Угљенични челик против нерђајућег челика

1705 Погледи 2025-05-09 15:34:51

Разумевање угљенични челик вс нерђајући челик карактеристике, предности, и ограничења сваког је најважнија за инжењере, дизајнери, произвођачи, и свако је укључен у избор материјала.

Одабир праве врсте челика може значајно утицати на перформансе пројекта, дуговечност, трошак, и безбедност.

Овај дефинитивни водич ће убрзати дубоко у поређење угљенични челик вс нерђајући челик, Пружање свеобухватног разумевања да вас оснажујете да донесете информисане одлуке.

1. Увођење

Челик нуди свестраност јер легирајући елементи и топлотни третмани могу га прилагодити одређеним својствима.

Ова прилагодљивост довела је до разнолике породице челика, Свака погодна за различита окружења и наглашавања.

Међу њима, Разлика између угљеног челика и нехрђајућег челика један је од најчешћих разматрања инжењера.

1.1 Поређење од нехрђајућег челика

Избор између угљенични челик вс нерђајући челик није само академска вежба.

Има дубоке практичне импликације.

Ове две врсте челика нуде значајно различите профиле перформанси, посебно у вези:

• Отпорност на корозију: Ово је често примарни различитор, са нехрђајућим челиком који показује врхунску отпорност на рђу и друге облике корозије.
• Мецханицал Пропертиес: Снага, тврдоћа, жилавост, и дуктилност може значајно да се разликује.
• Цост: Угљени челик је углавном мање скупо унапред, Али нехрђајући челик може понудити бољу дугорочну вредност због његове издржљивости.
• Естетика: Нехрђајући челик је често изабран за чисто, модеран изглед.
• Израда и израда и израда: Разлике у композицији утичу на то како се лако могу смањити ови челици, формиран, и заварени.

Давање непримереног избора може довести до превременог неуспеха компоненти, Повећани трошкови одржавања, опасности од безбедности, или непотребно скупог производа.

Стога, Темељно разумевање угљеног челика и дебате од нехрђајућег челика је пресудно за оптимизацију селекције материјала за било коју дату пријаву, Од свакодневне прилепрерке и грађевинских греда до високотехнолошких компонента и медицинских имплантата.

2. Основни појмови и класификације

Да се ​​ефикасно упореде угљенични челик вс нерђајући челик, прво морамо да утврдимо јасно разумевање онога што дефинише сваки материјал, Њихове основне композиције, и њихове основне класификације.

2.1 угљенични челик

Многи разматрају угљенични челик најчешће коришћени инжењерски материјал јер нуди одлична механичка својства на релативно ниским трошковима.

Његов карактеристика дефинисања је ослањање на угљеник као главни алегални елемент који утичу на њена својства.

Дефиниција:

Угљенични челик је легура гвожђа и угљеника, Тамо где је угљеник главни легирски елемент за мање контроле који повећава снагу и тврдоћу чистог гвожђа. Остали легирски елементи су обично присутни у малим количинама, често као остатке од процеса челичних производа или намерно додате у мањим количинама за прераду својстава, Али они не мењају значајно његов основни карактер као угљенични челик.

Композиција:

Амерички завод за гвожђе и челик (АИСИ) дефинише карбонски челик као челик у којем:

1. Стандарди не захтевају минимални садржај за хромијум, кобалт, колумбијум (ниобијум), молибден, никла, титанијум, волфрам, ванадијум, цирконијум, или било који други елемент додат за одређени алегацијски ефекат.
2. Наведени минимум за бакар не прелази 0.40 проценат.
3. Или максимални садржај који је наведени за било који од следећих елемената не прелази примећени проценти: манган 1.65, силицијум 0.60, бакар 0.60.

Кључни елемент је угљеник (Ц), са типичним садржајем у распону од трага износи около 2.11% по тежини.

Иза овог садржаја угљеника, Легура је генерално класификована као ливено гвожђе.

• манган (Мн): Обично се приказују до 1.65%. Доприноси снази и тврдоћи, дјелује као деоксидизер и одспуњач, и побољшава топлу обрадивост.
• Силицијум (И): Обично до 0.60%. Делује као деоксидизер и мало повећава снагу.
• Сумпор (С) и фосфор (П): То се генерално сматра нечистоћима. Сумпор може проузроковати крхку на високим температурама (врућа краткоћа), Док фосфор може изазвати крхку на ниским температурама (хладноћа). Њихови нивои се обично чувају ниски (нпр., <0.05%).

Врсте угљеника челика:

Царбонли челици су пре свега класификовани на основу њиховог садржаја угљеника, Како то има најзначајнији утицај на њихова механичка својства:

1. Нискоугљенични челик (Милд Стеел):
   • Садржај угљеника: Обично садржи до 0.25% – 0.30% угљеник (нпр., АИСИ 1005 да 1025).
   • Својства: Релативно мекан, дуктилна, и лако се обрађује, формиран, и заварени. Нижа затезна чврстоћа у поређењу са вишим челицима угљеника. Најмање скупа врста.
   • Микроструктура: Претежно ферит са неким бисером.
   • Апликације: Аутомобилске каросерије, структурни облици (И-греде, канала), цеви, Компоненте грађевине, Храна, и општи посао.
2. Челик са средњим угљеником:
   • Садржај угљеника: Обично се креће од 0.25% – 0.30% да 0.55% – 0.60% угљеник (нпр., АИСИ 1030 да 1055).
   • Својства: Нуди добру равнотежу снаге, тврдоћа, жилавост, и дуктилност. Одговарају се за топлотну обраду (гашење и каљење) Да бисте додатно побољшали механичка својства. Теже је формирати, заварити, и исећи од челика са ниским угљеником.
   • Микроструктура: Повећани удео бисера у поређењу са ниско-угљеником челика.
   • Апликације: Зупчаници, осовине, осовине, радилице, спојнице, железничке пруге, Делови машина, и компоненте које захтевају већу чврстоћу и отпорност на хабање.
3. Високоугљенични челик (Челик алата за угљенику):
   • Садржај угљеника: Обично се креће од 0.55% – 0.60% да 1.00% – 1.50% угљеник (нпр., АИСИ 1060 да 1095). Неке класификације могу то проширити до ~ 2,1%.
   • Својства: Веома тежак, јака, и поседује добро отпорност на хабање након термичке обраде. Међутим, то је мање дуктилан и тежи (више ломље) него нижи челик угљеника. Теже заваривати и машину.
   • Микроструктура: Претежно бисерни и цементит.
   • Апликације: Алат за резање (длето, бушилице), извори, жице високе чврстоће, ударити, умире, и апликације у којима су екстремна тврдоћа и отпорност на хабање примарни захтеви.
4. Ултра-харбонски челик:
   • Садржај угљеника: Отприлике 1.25% да 2.0% угљеник.
   • Својства: Може се ублажити на велику тврдоћу. Користи се за специјализоване, Неиндустријске сврхе попут ножева, осовине, или ударање.

Ова класификација заснована на садржају угљеника је основна у разумевању угљенични челик вс нерђајући челик поређење, Док поставља основне особине за ЦХИБОН ЦХЕЛИЦ.

2.2 нерђајући челик

Нерђајући челик се издваја са већине челика угљеника због изузетне отпорности на корозију.

Ова карактеристика произилази из њеног специфичног легираног састава.

Дефиниција:

Нехрђајући челик је легура гвожђа која садржи најмање 10.5% хром (Цр) по маси.

