Chuma cha Kaboni dhidi ya Chuma cha pua

1566 Maoni 2025-05-09 15:34:51

Uelewa Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua sifa, faida, na mapungufu ya kila ni muhimu kwa wahandisi, wabuni, Watengenezaji, na mtu yeyote anayehusika katika uteuzi wa nyenzo.

Kuchagua aina sahihi ya chuma inaweza kuathiri sana utendaji wa mradi, maisha marefu, gharama, na usalama.

Mwongozo huu dhahiri utaangazia kwa undani kulinganisha Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua, Kutoa uelewa kamili kukuwezesha kufanya maamuzi sahihi.

1. Utangulizi

Chuma hutoa nguvu nyingi kwa sababu vitu vya aloi na matibabu ya joto vinaweza kuibadilisha kwa mali maalum.

Kubadilika hii kumesababisha familia tofauti ya waya, kila inafaa kwa mazingira tofauti na mafadhaiko.

Kati ya hizi, Tofauti kati ya chuma cha kaboni na chuma cha pua ni moja ya mazingatio ya kawaida ya mhandisi.

1.1 Umuhimu wa kulinganisha chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua

Uchaguzi kati ya Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua sio mazoezi ya kitaaluma tu.

Inayo athari kubwa ya vitendo.

Aina hizi mbili za chuma hutoa profaili tofauti za utendaji, haswa kuhusu:

• Upinzani wa kutu: Hii mara nyingi ni tofauti ya msingi, Na chuma cha pua kinachoonyesha upinzani mkubwa kwa kutu na aina zingine za kutu.
• Sifa za Mitambo: Nguvu, ugumu, ukakamavu, na ductility inaweza kutofautiana sana.
• Gharama: Chuma cha kaboni kwa ujumla sio ghali mbele, Lakini chuma cha pua kinaweza kutoa thamani bora ya muda mrefu kwa sababu ya uimara wake.
• Aesthetics: Chuma cha pua mara nyingi huchaguliwa kwa safi, muonekano wa kisasa.
• Uundaji na Machinability: Tofauti katika muundo huathiri jinsi miiba hii inaweza kukatwa kwa urahisi, kuunda, na svetsade.

Kufanya chaguo isiyofaa inaweza kusababisha kushindwa mapema kwa vifaa, kuongezeka kwa gharama za matengenezo, hatari za usalama, au bidhaa ya gharama kubwa isiyo ya lazima.

Kwa hiyo, Uelewa kamili wa mjadala wa chuma wa kaboni dhidi ya pua ni muhimu kwa kuongeza uteuzi wa nyenzo kwa matumizi yoyote, Kutoka kwa kila siku ya kukatwa na mihimili ya ujenzi hadi vifaa vya anga vya hali ya juu na implants za matibabu.

2. Dhana za kimsingi na uainishaji

Kulinganisha vizuri Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua, Lazima kwanza tuanzishe uelewa wazi wa kile kinachofafanua kila nyenzo, Nyimbo zao za kimsingi, na uainishaji wao wa msingi.

2.1 Chuma cha Carbon

Wengi huchukulia chuma cha kaboni kuwa nyenzo za uhandisi zinazotumiwa sana kwa sababu hutoa mali bora ya mitambo kwa gharama ya chini.

Tabia yake ya kufafanua ni utegemezi wake kwenye kaboni kama sehemu kuu ya kuathiri mali yake.

Ufafanuzi:

Chuma cha kaboni ni aloi ya chuma na kaboni, Ambapo kaboni ndio sehemu kuu ya kuingiliana ambayo huongeza nguvu na ugumu wa chuma safi. Vitu vingine vya kujumuisha kawaida hupo kwa idadi ndogo, mara nyingi kama mabaki kutoka kwa mchakato wa kutengeneza chuma au kuongezwa kwa makusudi kwa kiasi kidogo kusafisha mali, Lakini hazibadilishi sana tabia yake ya msingi kama chuma cha kaboni.

Muundo:

Taasisi ya Iron na Chuma ya Amerika (AISI) Inafafanua chuma cha kaboni kama chuma ambayo:

1. Viwango hauitaji kiwango cha chini cha chromium, kobalti, Columbium (niobiamu), molybdenum, nikeli, titani, tungsten, vanadium, zirconium, au kitu kingine chochote kilichoongezwa kwa athari maalum ya kuoanisha.
2. Kiwango cha chini cha shaba hakizidi 0.40 asilimia.
3. Au maudhui ya juu yaliyoainishwa kwa yoyote ya vitu vifuatavyo havizidi asilimia zilizoainishwa: manganese 1.65, silicon 0.60, shaba 0.60.

Kitu muhimu ni kaboni (C), na maudhui ya kawaida kutoka kwa kuwaeleza ni juu ya karibu 2.11% kwa uzito.

Zaidi ya yaliyomo ya kaboni, Aloi kwa ujumla huainishwa kama chuma cha kutupwa.

• Manganese (Mhe): Kawaida huwasilisha hadi 1.65%. Inachangia nguvu na ugumu, hufanya kama deoxidizer na desulfurizer, na inaboresha utendaji wa moto.
• Silikoni (Na): Kawaida hadi 0.60%. Inafanya kama deoxidizer na huongeza nguvu kidogo.
• Sulfuri (S) na fosforasi (P): Hizi kwa ujumla huchukuliwa kama uchafu. Sulfuri inaweza kusababisha brittleness kwa joto la juu (Upungufu wa moto), wakati fosforasi inaweza kusababisha brittleness kwa joto la chini (Upungufu wa baridi). Viwango vyao kawaida huhifadhiwa chini (k.m., <0.05%).

Aina za chuma cha kaboni:

Vipande vya kaboni vimeainishwa kimsingi kulingana na maudhui yao ya kaboni, kwani hii ina ushawishi mkubwa zaidi kwenye mali zao za mitambo:

