород (О₂) и вода (H₂o) на површината прифатете ги овие електрони (Намалете):
     О₂ + 2H₂o + 4E → 4OH⁻ (Во неутрални или алкални услови)
     или О₂ + 4H⁺ + 4E⁻ → 2H₂O (во кисели услови)
  3. Формирање на 'рѓа: Ironелезните јони (Fe²⁺) Потоа реагирајте со хидроксид јони (Ох) и понатаму со кислород за да формираат разни хидрирани железни оксиди, колективно познат како 'рѓа. Вообичаена форма е феричен хидроксид, Fe(Ох)₃, што потоа се дехидрира да се fe₂o₃ · nh₂o.
     Fe²⁺ + 2Oh⁻ → fe(Ох)₂ (железен хидроксид)
     4Fe(Ох)₂ + О₂ + 2Huit → 4fe(Ох)₃ (Феричен хидроксид - 'рѓа)
     Слојот 'рѓа формиран на јаглероден челик е обично:

• Порозна: Овозможува влага и кислород да навлезат во основниот метал.
• Не-прилепување/ронлив: Може лесно да се одвои, изложување на свеж метал на понатамошна корозија.
• Обемна: 'Рѓата зафаќа поголем волумен од оригиналното железо, што може да предизвика стресови и оштетување во ограничените структури.

Така, Корозијата во јаглерод челик е процес на самопропишување, освен ако металот не е заштитен.

4.2 Анти-корозија мерки за јаглероден челик

Поради својата подложност на корозија, Јаглерод челик скоро секогаш бара заштитни мерки кога се користи во околини со влага и кислород.

Заеднички стратегии вклучуваат:

1. Заштитни облоги: Создавање физичка бариера помеѓу челикот и корозивната околина.
   • Бои и органски облоги: Обезбедете бариера и може да содржи и инхибитори на корозија. Бара соодветна подготовка на површината за добра адхезија. Предмет на оштетување и атмосфера, бара реапликација.
   • Метални облоги:
     • Поцинкување: Облога со цинк (Galvanizing или електрогалванизирање со топло-натопи или). Цинк е поакктивен од железо, Значи, тоа се кородира преферирано (пожртвувана заштита или катодна заштита) Дури и ако облогата е изгребана.
     • Позлата: Облога со метали како хром, никел, калај, или кадмиум. Некои нудат заштита од бариера, други (како хром над никел) Обезбедете декоративна и отпорна на абење површина.
   • Обложувања за конверзија: Хемиски третмани како фосфатирање или црна оксидна обвивка, кои создаваат тенка, придржувачки слој што нуди лесна отпорност на корозија и ја подобрува адхезијата на бојата.
2. Легура (Челици со ниски легури): Мали дополнувања на елементи како бакар, хром, никел, И фосфор може малку да ја подобри отпорноста на атмосферската корозија со формирање на попривлечен слој на 'рѓа (на пр., „Челици за временски услови“ како Кор-Тен). Сепак, Овие сè уште не се споредливи со нерѓосувачки челици.
3. Катодна заштита: Изработка на јаглерод челик структура катода на електрохемиска ќелија.
   • Пожртвувана анода: Приложување на поакктивен метал (Како цинк, магнезиум, или алуминиум) тоа кородира наместо челик.
   • Импресионирана струја: Примена на надворешна DC струја за да се присили челикот да стане катода.
     Се користи за големи структури како цевководи, бродски трупови, и резервоари за складирање.
4. Контрола на животната средина: Изменување на околината за да се направи помалку корозивна, на пр., дехидидификација, Користење на инхибитори на корозија во затворени системи.

Овие мерки додаваат на цената и сложеноста на користењето на јаглероден челик, но честопати се неопходни за постигнување прифатлив животен век.

4.3 „Само-лекување“ Пасивен оксид филм од не'рѓосувачки челик

Формирање:

Нерѓосувачки челик (.10,5% cr) формира тенка, Стабилен хром оксид (Cr₂o₃) слој кога е изложен на кислород (воздух или вода):
2Кр + 3/2 O₂ → Cr₂o₃
Овој пасивен филм е дебел само 1-5 нанометри, но цврсто се придржува на површината и спречува понатамошна корозија.

Клучни својства:

• Заштита на бариера: Блокира корозивни елементи од достигнување на металот.
• Хемиски стабилен: Cr₂o₃ се спротивставува на нападот во повеќето средини.
• Само-лекување: Ако изгребате, слојот се реформи веднаш во присуство на кислород.
• Транспарентен: Толку тенок што металниот сјај на челикот останува видлив.