Хромијум формира пасиван, Самораспоређивање оксидног слоја на површини челика, што га штити од корозије и бојења.

То је овај садржај хромима који пре свега разликује нехрђајући челик од других челика.

Композиција:

Поред гвожђа и дефинисаног хромима, Нехрђајући челици могу да садрже разне друге алегалне елементе за побољшање одређених својстава попут облика, снага, и отпорност на корозију у одређеним окружењима.

• Цхромиум (Цр): Суштински елемент, минимум 10.5%. Већи садржај хромима углавном побољшава отпорност на корозију.
• Никл (Ин): Често се додаје за стабилизацију аустенитне структуре (Погледајте врсте испод), која побољшава дуктилност, жилавост, и заварљивост. Такође побољшава отпорност на корозију у одређеним окружењима.
• молибден (Мо): Побољшава отпорност на корозију за копирање и пукотине, Посебно у окружењима која садржи хлориде (попут морске воде). Такође повећава снагу на повишеним температурама.
• манган (Мн): Може се користити као аустенитни стабилизатор (делимично замењујући никл у неким оценама) и побољшава снагу и топлу обрадивост.
• Силицијум (И): Делује као деоксидизатор и побољшава отпорност на оксидацију на високим температурама.
• Царбон (Ц): Присутан у нехрђајућим челицима, Али његов садржај се често пажљиво контролише. У аустенитским и феритним разредима, Доњи угљеник је углавном преферирано да спречи сензибилизацију (Хромима падавине Царбиде, Смањење отпорности на корозију). У мартензитским оценама, Потребно је виши угљеник за тврдоћу.
• Азот (Н): Повећава снагу и корозију отпорности на корозију, и стабилизује аустенитну структуру.
• Остали елементи: Титанијум (Оф), Ниобијум (Нб), Бакар (Цу), Сумпор (С) (За побољшану обраду у неким оценама), Селенијум (Са), Алуминијум (Ал), итд., може се додати у посебне сврхе.

Врсте нерђајућег челика:

Нехрђајући челици су пре свега класификовани на основу њихове металуршке микроструктуре, који је одређен њиховим хемијским саставом (Посебно хромијум, никла, и садржај угљеника):

Аустенитни нехрђајући челик:

Високо у хромију и никла, Нуди одличну отпорност на корозију, формабилност, и заварљивост.

Обично се користи у преради хране, медицинских средстава, и архитектонске примене. Није очвршљив топлотном третманом.

Феритни нехрђајући челик:

Садрже већи хромијум са мало или нимало никла. Исплативија, магнетна, и умерено отпоран на корозију.

Обично се користи у аутомобилским издувним системима и кућним апаратима. Не загревање у лечењу.

Мартенситски нерђајући челик:

Већи садржај угљеника омогућава отврдњавање топлотним третманом. Познат по велике тврдоће и снагу.

Користи се у ножевима, вентили, и механички делови.

Дуплек нехрђајући челик:

Комбинујте аустенитне и феритне структуре, Омогућавање велике снаге и одлична отпорност на корозију.

Идеално за захтевна окружења попут марине, хемијска обрада, и цевоводи.

Отврдњавање падавина (ПХ) нерђајући челици:

Може постићи веома велику чврстоћу кроз топлотну обраду уз одржавање добре отпорности на корозију.

Уобичајено у ваздухопловству и механичким компонентама велике чврстоће.

Разумевање ових основних класификација је пресудно за уважавање нијанси у угљенични челик вс нерђајући челик поређење.

Најмање присуство барем 10.5% хром у нехрђајућем челику је камен темељац његове карактеристике дефинисања: отпорност на корозију.

3. Анализа основних разлика у перформансама: Угљенични челик против нерђајућег челика

Одлука о коришћењу угљенични челик вс нерђајући челик често шарке на детаљном поређењу својих основних карактеристика перформанси.

Док су обоје и легуре на бази гвожђа, Њихове различите композиције доводе до значајних варијација како се понашају под различитим условима.

3.1 Отпорност на корозију

То је вероватно најзначајнија и добро позната разлика у угљенични челик вс нерђајући челик дебата.

угљенични челик:

Угљен челик има лошу отпорност на корозију.

Када су изложени влаги и кисеонику, Гвожђе у угљеничном челику лако оксидира да би се формирао гвожђе оксид, обично познат као хрђа.

Овај слој хрђа је обично порозан и блејк, Нуди неку заштиту испод метала, омогућавајући да се корозија настави, потенцијално довести до структурног квара.

Стопа корозије зависи од фактора животне средине попут влаге, температура, присуство соли (нпр., у приобалним просторима или соли за силед), и загађивачи (нпр., сумпорна једињења).

Да се ​​спречи или успори корозију, Угљен челик готово увек захтева заштитни премаз (нпр., сликати, поцинљив, овлашћење) или друге мере контроле корозије (нпр., катодска заштита).

 

нерђајући челик:

Нерђајући челик, Због свог минимума 10.5% Цхромиум садржај, Излаже одличну отпорност на корозију.

Хромијум реагује са кисеоником у околини да би се формирао врло танко, упоран, транспарентан, и самораспоређивање пасивног слоја хромима оксида (Црдо₃) на површини.

Овај пасивни слој делује као баријера, Спречавање даљње оксидације и корозију основног гвожђа.

Ако је површина огребана или оштећена, хром брзо реагује са кисеоником да би реформисао овај заштитни слој, феномен се често назива "самоизлеђивање".

Степен отпорности на корозију у нехрђајућем челику варира у зависности од специфичног легура:

• Већи садржај хромима углавном побољшава отпорност на корозију.
• Ницкел побољшава општу отпорност на корозију и отпорност на одређене киселине.
• Молибден значајно побољшава отпорност на корозију за копирање и пукотине, посебно у срединама богатим хлоридима.

Аустенитни нехрђајући челик (попут 304 и 316) опћенито нуде најбољу отпорност на корозију.

Феритнице такође нуде добру отпорност, Док Мартензитски разреде, Због свог вишег садржаја угљеника и различите микроструктуре, су обично мање отпорне на корозију од аустениторе или феритика са сличним нивоима хрома.

Дуплекс нехрђајући челик нуде одличну отпорност на специфичне облике корозије попут пуцања корозије стреса.

Резиме за отпорност на корозију: У угљенични челик вс нерђајући челик поређење, Нерђајући челик је јасан победник за инхерентну отпорност на корозију.

3.2 Тврдоћа и отпорност на хабање

Тврдоћа је отпорност материјала локализованој пластичној деформацији, као што су увлачење или огреботина.

Отпорност на хабање је његова способност да се одупре оштећења и губитка материјала због трења, абразија, или ерозија.

угљенични челик:

Тврдоћа и отпорност на хабање угљеног челика првенствено се одређују његовим садржајем угљеника и топлотном третманом.

• Челици са ниским угљиком су релативно мекани и имају лошу отпорност на хабање.
• Средње угљени челици могу постићи умјерену тврдоћу и отпорност на хабање, посебно после термичке обраде.
• Челици високог угљеника могу се топло третирати (угашена и умрла) Да би се постигло веома висок ниво тврдоће и одлично отпорност на хабање, чинећи их погодним за алате за сечење и носе делове. Присуство карбида (попут гвозденог карбида, Фе₃ц или цементит) У микроструктуру се значајно доприноси отпорности.