1. Chuma cha Carbon cha Chini (Chuma Kidogo):
   • Maudhui ya kaboni: Kawaida ina hadi 0.25% - 0.30% kaboni (k.m., AISI 1005 kwa 1025).
   • Mali: Laini, ductile, na imetengenezwa kwa urahisi, kuunda, na svetsade. Nguvu ya chini ya nguvu ikilinganishwa na viboreshaji vya kaboni. Aina ya bei ghali.
   • Muundo wa kipaza sauti: Ferrite haswa na lulu fulani.
   • Maombi: Paneli za mwili wa magari, maumbo ya miundo (I-mihimili, njia), mabomba, Vipengele vya ujenzi, makopo ya chakula, na kazi ya chuma ya jumla.
2. Chuma cha Kaboni ya Kati:
   • Maudhui ya kaboni: Kawaida huanzia 0.25% - 0.30% kwa 0.55% - 0.60% kaboni (k.m., AISI 1030 kwa 1055).
   • Mali: Inatoa usawa mzuri wa nguvu, ugumu, ukakamavu, na ductility. Msikivu kwa matibabu ya joto (kuzima na kukasirisha) Ili kuongeza zaidi mali ya mitambo. Ngumu zaidi kuunda, weld, na kata kuliko chuma cha kaboni ya chini.
   • Muundo wa kipaza sauti: Kuongezeka kwa sehemu ya lulu ikilinganishwa na chuma cha kaboni ya chini.
   • Maombi: Gia, shafts, ekseli, crankshafts, mafungo, Nyimbo za Reli, sehemu za mashine, na vifaa vinavyohitaji nguvu ya juu na upinzani wa kuvaa.
3. Chuma cha Kaboni ya Juu (Chuma cha zana ya kaboni):
   • Maudhui ya kaboni: Kawaida huanzia 0.55% - 0.60% kwa 1.00% - 1.50% kaboni (k.m., AISI 1060 kwa 1095). Uainishaji fulani unaweza kupanua hii hadi ~ 2.1%.
   • Mali: Ngumu sana, nguvu, na ana upinzani mzuri wa kuvaa baada ya matibabu ya joto. Hata hivyo, Ni ductile na kali (brittle zaidi) kuliko miiba ya chini ya kaboni. Vigumu zaidi kulehemu na mashine.
   • Muundo wa kipaza sauti: Pearlite ya kawaida na saruji.
   • Maombi: Zana za kukata (Chisels, drills), chemchemi, waya zenye nguvu kubwa, viboko, hufa, na matumizi ambapo ugumu mkubwa na upinzani wa kuvaa ni mahitaji ya msingi.
4. Ultra-high-kaboni:
   • Maudhui ya kaboni: Takriban 1.25% kwa 2.0% kaboni.
   • Mali: Inaweza kuwashwa kwa ugumu mkubwa. Kutumika kwa maalum, Kusudi lisilo la viwanda kama visu, ekseli, au viboko.

Uainishaji huu kulingana na maudhui ya kaboni ni muhimu katika kuelewa Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua kulinganisha, Kama inaweka mali ya msingi kwa miinuko ya kaboni.

2.2 Chuma cha pua

Chuma cha pua kinasimama kutoka kwa kaboni nyingi za kaboni kwa upinzani wake wa kipekee wa kutu.

Tabia hii inatokana na muundo wake maalum wa ubadilishaji.

Ufafanuzi:

Chuma cha pua ni aloi ya chuma ambayo ina kiwango cha chini cha 10.5% chromium (Cr) kwa wingi.

Chromium huunda tu, Kurekebisha safu ya oksidi juu ya uso wa chuma, ambayo inalinda kutokana na kutu na kudorora.

Ni maudhui haya ya chromium ambayo hutofautisha chuma cha pua kutoka kwa miiba mingine.

Muundo:

Mbali na chuma na chromium inayofafanua, Vipande visivyo na waya vinaweza kuwa na vitu vingine vingi vya kuongeza nguvu ili kuongeza mali maalum kama muundo, nguvu, na upinzani wa kutu katika mazingira fulani.

• Chromium (Cr): Kitu muhimu, kiwango cha chini 10.5%. Yaliyomo ya juu ya chromium kwa ujumla inaboresha upinzani wa kutu.
• Nickel (Katika): Mara nyingi huongezwa ili kuleta utulivu wa muundo wa austenitic (Tazama aina hapa chini), ambayo inaboresha ductility, ukakamavu, na weldability. Pia huongeza upinzani wa kutu katika mazingira fulani.
• Molybdenum (Mo): Inaboresha upinzani wa kutu na kutu, haswa katika mazingira yenye kloridi (kama maji ya bahari). Pia huongeza nguvu kwa joto lililoinuliwa.
• Manganese (Mhe): Inaweza kutumika kama utulivu wa austenite (kwa sehemu kuchukua nafasi ya nickel katika darasa kadhaa) na inaboresha nguvu na kazi ya moto.
• Silikoni (Na): Hufanya kama deoxidizer na inaboresha upinzani wa oxidation kwa joto la juu.
• Kaboni (C): Sasa katika nyayo za pua, Lakini yaliyomo yake mara nyingi hudhibitiwa kwa uangalifu. Katika darasa la austenitic na ferritic, Kaboni ya chini kwa ujumla hupendelea kuzuia uhamasishaji (Chromium carbide mvua, Kupunguza upinzani wa kutu). Katika darasa la Martensitic, Carbon ya juu inahitajika kwa ugumu.
• Nitrojeni (N): Huongeza nguvu na kupinga upinzani wa kutu, na hutuliza muundo wa austenitic.
• Vipengele vingine: Titanium (Ya), Niobium (Nb), Shaba (Cu), Sulfuri (S) (Kwa uboreshaji wa mashine katika darasa kadhaa), Seleniamu (Na), Alumini (Al), nk., inaweza kuongezwa kwa madhumuni maalum.

Aina za chuma cha pua:

Vipande vya pua vimeainishwa kimsingi kulingana na muundo wao wa madini, ambayo imedhamiriwa na muundo wao wa kemikali (haswa chromium, nikeli, na yaliyomo kaboni):

Vipande vya pua vya Austenitic:

Juu katika chromium na nickel, Kutoa upinzani bora wa kutu, umbile, na weldability.

Inatumika kawaida katika usindikaji wa chakula, vifaa vya matibabu, na maombi ya usanifu. Haiwezekani na matibabu ya joto.

Ferritic ya pua:

Vyenye chromium ya juu na nickel kidogo au hakuna. Gharama nafuu zaidi, sumaku, na sugu ya kutu.

Kawaida hutumika katika mifumo ya kutolea nje ya magari na vifaa vya kaya. Sio joto linaloweza kutibiwa kwa ugumu.

Vipande vya pua vya Martensitic:

Yaliyomo ya kaboni ya juu inaruhusu ugumu kupitia matibabu ya joto. Inayojulikana kwa ugumu wa hali ya juu na nguvu.

Kutumika katika visu, vali, na sehemu za mitambo.

Duplex ya pua:

Kuchanganya miundo ya austenitic na ferritic, kutoa nguvu ya juu na upinzani bora wa kutu.

Inafaa kwa mazingira ya kudai kama baharini, usindikaji wa kemikali, na mifumo ya bomba.

Ugumu wa hali ya hewa (PH) Vyuma vya pua:

Inaweza kufikia nguvu kubwa sana kupitia matibabu ya joto wakati wa kudumisha upinzani mzuri wa kutu.

Kawaida katika anga na vifaa vya nguvu vya mitambo.