Фактори ја зголемуваат пасивноста:

• Хром: Повеќе CR = посилен филм.
• Молибден (Мо): Ја подобрува отпорноста на хлоридите (на пр., во 316).
• Никел (Во): Стабилизира аустенит и ја подобрува отпорноста на корозијата кај киселините.
• Чиста површина: Мазна, Површините без загадувачи Пасивираат подобро.

Ограничувања - Кога пасивниот слој не успее:

• Хлорид напад: Доведува до корозија на пит и пукнатина.
• Намалување на киселините: Може да го раствори пасивниот слој.
• Недостаток на кислород: Без кислород = нема пасивација.
• Сензибилизација: Неправилното термичко лекување предизвикува осиромашување на хром во границите на житото; ублажени со ниско ниво на јаглерод или стабилизирани оценки (на пр., 304Л, 316Л).

Заклучок:

Иако не е непопустливо, Само-лекуваниот пасивен филм на не'рѓосувачки челик му дава супериорен, Отпорност на корозија со ниско одржување-една од најголемите предности во однос на јаглеродниот челик.

5. Јаглероден челик против нерѓосувачки челик: Преработка и производство

Разликите во хемискиот состав и микроструктурата помеѓу јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Исто така, доведуваат до варијации во нивното однесување за време на вообичаените операции за обработка и производство.

5.1 Сечење, Формирање, и заварување

Ова се фундаментални процеси на измислица, и изборот на челик тип значително влијае врз нив.

Сечење:

• Јаглероден челик:
  • Челиците со низок јаглерод се генерално лесни за намалување со употреба на различни методи: стрижење, пила, плазма сечење, Сечење на окси-гориво (Сечење на пламен), и ласерско сечење.
  • Средни и високо-јаглеродни челици стануваат потешки за намалување со зголемувањето на содржината на јаглерод. Сечење на окси-гориво е сè уште ефикасно, но може да биде потребно загревање за подебели делови од повисоки оценки на јаглерод за да се спречи пукање. Машинска обработка (пила, мелење) бара потешки материјали за алатки и побавни брзини.
• Нерѓосувачки челик:
  • Остенитски нерѓосувачки челици (на пр., 304, 316) се познати по високата стапка на зацврстување на работата и пониската термичка спроводливост во споредба со јаглеродниот челик. Ова може да ги направи повеќе предизвикувачки за машината (сече, вежба, Мил). Тие бараат остри алатки, Цврсти поставки, побавни брзини, повисоки извори, и добро подмачкување/ладење за да се спречи абење на алатки и зацврстување на работното парче. Сечење плазма и сечење на ласер се ефикасни. Тие обично не се исечени со методи на окси-гориво затоа што хром оксидот спречува оксидација потребна за процесот.
  • Феритичните нерѓосувачки челици се генерално полесни за машина од Austenitics, со однесување поблиску до челик со низок јаглерод, Но, може да биде нешто „гума“.
  • Мартинзитични нерѓосувачки челици во нивната annealed состојба се машински, но може да биде предизвик. Во нивната зацврстена состојба, Тие се многу тешки за машина и обично бараат мелење.
  • Дуплекс нерѓосувачките челици брзо имаат голема сила и работна сила, што ги прави потешки за машина од аустенитика. Тие бараат стабилни алатки и оптимизирани параметри.

Формирање (Свиткување, Цртеж, Печат):

• Јаглероден челик:
  • Челините со низок јаглерод се многу формаливи како резултат на нивната одлична еластичност и ниска јачина на принос. Тие можат да претрпат значителна пластична деформација без да пукаат.
  • Средни и високо-јаглеродни челици ја намалија формалноста. Формирањето често бара поголема сила, Поголеми радија на свиоци, и можеби ќе треба да се направи на покачени температури или во состојба на annealed.
• Нерѓосувачки челик:
  • Аустенитските челици од не'рѓосувачки се многу формални заради нивната висока еластичност и добро издолжување, И покрај нивната тенденција да работат зацврстување. Работното зацврстување всушност може да биде корисно во некои операции за формирање бидејќи ја зголемува јачината на формираниот дел. Сепак, Исто така, значи дека може да бидат потребни повисоки формирани сили во споредба со челик со низок јаглерод, и пролетта може да биде поизразена.
  • Феритичните нерѓосувачки челици генерално имаат добра формабилност, Слично на или нешто помалку од челик со низок јаглерод, но може да биде ограничен со нивната пониска еластичност во споредба со Остенитика.
  • Мартинзитивните нерѓосувачки челици имаат лоша формабилност, особено во зацврстената состојба. Формирањето обично се прави во државата Annealed.
  • Дуплекс нерѓосувачки челици имаат поголема јачина и пониска еластичност од аустенитика, што ги прави потешко да се формираат. Тие бараат повисоки формирани сили и внимателно внимание на свиткување на радиуси.