нерђајући челик:

Тврдоћа и отпорност на хабање од нехрђајућег челика увелике се разликују међу различитим типовима:

• Аустенитни нехрђајући челик (нпр., 304, 316) су релативно мекани у свом жареном стању, али могу се значајно очврснути хладним радом (очвршћавање). Они углавном имају умерен отпорност на хабање, али могу патити од скупљања (облик хабања узроковано адхезијом између клизних површина) Под великим оптерећењима без подмазивања.
• Феритни нехрђајући челици су такође релативно мекани и нису очврснути топлотном третманом. Њихов отпорност на хабање је генерално умерен.
• Мартенситски нерђајући челик (нпр., 410, 420, 440Ц) посебно су дизајнирани да се очврсне топлотом. Могу постићи веома високу нивое тврдоће (упоредиви са или чак прекорачење челика са високим угљеним угљеном) и покажите одличну отпорност на хабање, Посебно оцене са вишим садржајем угљеника и хромима који чине тврде хромијумске карбиде.
• Дуплек нехрђајући челици углавном имају већу тврдоћу и бољу отпорност на хабање због аустенитних разреда због веће снаге.
• Отврдњавање падавина (ПХ) Нехрђајући челици такође могу постићи веома велику тврдоћу и добро трошење отпорности након одговарајућих третмана за старење.

Резиме за тврдоћу и отпорност на хабање:

Када упоредимо угљенични челик вс нерђајући челик За ова својства:

• Топлотно третирани челици високог угљеника и топлотни третирани мернентични нехрђајући челици могу постићи највише нивое тврдоће и отпорности на хабање.
• Аустенитни и феритни нехрђајући челици углавном су мекши и имају нижу отпорност на хабање од очврсних челика угљеника или мартензитни нехрђајући челик, Осим ако значајно прехлади (аустенитски).

3.3 Жилавост и отпорност на ударање

Чврстоћа је способност материјала да апсорбује енергију и пластично деформише пре прелома. Отпорност на ударце односи се посебно на његову способност да издржати изненадно, Хигх-роард лоадинг (утицај).

угљенични челик:

Жилавост угљеника челика обрнуто је повезана са његовим садржајем угљеника и тврдоће.

• Челици са ниским угљицима углавном су веома чврсти и дуктилни, Излагање добре отпорности на удару, посебно на соби и повишеним температурама. Међутим, могу постати крхки на врло ниским температурама (Дуктилна температура транзиције дуктилне до кршења, ДБТТ).
• Стрими-карбонски челици нуде разумну равнотежу снаге и жилавости.
• Стеелс високих угљеника, посебно када се очврснуо, имају нижу жилавост и крхки су, што значи да имају нижи отпор утицаја.

Термичка обрада (попут каљења након гашења) је пресудно за оптимизацију жиларице средњих и високо-угљених челика.

нерђајући челик:

Чврстоћа се значајно варира са врстом нехрђајућег челика:

• Аустенитни нехрђајући челик (нпр., 304, 316) Изложите одличну жилавост и отпорност на ударце, чак и до криогених температура. Обично не показују транзицију дуктилне до крхке. То их чини идеалним за апликације са ниским температурама.
• Феритни нехрђајући челици углавном имају нижу жилавост од аустенитове, посебно у дебљим одељцима или на ниским температурама. Могу да покажу ДБТТ. Неке оцене су склоне умањивању "475 ° Ц" након дуготрајне изложености средњим температурама.
• Мартенситски нерђајући челик, када је очврснуо нивоима велике чврстоће, имају тенденцију да имају нижу жилавост и може бити прилично крхка ако не правилно каљено. Калемирање побољшава жилавост, али често на штету неке тврдоће.
• Дуплек нехрђајући челици углавном нуде добру жилавост, често супериорнији од феритних разреда и бољи од мартензитних оцена на еквивалентним нивоима снаге, Иако обично није тако висок као аустенитски разреде на врло ниским температурама.
• ПХ нехрђајући челици могу постићи добру жилавост заједно са великом снагом, Зависно од специфичног третмана старења.

Резиме за жилавост и отпорност на ударце:

У угљенични челик вс нерђајући челик контекст:

• Аустенитни нехрђајући челици углавном нуде најбољу комбинацију жилавости и отпорности на ударце, Посебно на ниским температурама.
• Челици са ниским угљицима такође су веома чврсти, али могу бити ограничени од стране ДБТТ-а.
• Челици високог угљеника и стврдним мартенситским нехрђајућим челикама имају тенденцију да имају нижу жилавост.

3.4 Затезна чврстоћа и издужење

Затезна чврстоћа (Крајња затезна чврстоћа, УТС) је максимални стрес који материјал може да издржи док се протеже или повуче пре врата.

Издужење је мерило дуктилности, Представљање колико материјала може да се деформише пластично пре прелома.

угљенични челик:

• Затезна чврстоћа: Повећава се са садржајем угљеника и са термичким лечењем (За средње и високо-угљеније челике).
  • Челик са ниским угљеником: ~ 400-550 МПА (58-80 кси)
  • Стрибни карбонски челик (жарозан): ~ 550-700 МПА (80-102 кси); (топлотни третиран): може бити много више, до 1000+ МПа.
  • Стеел високог угљеника (топлотни третиран): Може да пређе 1500-2000 МПа (217-290 кси) За одређене оцене и третмане.
• Издужење: Углавном се смањује као садржај угљеника и повећања снаге. Челици ниског угљеника су врло дуктилни (нпр., 25-30% издужење), Док очврсли челици високог угљеника имају врло ниско издужење (<10%).

нерђајући челик:

• Затезна чврстоћа:
  • Аустенит (нпр., 304 жарозан): ~ 515-620 МПА (75-90 кси). Може се значајно повећати хладном радом (нпр., за прекорачење 1000 МПа).
  • Ферритиц (нпр., 430 жарозан): ~ 450-520 МПА (65-75 кси).
  • мартензитна (нпр., 410 топлотни третиран): Може да се креће од ~ 500 МПА до прекорачења 1300 МПа (73-190 кси) Зависно од топлоте. 440Ц може бити још већи.
  • Дуплек (нпр., 2205): ~ 620-800 МПА (90-116 кси) или виши.
  • ПХ челик (нпр., 17-4ПХ топлота третирана): Могу постићи врло велике снаге, нпр., 930-1310 МПа (135-190 кси).
• Издужење:
  • Аустенит: Одлично продужење у жаруљеном стању (нпр., 40-60%), опада са хладним радом.
  • Ферритиц: Умјерено издужење (нпр., 20-30%).
  • мартензитна: Доњи издужник, Поготово када се очврсне на високе нивое чврстоће (нпр., 10-20%).
  • Дуплек: Добре издужење (нпр., 25% или више).

Резиме за затезну чврстоћу и издужење:

Тхе угљенични челик вс нерђајући челик Поређење приказује широк распон за оба:

• Обје породице могу постићи веома високе затезне чврстоће кроз легирајући и топлотни третман (Челици са високим угљенима и мартензитским / пХ нехрђајућим челицом).
• Челици ниског угљеника и жаротворени аустенитски нехрђајући челик нуде најбољу дуктилност (издужење).
• Верзије велике снаге обојице имају нижу дуктилност.

3.5 Изглед и поступање на површини

Естетика и површинска завршница су често важна разматрања, Посебно за потрошачке производе или архитектонске примене.