Kuelewa uainishaji huu wa kimsingi ni muhimu kwa kuthamini nuances katika Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua kulinganisha.

Uwepo wa angalau 10.5% Chromium katika chuma cha pua ni msingi wa tabia yake ya kufafanua: upinzani wa kutu.

3. Uchambuzi wa tofauti za utendaji wa msingi: Chuma cha Kaboni dhidi ya Chuma cha pua

Uamuzi wa kutumia Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Mara nyingi hutegemea kulinganisha kwa kina sifa zao za utendaji wa msingi.

Wakati zote mbili ni aloi za msingi wa chuma, Nyimbo zao tofauti husababisha tofauti kubwa katika jinsi wanavyofanya chini ya hali tofauti.

3.1 Upinzani wa kutu

Hii ni tofauti kubwa na inayojulikana katika Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua mjadala.

Chuma cha Carbon:

Chuma cha kaboni kina upinzani duni wa kutu.

Wakati wazi kwa unyevu na oksijeni, Chuma katika chuma cha kaboni huongeza oksidi kuunda oksidi ya chuma, Inajulikana kama kutu.

Safu hii ya kutu kawaida ni ya porous na dhaifu, haitoi kinga kwa chuma cha msingi, kuruhusu kutu kuendelea, uwezekano wa kusababisha kutofaulu kwa muundo.

Kiwango cha kutu kinategemea mambo ya mazingira kama unyevu, joto, uwepo wa chumvi (k.m., katika maeneo ya pwani au chumvi za de-icing), na uchafuzi wa mazingira (k.m., misombo ya kiberiti).

Kuzuia au kupunguza kutu, Chuma cha kaboni karibu kila wakati kinahitaji mipako ya kinga (k.m., rangi, Kuinua, Kuweka) au hatua zingine za kudhibiti kutu (k.m., Ulinzi wa cathodic).

 

Chuma cha pua:

Chuma cha pua, kwa sababu ya kiwango cha chini 10.5% Yaliyomo ya Chromium, Inaonyesha upinzani bora wa kutu.

Chromium humenyuka na oksijeni katika mazingira kuunda nyembamba sana, mzuri, uwazi, na safu ya kujirekebisha ya oksidi ya chromium (Cr₂o₃) juu ya uso.

Safu hii ya kupita hufanya kama kizuizi, kuzuia oxidation zaidi na kutu ya chuma cha msingi.

Ikiwa uso umekatwa au umeharibiwa, Chromium humenyuka haraka na oksijeni kurekebisha safu hii ya kinga, Jambo mara nyingi hujulikana kama "kujiponya."

Kiwango cha upinzani wa kutu katika chuma cha pua hutofautiana kulingana na muundo maalum wa aloi:

• Yaliyomo ya juu ya chromium kwa ujumla inaboresha upinzani wa kutu.
• Nickel huongeza upinzani wa jumla wa kutu na upinzani kwa asidi fulani.
• Molybdenum inaboresha sana upinzani wa kutu na kutu, hasa katika mazingira yenye kloridi nyingi.

Vipande vya pua vya Austenitic (kama 304 na 316) Kwa ujumla toa upinzani bora wa pande zote za kutu.

Darasa la Ferritic pia hutoa upinzani mzuri, wakati darasa la Martensitic, Kwa sababu ya maudhui yao ya juu ya kaboni na muundo tofauti, kawaida ni chini ya kutu sugu kuliko austenitics au ferritics na viwango sawa vya chromium.

Vipande vya pua vya Duplex hutoa upinzani bora kwa aina maalum za kutu kama ngozi ya kutu ya kutuliza.

Muhtasari wa upinzani wa kutu: Katika Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua kulinganisha, Chuma cha pua ni mshindi wazi wa upinzani wa kutu.

3.2 Ugumu na upinzani wa kuvaa

Ugumu ni upinzani wa nyenzo kwa uharibifu wa plastiki uliowekwa ndani, kama vile induction au scratch.

Kuvaa upinzani ni uwezo wake wa kupinga uharibifu na upotezaji wa nyenzo kwa sababu ya msuguano, mchubuko, au mmomomyoko.

Chuma cha Carbon:

Ugumu na upinzani wa chuma cha kaboni umedhamiriwa na maudhui yake ya kaboni na matibabu ya joto.

• Vipande vya kaboni ya chini ni laini na huwa na upinzani duni wa kuvaa.
• Vipande vya kaboni ya kati vinaweza kufikia ugumu wa wastani na upinzani wa kuvaa, hasa baada ya matibabu ya joto.
• Vipande vya kaboni ya juu vinaweza kutibiwa joto (imezimwa na hasira) Ili kufikia viwango vya juu sana vya ugumu na upinzani bora wa kuvaa, Kuwafanya wafaa kwa zana za kukata na kuvaa sehemu. Uwepo wa carbides (Kama carbide ya chuma, Fe₃c au saruji) Katika muundo wa kipaza sauti huchangia kwa kiasi kikubwa kuvaa upinzani.

Chuma cha pua:

Ugumu na upinzani wa chuma cha pua hutofautiana sana kati ya aina tofauti:

• Vipande vya pua vya Austenitic (k.m., 304, 316) ni laini katika hali yao iliyowekwa lakini inaweza kuwa ngumu sana na kufanya kazi baridi (Ugumu wa ugumu). Kwa ujumla wana upinzani wa wastani wa kuvaa lakini wanaweza kuteseka kutokana na kuteleza (Njia ya kuvaa inayosababishwa na wambiso kati ya nyuso za kuteleza) Chini ya mizigo ya juu bila lubrication.
• Vipande vya pua vya Ferritic pia ni laini na sio ngumu na matibabu ya joto. Upinzani wao wa kuvaa kwa ujumla ni wastani.
• Vipande vya pua vya Martensitic (k.m., 410, 420, 440C) imeundwa mahsusi kushughulikiwa na matibabu ya joto. Wanaweza kufikia viwango vya hali ya juu sana (kulinganishwa na au hata kuzidi kaboni za kaboni) na onyesha upinzani bora wa kuvaa, Hasa darasa zilizo na kaboni ya juu na yaliyomo ya chromium ambayo huunda carbides ngumu ya chromium.
• Vipande vya pua vya Duplex kwa ujumla vina ugumu wa hali ya juu na upinzani bora wa kuvaa kuliko darasa la austenitic kutokana na nguvu zao za juu.
• Ugumu wa hali ya hewa (PH) Vipande vya pua pia vinaweza kufikia ugumu wa hali ya juu na upinzani mzuri wa kuvaa baada ya matibabu sahihi ya kuzeeka.