Заварување:

Севкупна измислица: Во јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Споредба за општа измислица, Челик со низок јаглерод е често најлесен и најевтин за работа со. Остенитски нерѓосувачки челици, додека е формабилен и заварен, презентирајте уникатни предизвици како зацврстување на работата и бараат различни техники и потрошни материјали.

5.2 Процес на третман на топлина

Третманот со топлина вклучува контролирано загревање и ладење на метали за промена на нивната микроструктура и постигнување на посакуваните механички својства.

Јаглероден челик:

Јаглеродни челици, особено средни и високо-јаглеродни оценки, се многу одговорни на разни третмани со топлина:

• Греење: Загревање и бавно ладење за да го омекнат челикот, Подобрување на еластичноста и машината, и олеснување на внатрешните стресови.
• Нормализирање: Загревање над критичната температура и ладење на воздухот за рафинирање на структурата на житото и подобрување на униформноста на својствата.
• Стврднување (Гаснење): Загревање на температурата на аустенитизирање и потоа брзо се лади (гаснење) во вода, масло, или воздух за да се претвори Остенит во мартинзит, многу тешка и кршлива фаза. Само челици со доволна содржина на јаглерод (типично >0.3%) може значително да се зацврсти со калење.
• Калење: Повторно загревање на гасено (зацврстен) челик до одредена температура под критичниот опсег, Држејќи за некое време, и потоа ладење. Ова ја намалува кршливоста, ги олеснува стресовите, и ја подобрува цврстината, Обично со одредено намалување на цврстината и силата. Конечните својства се контролираат со температурата на умереноста.
• Стврднување на случајот (Карбуризирање, Нитридинг, итн.): Третмани за зацврстување на површината кои шират јаглерод или азот на површината на делови од низок јаглерод челик за да создадат тврдо, Надворешен случај отпорен на абење додека одржува тешко јадро.

Нерѓосувачки челик:

Одговорите за третман на топлина драматично се разликуваат меѓу различните типови не'рѓосувачки челик:

• Остенитски нерѓосувачки челици: Не може да се зацврсти со третман на топлина (гаснење и калење) Бидејќи нивната аустенитска структура е стабилна.
  • Греење (Решение за полнење): Загревање на висока температура (на пр., 1000-1150° C или 1850-2100 ° F.) проследено со брзо ладење (Вода гасне за подебели делови) Да се ​​распуштат сите таложени карбиди и да се обезбеди целосно аустенитска структура. Ова го омекнува материјалот, ги ублажува стресовите од ладното работење, и ја максимизира отпорноста на корозијата.
  • Олеснување на стресот: Може да се направи на пониски температури, Но, потребна е грижа за да се избегне сензибилизација во не-стабилизирани оценки.
• Феритни нерѓосувачки челици: Генерално не се зацврстува со термичка обработка. Тие обично се анализираат за да ја подобрат еластичноста и да ги олеснат стресовите. Некои оценки можат да страдаат од опфаќање ако се држат во одредени опсези на температура.
• Мартинзитички нерѓосувачки челици: Се специјално дизајнирани да се зацврстат со третман на топлина. Процесот вклучува:
  • Austenitizing: Загревање на висока температура за да се формира аустенит.
  • Гаснење: Брзо ладење (во нафта или воздух, Во зависност од оценката) Да се ​​трансформира аустенит во мартинзит.
  • Калење: Повторно загревање на одредена температура за да се постигне посакуваната рамнотежа на цврстината, силата, и цврстина.
• Дуплекс нерѓосувачки челици: Обично се снабдува во растворната и угасната состојба. Третман со полнење (на пр., 1020-1100° C или 1870-2010 ° F.) е клучно за постигнување на точен баланс на ферит-аестенит и растворање на какви било штетни интерметални фази.
• Затегнување на врнежите (PH) Нерѓосувачки челици: Се подложени на двостепено термички третман:
  • Решение за третман (Греење): Слично на аустенитското полнење, Да се ​​стават елементите за легури во цврсто решение.
  • Стареење (Врнежи Стврднување): Повторно загревање на умерена температура (на пр., 480-620° C или 900-1150 ° F.) За одредено време да се овозможи фините интерметални честички да се таложат, во голема мера зголемувајќи ја силата и цврстината.

На јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Споредбата открива дека додека многу челици од јаглерод многу се потпираат на калење и умерено за нивните конечни својства, Пристапите за третман на топлина за нерѓосувачки челици се многу поразновидни, прилагодени на нивниот специфичен микроструктурен тип.

6. Јаглероден челик против нерѓосувачки челик: Области за примена

Различните својства на јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик природно ги наведува да бидат фаворизирани во различни области на примена. Изборот е управуван од барањата за перформанси, услови на животната средина, очекувања за долговечност, и трошоците.

6.1 Области за апликација од не'рѓосувачки челик

Примарната предност на не'рѓосувачки челик - отпорност на корозија - комбинирана со својата естетска привлечност, хигиенски својства, и добра сила во многу одделенија, го прави погоден за широк спектар на апликации што бараат:

Преработка на храна и кулинарство:

• Опрема: Резервоари, садови, цевководи, транспортери, Подготвени површини во растенија со храна и пијалоци (Обично 304L, 316L За отпорност на хигиена и корозија).
• Прибор за готвење и прибор за јадење: Садови, тави, ножеви, вилушки, лажици (Различни оценки како 304, 410, 420, 440В).
• Кујнски уреди: Мијалници, Ентериери на машини за миење садови, Врати на фрижидер, печки.

Медицински и фармацевтски:

• Хируршки инструменти: Скалпели, форцепс, Прицврстувачи (Мартинзитички оценки како 420, 440В за цврстина и острина; некои аустенитици како 316L).
• Медицински импланти: Замена на зглобовите (колкови, колена), коски завртки, забни импланти (Биокомпатибилни оценки како 316lvm, Титаниум е исто така вообичаен).
• Фармацевтска опрема: Садови, цевководи, и компоненти кои бараат висока чистота и отпорност на корозивни средства за чистење.

Хемиска и петрохемиска индустрија:

• Резервоари, Садови, и реактори: За складирање и обработка на корозивни хемикалии (316Л, Дуплекс челици, Повисока легура на Остенитика).
• Системи за цевки: Транспорт на корозивни течности.
• Разменувачи на топлина: Каде се потребни отпорност на корозија и термички трансфер.

Архитектура и градежништво:

• Надворешно обложување и фасади: За издржливост и естетска привлечност (на пр., 304, 316).
• Покрив и трепкање: Долготрајни и отпорни на корозија.
• Прирачници, Балустради, и украсен трим: Современ изглед и ниско одржување.
• Структурни компоненти: Во корозивни средини или каде е потребна голема сила (Дуплекс челици, Некои аустенитни делови).
• Конкретно засилување (Рестар): Не'рѓосувачки челик предел за структури во високо корозивни средини (на пр., Мостови во крајбрежните области) За да се спречи бетонско распрснување поради проширување на 'рѓата.

Автомобилство и транспорт:

• Системи за издувни гасови: Каталитички конверторски школки, пригушувачи, опашки (Феритни оценки како 409, 439; некои аустенитици за повисоки перформанси).
• Резервоари и линии на гориво: За отпорност на корозија.
• Трим и украсни делови.
• Структурни компоненти во автобуси и возови.

Воздухопловна:

• Компоненти со голема јачина: Делови на моторот, Компоненти на опрема за слетување, сврзувачки елементи (PH нерѓосувачки челици, Некои мартинзитични оценки).
• Хидраулични линии за цевки и гориво.

Морски опкружувања:

• Фитинзи за брод: Клити, огради, пропелери, шахти (316Л, Дуплекс челици за супериорен отпор на хлорид).
• Оф -шор платформи за нафта и гас: Цевки, структурни компоненти.

Производство на енергија:

• Турбински лопати: (Мартинзитични и pH одделенија).
• Цевче за разменувач на топлина, Цевки за кондензатор.
• Компоненти на нуклеарна централа.

Индустрија на целулоза и хартија:

Опрема изложена на корозивни хемикалии за белење.

6.2 Области за примена на јаглероден челик

Јаглероден челик, Поради своите добри механички својства, Разновидност преку третман на топлина, Одлична формабилност (За оценки со низок јаглерод), и значително пониска цена, Останува материјал за работнички коњи за огромен број апликации каде што екстремната отпорност на корозија не е примарна грижа или каде може да биде соодветно заштитен.