угљенични челик:

Угљенични челик обично има досадан, Матте Сиве изгледа у својој сировој држави. Склони су површински оксидацији (хрђајући) Ако је остало незаштићен, Што је естетски непожељно за већину апликација.
Површински третмани: Да бисте побољшали изглед и пружили заштиту од корозије, Угљен челик се готово увек лечи. Уобичајени третмани укључују:

• Сликање: Широк распон боја и завршава.
• Повдер Цоатинг: Издржљив и атрактиван завршњак.
• Галванизација: Премаз са цинком за заштиту од корозије (резултира спанзед или мат сивом изгледом).
• Овлашћење: Премаз са другим металима попут хрома (украсни хром), никла, или кадмијум за изглед и заштиту.
• Блуетинг или Црни оксидни премаз: Цхеасион Цонверсион Премази који пружају благу отпорност на корозију и тамни изглед, често се користи за алате и ватрено оружје.

нерђајући челик:

Нехрђајући челик је познат по атрактивном, светао, и модеран изглед. Пасивни слој хромима је транспарентан, омогућавајући да се метални сјај покаже.
Површински завршетак: Нехрђајући челик се може испоручити са разним млином или даље обрађеним за постизање одређених естетских ефеката:

• МИЛЛ финисх (нпр., бр. 1, 2Б, 2Д): Варирају од тупа до умерено рефлективног. 2Б је уобичајена прехлада која се хладно ваљана.
• Полирани финиши (нпр., бр. 4, бр. 8 Огледало): Може да се креће од брушеног сатена (бр. 4) на високо рефлективно огледало (бр. 8). Они се постижу механичким абразијама.
• Текстурирани финиши: Узори се могу умањити или преврнути у површину у декоративне или функционалне сврхе (нпр., Побољшани стисак, смањено сјај).
• Обојени нерђајући челик: Постигнуто хемијским или електрохемијским процесима који мењају дебљину пасивног слоја, Стварање боја сметњи, или кроз Пвд (Физичко таложење паре) премази.

Нерђајући челик обично не захтева сликање или премазивање за заштиту од корозије, што може бити значајна дугорочна средства за одржавање. Његова инхерентна завршна обрада често је кључни разлог њеног селекције.

Резиме за изглед и обраду површине:

У угљенични челик вс нерђајући челик Поређење за изглед:

• Нехрђајући челик нуди природно атрактиван и корозијски отпоран на картон који се може додатно побољшати.
• У угљеником челиком захтева површинску третману и за естетику и заштиту од корозије.

4. Поређење отпорности на корозију: Угљенични челик против нерђајућег челика (Дубин)

Разлика у отпорности на корозији је толико темељна за угљенични челик вс нерђајући челик Одлука да га оправдава детаљније испитивање.

4.1 Основни механизам за корозију

Корозија је постепено уништавање материјала (обично метали) хемијском или електрохемијском реакцијом са њиховим окружењем.

За легуре на бази гвожђа попут челика, Најчешћи облик је захрђао.

• Корозија карбонског челика (Хрђајући):
  Када је угљени челик изложен окружењу које садржи и кисеоник и влагу (чак и влажност ваздуха), Електрохемијска ћелија је формирана на њеној површини.
  1. Анодична реакција: Гвожђе (Фе) атоми губе електроне (оксидирати) да постану Иони гвожђа (Фе²⁺):
     ФЕ → ФЕ²⁺ + 2еу
  2. Катодна реакција: Кисеоник (О₂) и вода (Х₂о) на површини прихватају ове електроне (смањити):
     О₂ + 2Х₂о + 4Е → 4ОХ⁻ (у неутралним или алкалним условима)
     или о₂ + 4Х⁺ + 4Е⁻ → 2ХоО (у киселим условима)
  3. Формирање хрђе: Гронт Ионс (Фе²⁺) Затим реагују са хидроксидним јонима (Ох⁻) и даље кисеоником за формирање различитих хидрираних оксида гвожђа, колективно познат као рђа. Заједнички облик је ферирски хидроксид, Фе(Ох)₃, који тада дехидрира фе₂о₃ · нх₂о.
     Фе²⁺ + 2ОХ⁻ → ФЕ(Ох)₂ (обојени хидроксид)
     4Фе(Ох)₂ + О₂ + 2Хуит → 4ФЕ(Ох)₃ (Ферриц хидроксид - хрђа)
     Обично је слој хрђе формиран на угљеничном челику:

• Порозан: Омогућује влагу и кисеонику да продре у основни метал.
• Не-прижељљив / флаки: Лако се може одвојити, Излажење свежег метала за даљу корозију.
• Обимљив: РУСТ заузима већу запремину од оригиналног гвожђа, што може проузроковати напрезање и оштећења ограничених структура.

Тако, Корозија у угљеном челику је самоопрагирани процес, осим ако метал није заштићен.

4.2 Анти-корозијске мере за карбонски челик

Због своје осетљивости на корозију, Угљен челик готово увек захтева заштитне мере када се користе у окружењу са влагом и кисеоником.

Заједничке стратегије укључују:

1. Заштитни премази: Стварање физичке баријере између челика и корозивног окружења.
   • Боје и органски премази: Наведите баријеру и такође могу да садрже и инхибиторе корозије. Захтева одговарајућу припрему површине за добро пријањање. Подложно оштећењу и временима, захтевајући поновно постављање.
   • Метални премази:
     • Галванизација: Премаз са цинком (топло-поцинчавање или електрогалванизација). Цинк је реактивнији од гвожђа, тако да се преференцијално кородира (жртвена заштита или катодна заштита) Чак и ако се премаз огреба.
     • Овлашћење: Премаз са металима попут хрома, никла, тин, или кадмијум. Неке заштите преграде, други (Као хром због никла) обезбедити декоративну и трошење површину.
   • Прелазни премази: Хемијски третмани попут фосфатинског или црног оксидног премаза, који стварају танку, Адхерентни слој који нуди благу отпорност на корозију и побољшава адхезију боје.
2. Легиран (Стеелс ниски легури): Мали додаци елемената попут бакра, хром, никла, а фосфор може мало побољшати атмосферску отпорност на корозију формирањем лепшег слоја хрђа (нпр., "Временски челици" попут ЦОР-ТЕН®). Међутим, То још увек нису упоредиви са нехрђајућим челикама.
3. Катодска заштита: Прављење угљеничних челичних конструкција катоде електрохемијске ћелије.
   • Жртвени анод: Причвршћивање реактивнијег метала (попут цинка, магнезијум, или алуминијум) то кородира уместо челика.
   • Импресионирана струја: Примјена спољне ДЦ струје да би присилила челик да постане катода.
     Користи се за велике структуре попут цевовода, трупови бродова, и резервоари за складиштење.
4. Контрола заштите животне средине: Модификовање окружења да би га учинило мање корозивним, нпр., дехумидификација, Коришћење инхибитора корозије у затвореним системима.

Ове мере додају трошкове и сложеност коришћења угљеничног челика, али су често неопходне за постизање прихватљивог животног века.

4.3 "Само-лечење" пасивни оксидни филм од нехрђајућег челика

Формирање:

Нерђајући челик (≥10.5% цр) формира танку, Стабилан хромијум оксид (Црдо₃) слој када је изложен кисеонику (ваздух или вода):
2Цр + 3/2 О₂ → ​​Цр₂О₃
Овај пасивни филм је дебљине само 1-5 нанометара, али чврсто се придржава површине и спречава даљу корозију.