Muhtasari wa ugumu na upinzani wa kuvaa:

Wakati wa kulinganisha Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua kwa mali hizi:

• Vipande vyenye kutibiwa na joto-kaboni na viboreshaji vya chuma visivyo na joto vinaweza kufikia viwango vya juu vya ugumu na upinzani wa kuvaa.
• Vipande vya pua na visigino vya pua kwa ujumla ni laini na huwa na upinzani wa chini kuliko miiba ngumu ya kaboni au miiba ya pua ya martensitic, Isipokuwa kazi ya baridi sana (austenitic).

3.3 Ugumu na upinzani wa athari

Ugumu ni uwezo wa nyenzo kunyonya nishati na kuharibika kwa plastiki kabla ya kupasuka. Upinzani wa athari unamaanisha mahsusi kwa uwezo wake wa kuhimili ghafla, Upakiaji wa kiwango cha juu (athari).

Chuma cha Carbon:

Ugumu wa chuma cha kaboni unahusiana sana na maudhui yake ya kaboni na ugumu wake.

• Vipande vya kaboni ya chini kwa ujumla ni ngumu sana na ductile, kuonyesha upinzani mzuri wa athari, haswa kwenye chumba na joto lililoinuliwa. Hata hivyo, Wanaweza kuwa brittle kwa joto la chini sana (Joto la mpito la ductile-kwa-brittle, DBTT).
• Vipande vya kaboni ya kati hutoa usawa mzuri wa nguvu na ugumu.
• Vipande vya kaboni ya juu, Hasa wakati ngumu, Kuwa na ugumu wa chini na ni brittle zaidi, Maana yake wana upinzani wa chini wa athari.

Matibabu ya joto (kama tenge baada ya kuzima) ni muhimu kwa kuongeza ugumu wa miiba ya kati na ya kaboni.

Chuma cha pua:

Ugumu hutofautiana sana na aina ya chuma cha pua:

• Vipande vya pua vya Austenitic (k.m., 304, 316) Onyesha ugumu bora na upinzani wa athari, hata chini ya joto la cryogenic. Hawaonyeshi mabadiliko ya ductile-to-brittle. Hii inawafanya kuwa bora kwa matumizi ya joto la chini.
• Vipande vya pua vya Ferritic kwa ujumla vina ugumu wa chini kuliko austenitics, haswa katika sehemu kubwa au kwa joto la chini. Wanaweza kuonyesha DBTT. Daraja zingine zinakabiliwa na "475 ° C kukumbatia" baada ya kufichuliwa kwa muda mrefu kwa joto la kati.
• Vipande vya pua vya Martensitic, Wakati ume ngumu kwa viwango vya juu vya nguvu, huwa na ugumu wa chini na inaweza kuwa brittle kabisa ikiwa sio hasira vizuri. Kutuliza kunaboresha ugumu lakini mara nyingi kwa gharama ya ugumu fulani.
• Vipande vya pua vya Duplex kwa ujumla hutoa ugumu mzuri, mara nyingi bora kuliko darasa la feri na bora kuliko darasa la martensitic katika viwango sawa vya nguvu, Ingawa sio kawaida juu kama darasa la austenitic kwa joto la chini sana.
• Vipande vya pua vya PH vinaweza kufikia ugumu mzuri pamoja na nguvu kubwa, kulingana na matibabu maalum ya kuzeeka.

Muhtasari wa Ugumu na Upinzani wa Athari:

Katika Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua muktadha:

• Vipande vya pua vya Austenitic kwa ujumla hutoa mchanganyiko bora wa ugumu na upinzani wa athari, haswa kwa joto la chini.
• Vipande vya kaboni ya chini pia ni ngumu sana lakini vinaweza kupunguzwa na DBTT yao.
• Vipande vya kaboni vya juu na viboreshaji vya pua vya martensitic huwa na ugumu wa chini.

3.4 Nguvu tensile na elongation

Nguvu ya mkazo (Nguvu ya Mwisho ya Mkazo, UTS) Je! Mkazo wa kiwango cha juu unaweza kuhimili wakati unanyooshwa au kuvutwa kabla ya kushinikiza.

Elongation ni kipimo cha ductility, kuwakilisha ni kiasi gani nyenzo inaweza kuharibika kwa plastiki kabla ya kupunguka.

Chuma cha Carbon:

• Nguvu ya Mkazo: Huongezeka na yaliyomo kaboni na matibabu ya joto (Kwa viboreshaji vya kati na vya kaboni).
  • Chuma cha chini cha kaboni: ~ 400-550 MPa (58-80 ksi)
  • Chuma cha kati-kaboni (Annealed): ~ 550-700 MPa (80-102 ksi); (kutibiwa joto): inaweza kuwa ya juu zaidi, hadi 1000+ MPa.
  • Chuma cha kaboni cha juu (kutibiwa joto): Inaweza kuzidi 1500-2000 MPa (217-290 ksi) kwa darasa na matibabu fulani.
• Kurefusha: Kwa ujumla hupungua kadiri yaliyomo kaboni na kuongezeka kwa nguvu. Vipande vya kaboni ya chini ni ductile sana (k.m., 25-30% elongation), Wakati miinuko ngumu ya kaboni ya juu ina kiwango cha chini sana (<10%).

Chuma cha pua:

• Nguvu ya Mkazo:
  • Austenitic (k.m., 304 Annealed): ~ 515-620 MPa (75-90 ksi). Inaweza kuongezeka kwa kiasi kikubwa na kufanya kazi baridi (k.m., kwa juu 1000 MPa).
  • Ferritic (k.m., 430 Annealed): ~ 450-520 MPa (65-75 ksi).
  • Martensitic (k.m., 410 kutibiwa joto): Inaweza kutoka ~ 500 MPa hadi zaidi 1300 MPa (73-190 ksi) kulingana na matibabu ya joto. 440C inaweza kuwa juu zaidi.
  • Duplex (k.m., 2205): ~ 620-800 MPa (90-116 ksi) au juu.
  • PH Steels (k.m., 17-4PH joto-kutibiwa): Inaweza kufikia nguvu kubwa sana, k.m., 930-1310 MPa (135-190 ksi).
• Kurefusha:
  • Austenitic: Uboreshaji bora katika hali iliyofungiwa (k.m., 40-60%), hupungua na kazi baridi.
  • Ferritic: Elongation wastani (k.m., 20-30%).
  • Martensitic: Kuongezeka kwa chini, Hasa wakati ngumu kwa viwango vya juu vya nguvu (k.m., 10-20%).
  • Duplex: Elongation nzuri (k.m., 25% au zaidi).