Изградба и инфраструктура:

• Структурни форми: I-зраци, H-зраци, канали, Агли за градење рамки, мостови, и други структури (Обично, челици со ниски до средни јаглерод).
• Засилувачки шипки (Рестар): За конкретни структури (Иако не'рѓосувачки се користи во груби околини).
• Цевки: За вода, гас, и пренос на масло (на пр., API 5L оценки).
• Листови и купови за фондации.
• Покрив и обвивка (Често обложено): Галванизирани или насликани челични чаршафи.

Автомобилска индустрија:

• Тела на автомобили и шасија: Запечатени панели, рамки (Различни оценки на челици со ниски и средни јаглерод, вклучително и ниска легура со голема јачина (ХСЛА) челици кои се еден вид јаглероден челик со микроелирање).
• Компоненти на моторот: Коленести вратила, Поврзување на шипки, брегасти вратила (Среден јаглерод, фалсификувани челици).
• Запчаници и шахти: (Средни до високо-јаглеродни челици, Честопати строга или строга).
• Сврзувачки елементи: Завртки, ореви, завртки.

Машини и опрема:

• Машински рамки и бази.
• Запчаници, Шахти, Спојки, Лежишта (честопати специјализирани челици со јаглерод или легура).
• Алатки: Рачни алатки (чекани, Копчиња-средно јаглерод), алатки за сечење (вежби, Иглави-висока јаглерод).
• Земјоделска опрема: Плугови, Хароус, структурни компоненти.

Сектор за енергетика:

• Цевководи: За транспорт на нафта и гас (Како што споменавме).
• Резервоари за складирање: За масло, гас, и вода (Често со внатрешни облоги или катодиска заштита).
• Вежба цевки и обвивки.

Железнички превоз:

• Железнички патеки (Шини): Висока јаглерод, челик отпорен на абење.
• Тркала и оски.
• Тела на товарни автомобили.

Бродоградба (Структури на трупот):

• Додека не'рѓосувачки се користи за фитинзи, Главните структури на трупот на повеќето големи комерцијални бродови се направени од јаглероден челик (Различни оценки на морски челик како одделение А, AH36, Д36) Поради цена и заварување, со широки системи за заштита на корозија.

Производство на алатки и умира:

• Челици со висока јаглерод (Челици со алатки, што може да биде обичен јаглерод или легура) се користат за удари, умира, калапи, и алатки за сечење заради нивната способност да се зацврстат на високи нивоа.

На јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Споредбата на апликацијата покажува дека јаглеродниот челик доминира каде трошоците и јачината се примарни двигатели и може да се управува со корозија, додека нерѓосувачки челик се одликува каде отпорност на корозија, хигиена, или специфични естетски/високи температури се критични.

7. Анализа на трошоците и економија: Јаглероден челик против нерѓосувачки челик

Економскиот аспект е главен фактор во јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Процес на одлучување. Ова вклучува не само почетна цена на материјалот, туку и обработка, одржување, и трошоци за животниот циклус.

7.1 Споредба на трошоците за суровини

Јаглероден челик:

Општо земено, Јаглеродниот челик има значително понизок Почетна цена за набавка по единица тежина (на пр., по фунта или за килограм) во споредба со не'рѓосувачки челик. Ова е пред се затоа што:

• Изобилство суровини: Ironелезото и јаглеродот се лесно достапни и релативно ефтини.
• Поедноставно лекување: Не бара скапи елементи за лекување како хром, никел, или молибден во големи количини.
• Зрели процеси на производство: Производството на јаглероден челик е многу оптимизиран и голем процес.

Нерѓосувачки челик:

Не'рѓосувачки челик е инхерентно поскап однапред:

• Цена на легурирање елементи: Возачите на примарните трошоци се елементите за легура што ги обезбедуваат своите „не'рѓосувачки“ својства:
  • Хром (Кр): Минимум 10.5%, често многу повисоко.
  • Никел (Во): Значајна компонента во оценните оценки (Како 304, 316), И никел е релативно скап метал со нестабилни пазарни цени.
  • Молибден (Мо): Додадено за засилен отпор на корозија (на пр., во 316), И тоа е исто така скап елемент.
  • Други елементи како титаниум, ниобиум, итн., Додадете и на цената.
• Покомплексно производство: Процесите на производство за не'рѓосувачки челик, вклучително и топење, рафинирање (на пр., Аргон кислород Декарбуризација - AOD), и контролирање на прецизни композиции, може да биде посложено и енергетско интензивно отколку за јаглероден челик.