Кључна својства:

• Заштита баријере: Блокира корозивне елементе да досегну метал.
• Хемијски стабилно: Црто₃ одолева напад у већину окружења.
• Самоизлеђивање: Ако се огреба, реформе слоја одмах у присуству кисеоника.
• Прозиран: Тако мршав да челични металик сјај остаје видљив.

Фактори који повећавају пасивност:

• Цхромиум: Више ЦР = јачи филм.
• молибден (Мо): Побољшава отпорност на хлориде (нпр., ин 316).
• Никл (Ин): Стабилизује Аустенит и побољшава отпорност на корозију у киселини.
• Чистаја површина: Смоотх, Површине без контаминаната пасивате боље.

Ограничења - када пасивни слој не успе:

• Хлоридни напад: Доводи до корозије за питтинг и цревице.
• Смањивање киселина: Може растворити пасивни слој.
• Недостатак кисеоника: Нема кисеоника = нема пасивације.
• Сензибилизација: Неправилна топлотна обрада узрокује исцрпљивање хромирања на границама зрна; ублажено ниско угљеним или стабилизованим оценама (нпр., 304Л, 316Л).

Закључак:

Иако није нерањив, Пасивни филм нехрђајућег челика даје га надређеним, Отпорност на корозију са ниским одржавањем - једна од његових највећих предности у односу на карбонски челик.

5. Угљенични челик против нерђајућег челика: Прерада и производња

Разлике у хемијском саставу и микроструктури између угљенични челик вс нерђајући челик такође доводе до варијација у њиховом понашању током уобичајене операције прераде и производње.

5.1 Сечење, Формирање, и заваривање

Ово су основни процеси израде, А избор типа челика значајно их утиче на њих.

Сечење:

• угљенични челик:
  • Челици са ниским угљеним угљеном опћенито су лако резати помоћу различитих метода: шишање, пиљење, сечење плазмом, сечење окси-горива (резање пламена), и ласерско сечење.
  • Средње и високо-угљенички челици постају теже смањити као да се садржај угљеника повећава. Сечење окси-горива је и даље ефикасно, Али могло би бити потребно загревање за дебљи део већих класе угљеника како би се спречило пуцање. Машинска обрада (пиљење, глодање) захтева теже алате за алате и спорије брзине.
• нерђајући челик:
  • Аустенитни нехрђајући челик (нпр., 304, 316) су познати по високом радној стопи о стврдњавању и нижој термичкој проводљивости у поређењу са угљеником челиком. То их може учинити изазовним машином (резати, бушити, млин). Захтевају оштре алате, круте подешавања, спорије брзине, веће феедове, и добро подмазивање / хлађење за спречавање хабања алата и стврдњавање радника. Сечење плазме и резање ласера ​​су ефикасни. Они се обично нежу поступцима окси-горива, јер хром оксид спречава оксидацију потребну за процес.
  • Феритни нехрђајући челици углавном су лакше машини од аустенитичара, Са понашањем ближе челиком са ниским угљеником, Али може бити помало "гуми."
  • Мартензитни нехрђајући челици у њиховом жаруљеном стању су изразиви, али може бити изазовно. У њиховој очврсном стању, веома су вам је строго и обично захтевају брушење.
  • Дуплек нехрђајући челици имају високу чврстоћу и брзо отртније, што их отежава машини него аустенитови. Потребни су што су робусна алатна и оптимизована параметра.

Формирање (Савијање, Цртање, Жигосање):

• угљенични челик:
  • Челици са ниским угљицима су веома обликовани због њихове одличне дуктилности и ниске чврстоће приноса. Могу да прођу значајну пластичну деформацију без пуцања.
  • Средњи и високо-угљеник челици су смањене обликавости. Формирање често захтева више силе, Већи радију савијања, и можда ће требати да се ураде на повишеним температурама или у жареном стању.
• нерђајући челик:
  • Аустенитски нехрђајући челици су врло обликовани због своје високе дуктилности и добре издужења, Упркос њиховој склоности да се наложи. Отврдњавање рада може бити корисно у неким операцијама које формирају јер повећава снагу формираног дела. Међутим, То такође значи да могу бити потребне веће формирања у поређењу са ниско-угљеником челика, и одскок се може изразити.
  • Феритни нехрђајући челици углавном имају добру обликатност, слично или нешто мање од челика са ниским угљеником, али може бити ограничена њиховом нижом дуктизношћу у поређењу са аустенитовима.
  • Мартензитни нехрђајући челици имају лошу обликавошћу, посебно у стврдним условима. Формирање се обично врши у жаруљеном стању.
  • Дуплекс нехрђајући челици имају већу снагу и нижу дуктипу од аустениције, што их је отежало формирати. Захтевају веће снаге за формирање и пажљиву пажњу на савијање радију.

Заваривање:

Укупна израда: У угљенични челик вс нерђајући челик Поређење за општу израду, челик са ниским угљеником често је најлакши и најјефтинији за рад. Аустенитни нехрђајући челик, Док је обликован и заварив, представљају јединствене изазове попут очвршћивања рада и захтевају различите технике и потрошни материјал.

5.2 Процес топлоте

Топлотно лечење укључује контролирано гријање и хлађење метала да би се изменила њихова микроструктура и постизање жељених механичких својстава.

угљенични челик:

Царбон Цлеел, посебно средње и високо-угљеније оцене, су веома реагични на различите топлотне третмане:

• Жарење: Грејање и споро хлађење за омекшавање челика, Побољшати дуктилност и израду, и ублажити унутрашње напрезате.
• Нормализација: Грејање изнад критичне температуре и хлађења ваздуха за оптерећење структуре зрна и побољшање једноличности некретнина.
• Стврдњавање (Гашење): Загревање до температуре аустенитације и затим брзо хлађење (гашење) у води, уље, или ваздух да трансформише аустенит у мартензите, врло тешка и ломљива фаза. Само челици са довољним садржајем угљеника (обично >0.3%) може се значајно очврснути угашењем.
• Каљење: Загревање угашеног (очврснуо) челик до одређене температуре испод критичног распона, задржавање, а затим хлађење. Ово смањује крхку, ублажава стресове, и побољшава жилавост, обично са неким смањењем тврдоће и снаге. Завршна својства се контролише температура у каљеници.
• Цасе Харденинг (Карбуризам, Нитрирање, итд.): Третмани за стврдњавање површине који дифузним угљеник или азот у површину делова ниско угљеника челика да би се створило тешко, спољни случај отпоран на ношење током одржавања тешке језгре.