Muhtasari wa nguvu tensile na elongation:

The Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Ulinganisho unaonyesha anuwai kwa wote wawili:

• Familia zote mbili zinaweza kufikia nguvu kubwa sana kwa njia ya matibabu na matibabu ya joto (Vipande vya kaboni ya juu na martensitic/pH ya pua).
• Vipande vya chini vya kaboni na viboreshaji vya pua vya austenitic vinatoa ductility bora (elongation).
• Toleo zenye nguvu ya juu ya wote huwa na ductility ya chini.

3.5 Muonekano na matibabu ya uso

Aesthetics na kumaliza uso mara nyingi ni maanani muhimu, haswa kwa bidhaa za watumiaji au matumizi ya usanifu.

Chuma cha Carbon:

Chuma cha kaboni kawaida huwa na wepesi, muonekano wa kijivu wa matte katika hali yake mbichi. Inakabiliwa na oxidation ya uso (kutu) ikiwa imeachwa bila kinga, ambayo haifai kwa matumizi mengi.
Matibabu ya uso: Ili kuboresha muonekano na kutoa kinga ya kutu, Chuma cha kaboni karibu kila wakati kutibiwa. Matibabu ya kawaida ni pamoja na:

• Uchoraji: Rangi anuwai na kumaliza.
• Mipako ya poda: Kumaliza kwa kudumu na ya kuvutia.
• Mabati: Mipako na zinki kwa ulinzi wa kutu (husababisha muonekano wa kijivu au matte).
• Kuweka: Mipako na metali zingine kama Chromium (Chrome ya mapambo), nikeli, au cadmium kwa kuonekana na kinga.
• Bluing au mipako ya oksidi nyeusi: Mapazia ya ubadilishaji wa kemikali ambayo hutoa upinzani mkali wa kutu na muonekano wa giza, Mara nyingi hutumika kwa zana na silaha za moto.

Chuma cha pua:

Chuma cha pua ni maarufu kwa kuvutia kwake, mkali, na muonekano wa kisasa. Safu ya oksidi ya chromium ni wazi, kuruhusu luster ya metali kuonyesha kupitia.
Uso unamaliza: Chuma cha pua kinaweza kutolewa na aina ya faini za kinu au kusindika zaidi ili kufikia athari maalum za uzuri:

• Mill inamaliza (k.m., Hapana. 1, 2B, 2D): Inatofautiana kutoka kwa wepesi hadi kutafakari kwa kiasi. 2B ni kumaliza kwa jumla-kusudi la kusudi la baridi.
• Kukamilika kwa Polished (k.m., Hapana. 4, Hapana. 8 Kioo): Inaweza kutoka kwa sura ya brashi ya satin (Hapana. 4) kumaliza kioo cha kutafakari sana (Hapana. 8). Hizi zinafanikiwa na abrasion ya mitambo.
• Maandishi ya kumaliza: Mifumo inaweza kuingizwa au kuvingirwa ndani ya uso kwa madhumuni ya mapambo au kazi (k.m., kuboreshwa kwa mtego, kupunguzwa glare).
• Chuma cha pua: Kupatikana kupitia michakato ya kemikali au ya umeme ambayo inabadilisha unene wa safu ya kupita kiasi, Kuunda rangi za kuingilia kati, au kupitia PVD (Maonyesho ya mvuke ya mwili) mipako.

Chuma cha pua kwa ujumla haiitaji uchoraji au mipako kwa ulinzi wa kutu, ambayo inaweza kuwa faida kubwa ya matengenezo ya muda mrefu. Kumaliza kwake asili mara nyingi ni sababu kuu ya uteuzi wake.

Muhtasari wa kuonekana na matibabu ya uso:

Katika Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Kulinganisha kwa kuonekana:

• Chuma cha pua kinatoa kumaliza kwa kuvutia na kutuliza-kutu ambayo inaweza kuboreshwa zaidi.
• Chuma cha kaboni kinahitaji matibabu ya uso kwa aesthetics na ulinzi wa kutu.

4. Ulinganisho wa upinzani wa kutu: Chuma cha Kaboni dhidi ya Chuma cha pua (Kwa kina)

Tofauti ya upinzani wa kutu ni ya msingi sana kwa Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua uamuzi kwamba inaongeza uchunguzi wa kina zaidi.

4.1 Utaratibu wa msingi wa kutu

Corrosion ni uharibifu wa polepole wa vifaa (kawaida madini) na athari ya kemikali au ya elektroni na mazingira yao.

Kwa aloi zenye msingi wa chuma kama chuma, Njia ya kawaida ni kutu.

• Kutu ya chuma cha kaboni (Kutu):
  Wakati chuma cha kaboni kinafunuliwa kwa mazingira yaliyo na oksijeni na unyevu wote (hata unyevu hewani), Kiini cha umeme huundwa kwenye uso wake.
  1. Majibu ya anodic: Chuma (Fe) Atomi hupoteza elektroni (oksidi) kuwa ions za chuma (Fe²⁺):
     Fe → Fe²⁺ + 2e⁻
  2. Majibu ya cathodic: Oksijeni (O₂) na maji (H₂o) Kwenye uso ukubali elektroni hizi (kupunguza):
     O₂ + 2H₂o + 4E → 4OH⁻ (katika hali ya upande wowote au ya alkali)
     au o₂ + 4H⁺ + 4E⁻ → 2H₂O (katika hali ya asidi)
  3. Malezi ya kutu: Ions za chuma (Fe²⁺) Kisha kuguswa na ioni za hydroxide (Oh⁻) na zaidi na oksijeni kuunda oksidi za chuma zenye maji, Kwa pamoja inayojulikana kama kutu. Njia ya kawaida ni hydroxide ya feri, Fe(Ah)₃, ambayo basi hupunguza maji mwilini kwa fe₂o₃ · nh₂o.
     Fe²⁺ + 2Oh⁻ → Fe(Ah)₂ (Hydroxide feri)
     4Fe(Ah)₂ + O₂ + 2Huit → 4fe(Ah)₃ (Ferric hydroxide - kutu)
     Safu ya kutu iliyoundwa kwenye chuma cha kaboni kawaida:

• Porous: Inaruhusu unyevu na oksijeni kupenya kwa chuma cha msingi.
• Isiyo ya kufuatia/dhaifu: Inaweza kuzunguka kwa urahisi, kufunua chuma safi kwa kutu zaidi.
• Voluminous: Rust inachukua kiasi kikubwa kuliko chuma cha asili, ambayo inaweza kusababisha mafadhaiko na uharibifu katika miundo ngumu.

Kwa hivyo, kutu katika chuma cha kaboni ni mchakato wa kujieneza isipokuwa chuma kimelindwa.

4.2 Hatua za kuzuia kutu kwa chuma cha kaboni

Kwa sababu ya uwezekano wake wa kutu, Chuma cha kaboni karibu kila wakati kinahitaji hatua za kinga wakati zinatumiwa katika mazingira na unyevu na oksijeni.