7.2 Трошоци за обработка и одржување

Првичната цена на материјалот е само дел од економската равенка.

Трошоци за обработка (Измислица):

• Јаглероден челик:
  • Машинска обработка: Генерално полесно и побрзо за машина, што доведува до пониски трошоци за алатки и време на работна сила.
  • Заварување: Челик со низок јаглерод е лесен за заварување со помалку скапи потрошни материјали и поедноставни процедури. Повисоките челици на јаглерод бараат повеќе специјализирани (и скапо) Постапки за заварување.
  • Формирање: Ниско-јаглеродниот челик лесно се формира со пониски сили.
• Нерѓосувачки челик:
  • Машинска обработка: Може да биде потешко, Особено аустенитски и дуплекс оценки, Поради зацврстување на работата и ниска термичка спроводливост. Ова често доведува до побавна брзина на обработка, Зголемено абење на алатки, и повисоки трошоци за работна сила.
  • Заварување: Бара специјализирани метали за полнење, честопати поквалификувани заварувачи, и внимателна контрола на влезот на топлина. Заштита на гас (на пр., Аргон за тиг) е од суштинско значење.
  • Формирање: Оценките на аустенит се формабилни, но бараат повисоки сили како резултат на зацврстување на работата. Другите оценки можат да бидат повеќе предизвикувачки.
    Севкупно, Трошоците за изработка на компонентите од не'рѓосувачки челик се често повисоки отколку за идентични компоненти на јаглероден челик.

Трошоци за одржување:

Ова е местото каде што јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Споредбата честопати совети во корист на не'рѓосувачки челик на долг рок, особено во корозивни средини.

• Јаглероден челик:
  • Бара почетна заштитна обвивка (сликарство, Галванизирање).
  • Овие облоги имаат конечен живот и ќе бараат периодичен преглед, поправка, и реапликација во текот на целиот работен век на компонентата за да се спречи корозија. Ова вклучува труд, материјали, и потенцијално застој.
  • Ако корозијата не е соодветно управувана, Структурниот интегритет може да биде компромитиран, што доведува до скапи поправки или замена.
• Нерѓосувачки челик:
  • Генерално бара минимално одржување за заштита на корозија заради неговиот својствен пасивен слој.
  • Да се ​​одржи изгледот, особено во околини со површински наоѓалишта, Може да биде потребно периодично чистење - но обично поретко и помалку интензивно отколку да се повтори јаглеродниот челик.
  • „Само-лекувачката“ природа на пасивниот филм значи дека мали гребнатини честопати не ја загрозуваат неговата отпорност на корозија.

Ова значително намалување на одржувањето може да доведе до значителна долгорочна заштеда на трошоците со не'рѓосувачки челик.

7.3 Цена на животниот циклус (LCC) и рециклирање

Вистинска економска споредба треба да го земе предвид целиот животен циклус на материјалот.

Цена на животниот циклус (LCC):

Анализата на LCC вклучува:

1. Почетна цена на материјалот
2. Трошоци за изработка и инсталација
3. Оперативни трошоци (Ако има поврзано со материјалот)
4. Трошоци за одржување и поправка во текот на предвидениот животен век
5. Вредност за отстранување или рециклирање на крајот на животот

Кога се разгледува LCC, Не'рѓосувачки челик често може да биде поекономичен од јаглеродниот челик во апликациите каде што:

• Околината е корозивна.
• Пристапот за одржување е тежок или скап.
• Времето за одржување е неприфатливо.
• Потребен е долг животен век.
• Естетската вредност и чистотата на не'рѓосувачки челик се важни.
  Повисоката почетна цена на не'рѓосувачки челик може да се компензира со пониски трошоци за одржување и подолго, посигурен сервисен живот.

Рециклирање:

И јаглерод челик и не'рѓосувачки челик се многу рециклирани материјали, што е значајна еколошка и економска предност.

• Јаглероден челик: Широко рециклирано. Steel Strap е главна компонента во новиот челик производство.
• Нерѓосувачки челик: Исто така многу рециклирано. Легуриските елементи (хром, никел, молибден) Во старо не'рѓосувачки челик се вредни и може да се обноват и повторно да се користат во производството на нов не'рѓосувачки челик или други легури. Ова помага да се зачуваат девствените ресурси и да се намали потрошувачката на енергија во споредба со примарното производство. Повисоката внатрешна вредност на остатоци од не'рѓосувачки челик значи дека често командува подобра цена од отпадот од јаглероден челик.