нерђајући челик:

Одговори топлотног третмана драматично се разликују међу различитим врстама нерђајућег челика:

• Аустенитни нехрђајући челик: Не може се очврснути топлотним лечењем (гашење и каљење) јер је њихова аустенитна структура стабилна.
  • Жарење (Решење жарења): Гријање на високу температуру (нпр., 1000-1150° Ц или 1850-2100 ° Ф) праћено брзо хлађењем (Утама за воду за дебље одељке) Отопити све обољелог карбида и осигурати потпуно аустенитну структуру. Ово омекшава материјал, ублажава стресове од хладног рада, и максимизира отпорност на корозију.
  • Стресс Релиевинг: Може се урадити на нижим температурама, Али је потребно бринути се да се сензибилизација избегава у не-л или не-стабилизованим оценама.
• Феритни нехрђајући челик: Углавном није очвршљив топлотном третманом. Они су обично жарули да побољшају дуктилити и ублажавају напрезате. Неке оцене могу патити од ебрите ако се држе у одређеном температурном опсегу.
• Мартенситски нерђајући челик: Посебно су дизајнирани да се очврсне топлотом. Процес укључује:
  • Који се заварава: Грејање на високу температуру за формирање аустенита.
  • Гашење: Брзо хлађење (у уљу или ваздуху, Зависно од оцене) да трансформишете аустенит у мартензите.
  • Каљење: Загревање специфичној температури за постизање жељеног равнотеже тврдоће, снага, и жилавост.
• Дуплек нехрђајући челик: Обично се испоручује у стањама за жањене и гашење раствора. Лечење жарења (нпр., 1020-1100° Ц или 1870-2010 ° Ф) је пресудно за постизање исправног фазе ферите-аустенита фазе и растварање било које штетне интерметалне фазе.
• Отврдњавање падавина (ПХ) нерђајући челици: Подвргнути двостепеном топлотном третману:
  • Третман решења (Жарење): Слично је аустенитно жарење, да ставите алегалне елементе у чврсто решење.
  • Старење (Преципитатион Харденинг): Загревање умерене температуре (нпр., 480-620° Ц или 900-1150 ° Ф) за одређено време да се омогућите фине интерметалне честице да се таложи, увелико све већа чврстоћа и тврдоћа.

Тхе угљенични челик вс нерђајући челик поређење открива да иако многи кашички челици се увелико ослањају на гашење и ублажавање својих финалних својстава, Приступи топлоти за нехрђајуће челике много су разноликији, прилагођен њиховом специфичном микроструктуру.

6. Угљенични челик против нерђајућег челика: Подручја примене

Различита својства угљенични челик вс нерђајући челик природно их води да се фаворизују у различитим областима примене. Избор се покреће захтевима перформанси, услови животне средине, дугогодишња очекивања, и трошак.

6.1 Позида за примене нерђајућег челика

Основна предности од нехрђајућег челика - отпорност на корозију у комбинацији са његовом естетском жалбом, Хигијенска својства, и добра снага у многим оценама, чини га погодним за широк спектар захтјевних апликација:

Прерада хране и кулинарска:

• Опрема: Резервоари, протеривање, цевовода, транспортери, Припрема површина у постројењима за храну и пића (обично 304л, 316Л за хигијенску и отпорност на корозију).
• Кухиња и сејарија: Лончић, предати, ножеви, виљушке, кашика (у разним разредима 304, 410, 420, 440Ц).
• Кухињски апарати: Судопере, Интеријери машина за суђе, Врата хладњака, пећи.

Медицински и фармацеутски:

• Хируршки инструменти: Скалпели, пинцете, стезаљке (Мартензитски разреде попут 420, 440Ц за тврдоћу и оштрину; Неке аустенитове попут 316Л).
• Медицински имплантати: Заједничке замјене (кукови, колена), костијски вијци, зубни имплантати (Биокомпатибилни разреди попут 316лвм, титанијум је такође уобичајен).
• Фармацеутска опрема: Пловила, цевовода, и компоненте које захтевају високу чистоћу и отпорност на корозивно средство за чишћење.

Хемијска и петрохемијска индустрија:

• Резервоари, Пловила, и реактори: За складиштење и обраду корозивних хемикалија (316Л, Дуплек Цлеел, Висока легирана аустениција).
• Пипинг Системс: Превоз корозивне течности.
• Измењивачи топлоте: Тамо где су потребни отпор корозије и топлотни пренос.

Архитектура и грађевинарство:

• Вањска облога и фасаде: За издржљивост и естетску жалбу (нпр., 304, 316).
• Кровни и трепери: Дуготрајни и отпорни на корозију.
• Ручници, Балустрадес, и украсна облога: Савремени изглед и ниско одржавање.
• Структурне компоненте: У корозивним окружењима или где је потребна велика чврстоћа (Дуплек Цлеел, неки аустенитски одељци).
• Бетонска арматура (Оборити): Репар у нехрђајућем челику за структуре у високо корозивним окружењима (нпр., Мостови у обалним областима) Да се ​​спречи бетонски шпалирање због експанзије рђе.

Аутомобили и транспорт:

• Издувни системи: Каталитичке претварачке шкољке, пригушивачи, репно (феритнице попут 409, 439; Неке аустениције за виши наступ).
• Резервоари и линије за гориво: За отпорност на корозију.
• Обрежите и украсни делови.
• Структурне компоненте у аутобусима и возовима.

Ваздухопловство:

• Компоненте високог снагом: Делови мотора, Компоненте преноса, причвршћивачи (ПХ нехрђајући челик, Неке мартензитне оцене).
• Хидрауличне цеви и линије за гориво.

Поморска окружења:

• Опрема за брод: Греатс, ограде, пропелери, осовине (316Л, Дуплекс челик за врхунски отпорност на хлориде).
• Оффсхоре платформе за уље и гас: Цевовод, структурне компоненте.

Повер Генератион:

• Младе за турбине: (Мартензитски и пХ оцене).
• Тупа за измењивање топлоте, Цеви кондензатора.
• Компоненте нуклеарних електрана.

Индустрија целулозе и папира:

Опрема изложена хемикалијама за корозивне беливање.

6.2 ПРИМЕНЕ ПРИМЕНЕ КРОНСКОГ ЧЕЛИКА

Угљенични челик, Због својих добрих механичких својстава, Свестраност кроз топлотну обраду, Одлична формалност (За оцене са ниским угљеном), и знатно нижи трошкови, Остаје радни коњ материјал за огроман број апликација где екстремна отпорност на корозију није главна брига или где се може адекватно заштитити.

Изградња и инфраструктура:

• Структурни облици: И-греде, Х-греде, канала, углови за оквире за изградњу, мостова, и друге структуре (Обично ниско до средњих челика).
• Ојачана шипка (Оборити): За бетонске структуре (Иако се нехрђају користи у оштрим окружењима).
• Цевовод: За воду, гас, и пренос уља (нпр., АПИ 5Л оцене).
• Гомиле гомиле и темељне гомиле.
• Кров и споредни круг (Често пресвучен): Поцињене или обојене челичне листове.

Аутомотиве Индустри:

• Тела и шасија аутомобила: Жигосане плоче, рамови (Различити разреде ниских и средњих угљеника, укључујући ниско легуре са високом чврстоћом (ХСЛА) челике који су тип угљеника челика са микроаллиингом).
• Компоненте мотора: Цранксхафттс, клипњаче, брегасте осовине (средњи угљеник, ковани челици).
• Геарс анд Схафтс: (Средње до високо-угљених челика, често очврснута кућиштем или отврднутим).
• Причвршћивачи: Вијци, ораси, завртњи.

Машине и опрема:

• Машински оквири и базе.
• Зупчаници, Шахтови, Спојнице, Лежајеви (Често специјализовани челици угљеника или легура).
• Алати: Ручни алати (чекићи, Кљушке - средње угљеник), алати за сечење (бушилице, Дворац - високо угљеник).
• Пољопривредна опрема: Плугови, дрљаче, структурне компоненте.

Енергетски сектор:

• Цевоводи: За транспорт нафте и гаса (као што је споменуто).
• Резервоари за складиштење: За уље, гас, и вода (често са унутрашњим премазима или катодном заштитом).
• Бушилице и кућишта.