Mikakati ya kawaida ni pamoja na:

1. Mipako ya kinga: Kuunda kizuizi cha mwili kati ya chuma na mazingira ya kutu.
   • Rangi na mipako ya kikaboni: Toa kizuizi na pia inaweza kuwa na vizuizi vya kutu. Inahitaji maandalizi sahihi ya uso kwa wambiso mzuri. Chini ya uharibifu na hali ya hewa, inayohitaji kuorodhesha tena.
   • Mapazia ya Metallic:
     • Mabati: Mipako na zinki (Moto-dip galvanizing au electrogalvanizing). Zinc ni tendaji zaidi kuliko chuma, Kwa hivyo inaamua upendeleo (Ulinzi wa dhabihu au ulinzi wa cathodic) Hata kama mipako imekatwa.
     • Kuweka: Mipako na metali kama Chromium, nikeli, bati, au cadmium. Wengine hutoa kinga ya kizuizi, wengine (Kama Chrome juu ya nickel) Toa uso wa mapambo na sugu.
   • Mipako ya ubadilishaji: Matibabu ya kemikali kama phosphating au mipako ya oksidi nyeusi, ambayo huunda nyembamba, Safu ya kuambatana ambayo hutoa upinzani mkali wa kutu na inaboresha wambiso wa rangi.
2. Aloing (Vipande vya chini-ALLOY): Viongezeo vidogo vya vitu kama shaba, chromium, nikeli, na fosforasi inaweza kuboresha kidogo upinzani wa kutu wa anga kwa kuunda safu ya kutu inayoambatana zaidi (k.m., "Hali ya hewa ya hali ya hewa" kama Cor-Ten®). Hata hivyo, Hizi bado hazilinganishwi na waya zisizo na waya.
3. Ulinzi wa cathodic: Kufanya muundo wa chuma cha kaboni kuwa cathode ya kiini cha elektrochemical.
   • Anode ya dhabihu: Kushikilia chuma tendaji zaidi (kama zinki, magnesiamu, au aluminium) Hiyo inachukua badala ya chuma.
   • Imevutiwa sasa: Kutumia DC ya nje ya sasa kulazimisha chuma kuwa cathode.
     Inatumika kwa miundo mikubwa kama bomba, vifuniko vya meli, na mizinga ya kuhifadhi.
4. Udhibiti wa mazingira: Kubadilisha mazingira ili kuifanya iwe na kutu, k.m., dehumidification, Kutumia vizuizi vya kutu katika mifumo iliyofungwa.

Hatua hizi zinaongeza kwa gharama na ugumu wa kutumia chuma cha kaboni lakini mara nyingi ni muhimu kwa kufikia maisha yanayokubalika ya huduma.

4.3 "Kujiponya" filamu ya oksidi ya chuma

Malezi:

Chuma cha pua (≥10.5% cr) huunda nyembamba, Oksidi ya chromium thabiti (Cr₂o₃) safu wakati imefunuliwa na oksijeni (hewa au maji):
2Cr + 3/2 O₂ → Cr₂o₃
Filamu hii ya kupita ni nanometers 1-5 tu ni nene lakini inaambatana sana na uso na inazuia kutu zaidi.

Sifa Muhimu:

• Ulinzi wa kizuizi: Vitalu vitu vyenye kutu kutoka kufikia chuma.
• Kemikali thabiti: Cr₂o₃ anapinga kushambulia katika mazingira mengi.
• Kujiponya: Ikiwa imekatwa, Marekebisho ya safu mara moja katika uwepo wa oksijeni.
• Uwazi: Nyembamba sana kwamba luster ya chuma ya chuma inabaki kuonekana.

Mambo ya kuongeza uboreshaji:

• Chromium: CR zaidi = filamu yenye nguvu.
• Molybdenum (Mo): Inaboresha upinzani kwa kloridi (k.m., katika 316).
• Nickel (Katika): Inatulia austenite na huongeza upinzani wa kutu katika asidi.
• Uso safi: Laini, Nyuso zenye uchafu hupitisha bora.

Mapungufu - Wakati safu ya kupita inashindwa:

• Shambulio la kloridi: Inaongoza kwa kutu na kutu.
• Kupunguza asidi: Inaweza kufuta safu ya kupita.
• Upungufu wa oksijeni: Hakuna oksijeni = hakuna kupita.
• Unyeti: Matibabu yasiyofaa ya joto husababisha kupungua kwa chromium kwenye mipaka ya nafaka; Kupunguzwa na darasa la chini-kaboni au utulivu (k.m., 304L, 316L).

Hitimisho:

Ingawa sio ya kushawishi, Filamu ya kujiponya ya chuma isiyo na waya huipa bora, Upinzani wa kutu wa matengenezo ya chini-moja ya faida zake kubwa juu ya chuma cha kaboni.

5. Chuma cha Kaboni dhidi ya Chuma cha pua: Usindikaji na Utengenezaji

Tofauti za muundo wa kemikali na muundo wa kipaza sauti kati Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Pia husababisha tofauti katika tabia zao wakati wa usindikaji wa kawaida na shughuli za utengenezaji.

5.1 Kukata, Kuunda, na kulehemu

Hizi ni michakato ya msingi ya uwongo, Na uchaguzi wa aina ya chuma huathiri sana.

Kukata:

• Chuma cha Carbon:
  • Vipande vya kaboni ya chini kwa ujumla ni rahisi kukata kwa kutumia njia anuwai: Kukanyaga, Kuona, kukata plasma, Kukata mafuta ya oxy (Kukata moto), na kukata laser.
  • Vipande vya kati na vya kaboni vya juu vinakuwa vigumu kukata kadiri yaliyomo ya kaboni yanavyoongezeka. Kukata mafuta ya oxy bado ni bora, Lakini preheating inaweza kuhitajika kwa sehemu kubwa za darasa la juu la kaboni ili kuzuia kupasuka. Uchimbaji (Kuona, kusaga) Inahitaji vifaa vya zana ngumu na kasi polepole.
• Chuma cha pua:
  • Vipande vya pua vya Austenitic (k.m., 304, 316) zinajulikana kwa kiwango chao cha juu cha ugumu wa kazi na kiwango cha chini cha mafuta ikilinganishwa na chuma cha kaboni. Hii inaweza kuwafanya kuwa changamoto zaidi kwa mashine (kata, kuchimba visima, kinu). Zinahitaji zana kali, seti ngumu, kasi polepole, malisho ya juu, Na lubrication nzuri/baridi kuzuia kuvaa zana na ugumu wa kazi. Kukata kwa plasma na kukata laser ni bora. Hawajakatwa na njia za mafuta ya oksidi kwa sababu oksidi ya chromium inazuia oxidation inayohitajika kwa mchakato.
  • Vipande vya pua vya Ferritic kwa ujumla ni rahisi mashine kuliko austenitics, na tabia karibu na chuma cha chini cha kaboni, lakini inaweza kuwa "gummy."
  • Vipande vya pua vya martensitic katika hali yao iliyowekwa wazi vinaweza kufikiwa, lakini inaweza kuwa changamoto. Katika hali yao ngumu, ni ngumu sana mashine na kawaida zinahitaji kusaga.
  • Vipande vya pua vya Duplex vina nguvu ya juu na mgumu wa kufanya kazi haraka, kuwafanya kuwa ngumu zaidi mashine kuliko austenitics. Zinahitaji zana za nguvu na vigezo vilivyoboreshwa.