Рециклираноста придонесува позитивно на LCC на двата материјали со обезбедување на преостаната вредност на крајот на нивниот сервисен живот.

8. Водич за избор на материјали: Јаглероден челик против нерѓосувачки челик

Избор помеѓу јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик бара систематски пристап, Разгледувајќи ги специфичните барања на апликацијата и својствата на секој материјал.

Овој дел дава упатство за помош во навигација во овој процес на селекција.

8.1 Функционална анализа на барањата

Првиот чекор е јасно да се дефинираат функционалните барања на компонентата или структурата:

Механички оптоварувања и стресови:

Кои се очекуваните затегнувања, компресивно, смолкнување, виткање, или торзионални оптоварувања?

Е статичко или динамично вчитување (замор)?

Се предвидени оптоварувања на влијанија?

Упатство:

Инженерите можат да изберат топлински третирани со висока јаглеродна челик или не'рѓосувачки челици со висока јаглерод како мартинзитички, PH, или дуплекс оценки кога им е потребна многу голема сила.

За општи структурни цели со умерени оптоварувања, Среден јаглероден челик или вообичаени оценки од не'рѓосувачки челик како 304/316 (Особено ако е ладно работено) или 6061-T6 може да биде доволен.

Ако високата цврстина и отпорноста на влијанието се клучни, Особено на ниски температури, Аустенитските челици од не'рѓосувачки се супериорни.

Челините со низок јаглерод се исто така тешки.

Работна температура:

Дали компонентата ќе работи на амбиент, покачен, или криогени температури?

Упатство:

Остенитските нерѓосувачки челици одржуваат добра сила и одлична цврстина на криогени температури.

Некои оценки од не'рѓосувачки челик (на пр., 304Х, 310, 321) Понудете добра отпорност на лази и сила на покачени температури.

Јаглеродните челици можат да ја изгубат цврстината на ниски температури (ДБТТ) и сила на многу високи температури (лази).

Специфични легурани јаглеродни челици се користат за услуга со висока температура (на пр., цевки за котел).

Отпорност на абење и абразија:

Дали компонентата ќе биде подложена на лизгање, триење, или абразивни честички?

Упатство:

За отпорност на висока абење, Многумина избираат топлински третиран со високо-јаглерод челик или зацврстен мартинзитивен не'рѓосувачки челик како 440C.

Остенитските нерѓосувачки челици можат лесно да бидат жолчни; Размислете за површински третмани или потешки оценки ако абењето е загриженост.

Формабилност и барања за заварување:

Дали дизајнот вклучува комплексни форми кои бараат широко формирање?

Дали компонентата ќе биде заварена?

Упатство:

За висока формабилност, Ниско-јаглероден челик или annealed austenitic не'рѓосувачки челик (Како 304-О) се одлични.

Ако заварувањето е главен дел од измислицата, Не'рѓосувачки челици со низок јаглерод и не'рѓосувачки челици генерално се полесни за заварување од повисоки челици од јаглерод или мартинзични нерѓосувачки челици.

Размислете за заварување на специфични оценки.

8.2 Размислувања за животна средина и безбедност

Услужната околина и сите безбедносни критични аспекти се клучни:

Корозивна околина:

Која е природата на околината (на пр., атмосферски, слатка вода, солена вода, Хемиска изложеност)?

Упатство:

Ова е местото каде што не'рѓосувачкиот челик често станува стандарден избор.

Благ атмосферски: Јаглерод челик со добра обвивка може да биде доволен. 304 SS за подобра долговечност.

Морски/хлорид: 316 СС, Дуплекс SS, или повисоки легури. Јаглерод челик ќе бара стабилна и континуирана заштита.

Хемиски: Специфични оценки од не'рѓосувачки челик (или други специјализирани легури) прилагодена на хемикалијата.

Барања за хигиена:

Е апликација во преработка на храна, медицински, или фармацевтски индустрии каде чистотата и нереактивноста се од суштинско значење?

Упатство:

Повеќе, не-порозна површина, Лесно чистење, и отпорност на корозија што спречува загадување.

Естетски барања:

Е важен визуелниот изглед на компонентата?

Упатство:

Не'рѓосувачки челик нуди широк спектар на привлечни и издржливи завршувања.

Јаглерод челик бара сликарство или позлата за естетика.