Железнички превоз:

• Железничке пруге (Раилс): Високо угљеник, челик отпоран на хабање.
• Точкови и осовине.
• Тела за теретни аутомобил.

Бродоградња (ХУЛЛ Структуре):

• Док се нехрђају користи за фитинге, Главне структуре трупа на већини великих комерцијалних бродова направљене су од угљеника челика (Различити разреде марине челика попут оцене а, Ах36, Д36) Због трошкова и заваривања, Са опсежним системима за заштиту од корозије.

Производни алати и матрице:

• Стеелс високих угљеника (челици алата, што може бити обичан угљеник или легиран) користе се за ударце, умире, калупи, и алате за резање због њихове способности да се очврсне на високе нивое.

Тхе угљенични челик вс нерђајући челик Поређење апликација показује да угљени челичић доминира тамо где су трошкови и снага примарни возачи и корозија се могу управљати, док нерђајући челик истиче тамо где отпорност на корозију, хигијена, или специфична аестетска / високо-температурална својства су критична.

7. Анализа трошкова и економија: Угљенични челик против нерђајућег челика

Економски аспект је главни фактор у угљенични челик вс нерђајући челик Процес доношења одлука. Ово укључује не само почетни материјал, већ и обраду, одржавање, и трошкови животног циклуса.

7.1 Поређење трошкова сировина

угљенични челик:

Генерално, угљенични челик има значајно нижи Почетна цена куповине по јединици тежине (нпр., по килограму или по килограму) у поређењу са нехрђајућим челиком. Ово је пре свега зато:

• Обилне сировине: Гвожђе и угљеник су лако доступни и релативно јефтини.
• Једноставније легурајући: Не захтева скупе алегалне елементе попут хрома, никла, или молибден у великим количинама.
• Зрели производни процеси: Производња угљеника челика је високо оптимизована и велика процес.

нерђајући челик:

Нехрђајући челик је на свој начин више скупљи унапред:

• Трошкови легираних елемената: Примарни возачи трошкова су алегантни елементи који пружају своје "нехрђајуће" својства:
  • Цхромиум (Цр): Минимум 10.5%, често много више.
  • Никл (Ин): Значајна компонента у аустенитским оценама (попут 304, 316), а никл је релативно скуп метал са испарљивим тржишним ценама.
  • молибден (Мо): Додато за појачану отпорност на корозију (нпр., ин 316), и то је такође скупи елемент.
  • Остали елементи попут титанијума, ниобијум, итд., Такође додајте трошкове.
• Сложенија производња: Производни процеси за нерђајући челик, укључујући топљење, рафинирање (нпр., Аргон Окиген Декарбуризација - АОД), и контрола прецизних састава, може бити сложеније и енергетскије интензивне него за угљенични челик.

7.2 Трошкови обраде и одржавања

Почетни материјални трошак је само део економске једначине.

Трошкови обраде (Измишљотина):

• угљенични челик:
  • Машинска обрада: Опћенито лакше и брже за машину, Доводи до нижих трошкова алата и време рада.
  • Заваривање: Ниско-карбонски челик је лако заварити са мање скупих потрошних материјала и једноставнијих поступака. Виши челици угљеника захтевају више специјализованих (и скупо) Поступци заваривања.
  • Формирање: Ниско-угљенични челик се лако формира са нижим снагама.
• нерђајући челик:
  • Машинска обрада: Може бити теже, Посебно аустенитни и дуплекс разреда, Због расчвршћивања на раду и ниске топлотне проводљивости. То често доводи до спорије брзине обраде, Повећана хабања алата, и већи трошкови рада.
  • Заваривање: Захтева специјализовани метали за пуњење, често вештији заваривачи, и пажљива контрола уноса топлоте. Заштита од гаса (нпр., аргон за тиг) је суштинско.
  • Формирање: Аустенитски разреде су обликоване, али захтевају веће снаге због кршења рада. Остале оцене могу бити изазовне.
    Свеукупно, Трошкови израде за компоненте од нехрђајућег челика често су већи него за идентичне компоненте угљених челика.

Трошкови одржавања:

Овде је то место угљенични челик вс нерђајући челик Поређење често савети у корист нехрђајућег челика током дугорочног, посебно у корозивним окружењима.

• угљенични челик:
  • Захтева почетни заштитни премаз (сликање, поцинљив).
  • Ови премази имају коначни живот и захтеваће периодично инспекцију, поправити, и поновно постављање у целој животној веци компоненте за спречавање корозије. Ово укључује рад, материјала, и потенцијално застоја.
  • Ако корозија није адекватно управљана, Структурни интегритет се може угрозити, што доводи до скупих поправки или замене.
• нерђајући челик:
  • Углавном захтева минимално одржавање заштите од корозије због свог урођеног пасивног слоја.
  • За одржавање изгледа, посебно у окружењима са површинским депозитима, Периодично чишћење може бити потребно - али обично мање често и мање интензивно од повлачења угљеног челика.
  • "Само-лечење" природа пасивног филма значи мале огреботине често не угрожавају његову отпорност на корозију.

Ово значајно смањење одржавања може довести до значајних дугорочних уштеда трошкова са нехрђајућим челиком.

7.3 Трошак животног циклуса (ЛЦЦ) и рециклирање

Прави економски поређење треба да размотри цео животни циклус материјала.

Трошак животног циклуса (ЛЦЦ):

ЛЦЦ анализа укључује:

1. Почетни материјал Трошкови
2. Трошкови израде и инсталације
3. Трошкови пословања (Ако је било који у вези са материјалом)
4. Трошкови одржавања и поправка у односу на планирани радни век
5. Вредност одлагања или рециклирања на крају живота

Када се разматра ЛЦЦ, Нерђајући челик често може бити економичнији од угљеника у апликацијама где:

• Околина је корозивна.
• Приступ одржавању је тежак или скуп.
• Прекид за одржавање је неприхватљиво.
• Потребан је дуг радни век.
• Естетска вредност и чистоћа нехрђајућег челика су важни.
  Виши почетни трошак нерђајућег челика може се надокнадити нижим трошковима одржавања и дуже, Поузданији радни век.

Рециклирање:

Оба угљеничног челика и нехрђајућег челика су високо рециклирани материјали, што је значајна еколошка и економска предност.

• угљенични челик: Широко рециклирано. Стеел Сцрап је главна компонента у новој производњи челика.
• нерђајући челик: Такође се високо рециклирају. Алегални елементи (хром, никла, молибден) у отпадном челичном челику су вредни и могу се вратити и поново користити у производњи нових нехрђајућег челика или других легура. Ово помаже у саслушању виших ресурса и смањити потрошњу енергије у поређењу са примарном производњом. Већа суштинска вредност отпада од нехрђајућег челика значи да често командује бољој цени од отпада у карбонски челик.

Рециклабилност доприноси позитивно на ЛЦЦ оба материјала пружајући преосталу вредност на крају свог радника.

8. Водич за селекцију материјала: Угљенични челик против нерђајућег челика

Одабир између угљенични челик вс нерђајући челик захтева систематски приступ, С обзиром на посебне захтеве за пријаву и својства сваког материјала.

Овај одељак пружа водич за помоћ у поступку овог селекције.

8.1 Анализа функционалних захтева

Први корак је јасно дефинисати функционалне захтеве компоненте или структуре:

Механичка оптерећења и напрезања:

Шта су очекивани затезање, компресиван, смицање, савијање, или торзијска оптерећења?

Је статички или динамичан (умор)?

Су предвиђене ударце?

Упутство:

Инжењери могу бирати високо-угљеније челично или нехрђајуће челик са високом угљеном, попут мартензита, ПХ, или дуплекс разреда када им је потребна велика снага.

За опште структурне сврхе са умереним оптерећењима, средње карбонски челик или уобичајени степени од нехрђајућег челика попут 304/316 (посебно ако је хладнокрвно радио) или 6061-т6 може бити довољно.

Ако су висока жилавост и отпорност на ударце критични, посебно на ниским температурама, Аустенитски нехрђајући челици су надређени.

Челици са ниским угљиком такође су тврд.

Радна температура:

Да ли ће компонента послују у амбијент, повишен, или криогене температуре?

Упутство:

Аустенитни нехрђајући челик одржавају добру снагу и одличну жилавост на криогеним температурама.

Неки степени од нехрђајућег челика (нпр., 304Х, 310, 321) Понудите добру отпорност на пузање и снагу на повишеним температурама.

Царбон Цлеелс могу изгубити жилавост на ниским температурама (ДБТТ) и снага на врло високим температурама (пузати).

Специфични легирани челици угљеника користе се за услугу високог температуре (нпр., КОТРОНСКЕ ЦЕВИ).

Отпорност на хабање и абразију:

Да ли ће компонента бити подвргнута клизању, трљање, или абразивне честице?

Упутство:

За високу отпорност на хабање, Многи бирају топлотни третирани челични челични или очврсли мартензитни од нехрђајућег челика као што је 440Ц.

Аустенитни нехрђајући челици могу лако лаксати; Размислите о површинским третманима или тежим оценама ако се носи забринутост.

Захтеви за облика и захтеви за заваривање:

Да ли дизајн укључује сложене облике који захтевају обимно формирање?

Да ли ће компонента бити заварена?

Упутство:

За високу обликатљивост, челични челик са ниским угљеником или жаротворени од нехрђајућег челика (Као 304-О) су одлични.

Ако је заваривање главни део израде, Челик са ниским угљеником и аустенитски нехрђајући челик углавном су лакше заварити више од виших челика угљеника или мартензитни нехрђајући челик.

Размотрите заваривање одређених разреда.

8.2 Разматрања животне средине и безбедности

Услужно окружење и било који безбедноснички аспекти су пресудни:

Корозивно окружење:

Каква је природа околине (нпр., атмосфер, слатковорство, слана вода, Хемијска изложеност)?

Упутство:

Овде нерђајући челик често постаје задани избор.

Благи атмосфер: Угљени челик са добром премазом може бити довољно. 304 СС за бољу дуговечност.

Марински / хлорид: 316 СС, Дуплек СС, или више легуре. Угљен челик би захтевао робусна и континуирана заштита.

Хемијски: Специфичне оцене од нехрђајућег челика (или друге специјализоване легуре) прилагођен хемикалији.

Захтеви за хигијену:

Је апликација у преради хране, медицински, или фармацеутске индустрије у којима су чистоћа и не реактивност суштински?

Упутство:

Већина преферира нерђајуће челик - посебно аустенитски разреде попут 304Л и 316Л-за његова глатка, непорозна површина, лако чишћење, и отпорност на корозију која спречава контаминацију.

Естетски захтеви:

Је визуелни изглед компоненте важан?

Упутство:

Нехрђајући челик нуди широк спектар атрактивних и издржљивих финиша.

Карбон челик захтева сликање или облагање за естетику.

Магнетиц Пропертиес:

Да ли апликација захтева не-магнетни материјал, или је магнетизам прихватљив / пожељан?

Упутство:

Угљенични челик је увек магнетни.

Аустенитни од нехрђајућег челика (жарозан) је не-магнетни.

Ферритиц, мартензитски, и дуплексни нехрђајући челици су магнетни.

Сигурносна критичност:

Које су последице материјалног квара (нпр., економски губитак, оштећења животне средине, повреда, губитак живота)?

Упутство:

За безбедносне критичне апликације, Инжењери обично узимају конзервативнији приступ, Често бирају скупље материјале који нуде већу поузданост и предвидљивост у сервисном окружењу.

Ово би се могло нагнути према специфичним оценама од нехрђајућег челика ако је корозија ризик за угљени челик.

8.3 Свеобухватна матрица одлуке: Угљенични челик против нерђајућег челика

Матрица одлуке може систематски упоредити опције.

Резултати испод су генерални (1 = Сиромашан, 5 = Одлично); Специфичне оцене унутар сваке породице даље их прецизирају.

Поједностављена матрица одлуке - карбонски челик вс нерђајући челик (Опште поређење)

Правећи избор у угљенични челик вс нерђајући челик Дилема захтева споразум о разумевању материјалне науке, Захтеви за пријаву, и економске стварности.

9. ФАК: Угљенични челик против нерђајућег челика

К1: Која је главна разлика између карбонског челика и нехрђајућег челика?

А: Главна разлика је хром садржај-нехрђајући челик има барем 10.5%, Формирање заштитног оксидног слоја који одолијева корозији, Док је угљен челик недостаје ово и хрђе без заштите.

К2: Је нехрђајући челик увек бољи од карбонског челика?

А: Нехрђајући челик није увек бољи - то зависи од примене.

Нуди врхунски отпорност на корозију и естетику.

Док карбонски челик може бити јачи, теже, лакше машини или заваривање, и обично је јефтиније.

Најбољи материјал је онај који одговара одређеним перформансама, издржљивост, и потребе за трошковима.

К3: Зашто је од нехрђајућег челика скупљи од карбонског челика?

А: Нехрђајући челик је скупљи углавном због скупих легираних елемената попут хрома, никла, и молибден, и њен сложенији процес производње.

К4: Могу ли заварити нехрђајући челик до карбонског челика?

А: Заваривање нехрђајућег челика до угљеничног челика користећи различито заваривање од метала захтева посебну негу.

Изазови укључују различита термичка експанзија, Миграције угљеника, и потенцијална галванска корозија.

Коришћење метала пуњења 309 или 312 Нехрђајући челик помаже у премошћим материјалним разликама. Правилни заједнички дизајн и технику су од суштинског значаја.

10. Закључак

Поређење угљенични челик вс нерђајући челик открива две изузетно свестране, али различите породице обојених легура, сваки са јединственим профилом својстава, предности, и ограничења.

Угљенични челик, дефинисано његовим садржајем угљеника, Нуди широк спектар механичких својстава, добра формабилност (Посебно разреде ниског угљеника), и одлична заваривост, Све у релативно ниском иницијалном трошку.

Његова ахилова пета, међутим, је његова својствена подложност корозији, Захтева заштитне мере у већини окружења.

Нерђајући челик, карактерише му минимум 10.5% Цхромиум садржај, разликовати се пре свега кроз његову изванредну способност да се одупре корозији због формирања пасивног, Слој самоизлеђивања хромима оксида.

Изван овога, различите породице нерђајућег челика-аустенитни, ферински, мартензитски, дуплекс, и пХ нудите широк спектар механичких својстава, Од одличне жилавости и дуктилности до екстремне тврдоће и снаге, заједно са привлачним естетским.

Ова побољшана својства, међутим, Дођите у виши почетни материјал и често укључују специјализоване технике израде.

Одлука између угљенични челик вс нерђајући челик није ствар никога универзално супериорније од другог.

Уместо тога, Избор зависи од темељне анализе потреба за посебним захтевима.