Магнетни својства:

Дали апликацијата бара не-магнетски материјал, или е прифатлив магнетизам/пожелен?

Упатство:

Јаглеродниот челик е секогаш магнетски.

Остенитски не'рѓосувачки челик (annealed) е не-магнетна.

Феритни, Мартинзит, и дуплекс челиците од не'рѓосувачки се магнетни.

Безбедносна критичност:

Кои се последиците од материјалниот неуспех (на пр., економска загуба, оштетување на животната средина, повреда, Губење на животот)?

Упатство:

За безбедносни апликации, Инженерите обично имаат поконзервативен пристап, Честопати изборот на поскапи материјали кои нудат поголема сигурност и предвидливост во услужното опкружување.

Ова може да се потпре кон специфични оценки од не'рѓосувачки челик ако корозијата е ризик од неуспех за јаглероден челик.

8.3 Сеопфатна матрица на одлуки: Јаглероден челик против нерѓосувачки челик

Матрицата на одлуки може да помогне систематски да ги спореди опциите.

Резултатите подолу се општи (1 = Сиромашен, 5 = Одлично); специфични оценки во рамките на секое семејство дополнително ги рафинираат.

Поедноставена матрица на одлуки - јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик (Општа споредба)

Правејќи го вистинскиот избор во јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик Дилемата бара мешавина од разбирање на науката за материјали, Барања за апликација, и економска реалност.

9. Најчесто поставувани прашања: Јаглероден челик против нерѓосувачки челик

П1: Која е главната разлика помеѓу јаглерод челик и не'рѓосувачки челик?

А: Главната разлика е содржината на хром - не'рѓосувачкиот челик има барем 10.5%, формирање на заштитен оксид слој што се спротивставува на корозијата, додека јаглеродниот челик му недостасува ова и 'рѓа без заштита.

П2: Дали не'рѓосувачки челик е секогаш подобар од јаглеродниот челик?

А: Не'рѓосувачки челик не е секогаш подобар - зависи од апликацијата.

Тој нуди супериорна отпорност на корозија и естетика.

Додека јаглеродниот челик може да биде посилен, потешко, Полесно за машина или заварување, и обично е поевтино.

Најдобар материјал е оној што одговара на специфичните перформанси, издржливост, и потреби за трошоците.

П3: Зошто не'рѓосувачки челик е поскап од јаглероден челик?

А: Не'рѓосувачки челик е поскап главно како резултат на скапи елементи за лекување како хром, никел, и молибден, и неговиот покомплексен процес на производство.

П4: Може ли да заварам не'рѓосувачки челик до јаглероден челик?

А: Заварување не'рѓосувачки челик до јаглероден челик со употреба на различно заварување со метал бара посебна грижа.

Предизвиците вклучуваат различна термичка експанзија, Миграција на јаглерод, и потенцијална галванска корозија.

Користејќи метали за полнење како 309 или 312 Не'рѓосувачки челик помага во премостувањето на материјалните разлики. Правилниот дизајн и техника на зглоб се од суштинско значење.

10. Заклучок

Споредбата на јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик открива две извонредно разноврсни, но различни семејства на железни легури, секој со уникатен профил на својства, предности, и ограничувања.

Јаглероден челик, дефинирано со неговата содржина на јаглерод, нуди широк спектар на механички својства, добра формабилност (особено оценки со низок јаглерод), и одлична заварување, сите со релативно ниска почетна цена.

Неговата пета на Ахил, сепак, е нејзината својствена подложност на корозија, потребни за заштитни мерки во повеќето средини.

Нерѓосувачки челик, Карактеризиран со неговиот минимум 10.5% Содржина на хром, се разликува пред се преку својата извонредна способност да се спротивстави на корозијата заради формирање на пасивна, само-лекувачки слој на хром оксид.

Надвор од ова, Различни семејства од не'рѓосувачки челик - исустоенски, Феритик, Мартинзит, дуплекс, и ph - на понуда на широк спектар на механички својства, од одлична цврстина и еластичност до екстремна цврстина и сила, Заедно со привлечна естетика.

Овие подобрени својства, сепак, Дојдете со повисока почетна цена на материјалот и често вклучуваат повеќе специјализирани техники за измислица.

Одлуката помеѓу јаглероден челик наспроти не'рѓосувачки челик не е прашање едниот да биде универзално супериорен во однос на другиот.

Наместо тоа, Изборот зависи од темелна анализа на барањата на специфичната апликација.