Kuunda (Kuinama, Kuchora, Stampu):

• Chuma cha Carbon:
  • Vipande vya kaboni ya chini vinaweza kufanywa sana kwa sababu ya ductility yao bora na nguvu ya chini ya mavuno. Wanaweza kupitia deformation kubwa ya plastiki bila kupasuka.
  • Vipande vya kati na vya kaboni vimepunguza muundo. Kuunda mara nyingi kunahitaji nguvu zaidi, Bend kubwa radii, na inaweza kuhitaji kufanywa kwa joto lililoinuliwa au katika hali iliyowekwa wazi.
• Chuma cha pua:
  • Vipande vya pua vya austenitic vinaweza kutengenezwa sana kwa sababu ya ujanja wao wa juu na elongation nzuri, licha ya tabia yao ya kufanya kazi kwa ugumu. Ugumu wa kazi unaweza kuwa na faida katika shughuli zingine za kutengeneza kwani huongeza nguvu ya sehemu iliyoundwa. Hata hivyo, Inamaanisha pia vikosi vya juu vya kutengeneza vinaweza kuhitajika ikilinganishwa na chuma cha chini cha kaboni, na springback inaweza kutamkwa zaidi.
  • Vipande vya pua vya Ferritic kwa ujumla vina muundo mzuri, sawa na au kidogo chini ya chuma cha chini cha kaboni, lakini inaweza kupunguzwa na ductility yao ya chini ikilinganishwa na austenitics.
  • Vipande vya pua vya Martensitic vina muundo duni, haswa katika hali ngumu. Kuunda kawaida hufanywa katika hali iliyowekwa.
  • Vipande vya pua vya Duplex vina nguvu ya juu na ductility ya chini kuliko austenitics, kuwafanya kuwa ngumu zaidi kuunda. Zinahitaji nguvu za juu za kutengeneza na uangalifu kwa uangalifu radii.

Kuchomelea:

Uundaji wa jumla: Katika Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Kulinganisha kwa upangaji wa jumla, Chuma cha kaboni ya chini mara nyingi ni rahisi na rahisi kufanya kazi na. Vipande vya pua vya Austenitic, Wakati wa kutengeneza na wenye weldable, Toa changamoto za kipekee kama ugumu wa kufanya kazi na zinahitaji mbinu tofauti na matumizi.

5.2 Mchakato wa matibabu ya joto

Matibabu ya joto inajumuisha inapokanzwa na baridi ya metali ili kubadilisha muundo wao na kufikia mali inayotaka ya mitambo.

Chuma cha Carbon:

Kaboni za kaboni, Hasa darasa za kati na za kaboni za juu, ni msikivu sana kwa matibabu anuwai ya joto:

• Annealing: Inapokanzwa na baridi polepole ili kulainisha chuma, Boresha ductility na machinability, na kupunguza mikazo ya ndani.
• Kurekebisha: Inapokanzwa juu ya joto muhimu na baridi ya hewa kusafisha muundo wa nafaka na kuboresha usawa wa mali.
• Ugumu (Kuzima): Inapokanzwa kwa joto la austenitizing na kisha baridi haraka (kuzima) katika maji, mafuta, au hewa kubadilisha austenite kuwa martensite, Awamu ngumu sana na ya brittle. Vinjari tu na maudhui ya kutosha ya kaboni (kawaida >0.3%) inaweza kuwa ngumu sana kwa kuzima.
• Kukasirisha: Kuzima (ngumu) Chuma kwa joto maalum chini ya safu muhimu, kushikilia kwa muda, Na kisha baridi. Hii inapunguza brittleness, Hupunguza mafadhaiko, na inaboresha ugumu, Kawaida na kupunguzwa kwa ugumu na nguvu. Sifa za mwisho zinadhibitiwa na joto la joto.
• Ugumu wa Kesi (Carburizing, Nitriding, nk.): Matibabu ya ugumu wa uso ambayo husababisha kaboni au nitrojeni ndani ya uso wa sehemu za chuma za kaboni chini kuunda ngumu, Kesi sugu ya nje wakati wa kudumisha msingi mgumu.

Chuma cha pua:

Majibu ya matibabu ya joto hutofautiana sana kati ya aina tofauti za chuma cha pua:

• Vipande vya pua vya Austenitic: Haiwezi kuwa ngumu na matibabu ya joto (kuzima na kukasirisha) Kwa sababu muundo wao wa austenitic ni thabiti.
  • Annealing (Suluhisho ANNEALING): Inapokanzwa kwa joto la juu (k.m., 1000-1150° C au 1850-2100 ° F.) ikifuatiwa na baridi ya haraka (Kuzima maji kwa sehemu kubwa) Kufuta carbides yoyote iliyowekwa wazi na kuhakikisha muundo kamili wa austenitic. Hii inapunguza nyenzo, Huondoa mafadhaiko kutoka kwa kufanya kazi baridi, na kuongeza upinzani wa kutu.
  • Kupunguza Stress: Inaweza kufanywa kwa joto la chini, Lakini utunzaji unahitajika ili kuzuia uhamasishaji katika darasa zisizo za L au zisizo na utulivu.
• Ferritic ya pua: Kwa ujumla sio ngumu na matibabu ya joto. Kwa kawaida hufungiwa ili kuboresha ductility na kupunguza mafadhaiko. Daraja zingine zinaweza kuteseka kutokana na kukumbatia ikiwa inashikiliwa katika safu fulani za joto.
• Vipande vya pua vya Martensitic: Imeundwa mahsusi kushughulikiwa na matibabu ya joto. Mchakato unajumuisha:
  • Austenitizing: Inapokanzwa kwa joto la juu kuunda austenite.
  • Kuzima: Baridi ya haraka (katika mafuta au hewa, kulingana na daraja) Kubadilisha austenite kuwa martensite.
  • Kukasirisha: Kufanya mazoezi kwa joto maalum ili kufikia usawa unaotaka wa ugumu, nguvu, na ukakamavu.
• Duplex ya pua: Kawaida hutolewa katika hali ya suluhisho-iliyokamilishwa na kumalizika. Matibabu ya Annealing (k.m., 1020-1100° C au 1870-2010 ° F.) ni muhimu kwa kufikia usawa sahihi wa awamu ya ferrite-austenite na kufuta awamu yoyote ya intermetallic mbaya.
• Ugumu wa hali ya hewa (PH) Vyuma vya pua: Kupitia matibabu ya joto ya hatua mbili:
  • Matibabu ya suluhisho (Annealing): Sawa na austenitic annealing, Kuweka vitu vya kugeuza katika suluhisho thabiti.
  • Kuzeeka (Unyevu Ugumu): Kurudi tena kwa joto la wastani (k.m., 480-620° C au 900-1150 ° F.) kwa muda maalum kuruhusu chembe nzuri za kuingiliana, Kuongeza nguvu na ugumu sana.

The Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Kulinganisha kunaonyesha kuwa wakati waya wengi wa kaboni hutegemea sana kuzima na kusukuma kwa mali zao za mwisho, Njia za matibabu ya joto kwa miiba isiyo na waya ni tofauti zaidi, iliyoundwa kwa aina yao maalum ya kipaza sauti.

6. Chuma cha Kaboni dhidi ya Chuma cha pua: Maeneo ya Maombi

Mali tofauti ya Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Kwa kawaida huwaongoza kupendelea katika maeneo tofauti ya matumizi. Chaguo linaendeshwa na mahitaji ya utendaji, hali ya mazingira, Matarajio ya maisha marefu, na gharama.

6.1 Maeneo ya matumizi ya chuma cha pua

Faida ya msingi ya chuma cha pua -upinzani wa korrosion -iliyojumuishwa na rufaa yake ya uzuri, mali ya usafi, na nguvu nzuri katika darasa nyingi, hufanya iwe inafaa kwa anuwai ya matumizi yanayohitaji:

Usindikaji wa chakula na upishi:

• Vifaa: Mizinga, VATS, kusambaza mabomba, wasafirishaji, Nyuso za maandalizi katika mimea ya chakula na kinywaji (kawaida 304L, 316L kwa usafi na upinzani wa kutu).
• Cookware na cutlery: Sufuria, PANS, visu, uma, miiko (darasa tofauti kama 304, 410, 420, 440C).
• Vifaa vya jikoni: Sinki, Mambo ya ndani ya Dishwasher, milango ya jokofu, sehemu zote.

Matibabu na dawa:

• Vyombo vya upasuaji: Scalpels, forceps, clamps (Darasa la Martensitic kama 420, 440C kwa ugumu na ukali; Baadhi ya austenitics kama 316L).
• Implants za matibabu: Uingizwaji wa pamoja (viuno, Magoti), screws mfupa, vipandikizi vya meno (Darasa la biocompalit kama 316lvm, Titanium pia ni ya kawaida).
• Vifaa vya dawa: Vyombo, kusambaza mabomba, na vifaa vinavyohitaji usafi wa hali ya juu na upinzani kwa mawakala wa kusafisha babuzi.

Viwanda vya kemikali na petrochemical:

• Mizinga, Vyombo, na Reactors: Kwa kuhifadhi na kusindika kemikali zenye kutu (316L, Vipande vya Duplex, austenitics ya juu).
• Mifumo ya mabomba: Kusafirisha maji ya kutu.
• Kubadilishana joto: Ambapo upinzani wa kutu na uhamishaji wa mafuta unahitajika.

Usanifu na Ujenzi:

• Cladding ya nje na facade: Kwa uimara na rufaa ya uzuri (k.m., 304, 316).
• Paa na kung'aa: Muda mrefu na sugu ya kutu.
• Handrails, Balustrades, na trim ya mapambo: Muonekano wa kisasa na matengenezo ya chini.
• Vipengele vya Muundo: Katika mazingira ya kutu au ambapo nguvu kubwa inahitajika (Vipande vya Duplex, Sehemu zingine za austenitic).
• Uimarishaji wa zege (Rebar): Rebar ya chuma cha pua kwa miundo katika mazingira yenye kutu sana (k.m., Madaraja katika maeneo ya pwani) Ili kuzuia kuteleza kwa saruji kwa sababu ya upanuzi wa kutu.

Magari na usafirishaji:

• Mifumo ya kutolea nje: Maganda ya kibadilishaji ya kichocheo, mufflers, manyoya (Daraja za Ferritic kama 409, 439; Baadhi ya austenitics kwa utendaji wa juu).
• Mizinga ya mafuta na mistari: Kwa upinzani wa kutu.
• Sehemu za mapambo na za mapambo.
• Vipengele vya miundo katika mabasi na treni.

Anga:

• Vipengele vya nguvu ya juu: Sehemu za injini, Vipengele vya gia ya kutua, fasteners (PH za pua, Daraja zingine za Martensitic).
• Hydraulic neli na mistari ya mafuta.

Mazingira ya baharini:

• Vipimo vya mashua: Cleats, reli, washauri, shafts (316L, Vipande vya duplex kwa upinzani bora wa kloridi).
• Majukwaa ya mafuta na gesi ya pwani: Bomba, vipengele vya muundo.

Uzalishaji wa Nguvu:

• Turbine vile: (Darasa la Martensitic na PH).
• Heat exchanger neli, Mchanganyiko wa condenser.
• Vipengele vya mmea wa nguvu ya nyuklia.

Sekta ya Pulp na Karatasi:

Vifaa vilivyo wazi kwa kemikali zenye kutu.

6.2 Maeneo ya matumizi ya chuma cha kaboni

Chuma cha kaboni, Kwa sababu ya mali yake nzuri ya mitambo, Uwezo kupitia matibabu ya joto, Uboreshaji bora (Kwa darasa la kaboni ya chini), na gharama ya chini sana, inabaki kuwa nyenzo kubwa kwa idadi kubwa ya matumizi ambapo upinzani mkubwa wa kutu sio jambo la msingi au ambapo inaweza kulindwa vya kutosha.

Ujenzi na miundombinu:

• Maumbo ya miundo: I-mihimili, H-mihimili, njia, Pembe za ujenzi wa muafaka, madaraja, na miundo mingine (Kawaida chini na kaboni za kati).
• Kuimarisha baa (Rebar): Kwa miundo ya zege (Ingawa pua hutumiwa katika mazingira magumu).
• Bomba: Kwa maji, gesi, na maambukizi ya mafuta (k.m., Darasa la API 5L).
• Karatasi za karatasi na milundo ya msingi.
• Paa na siding (Mara nyingi hutiwa): Karatasi za chuma zilizochorwa au zilizochorwa.

Sekta ya Magari:

• Miili ya gari na chasi: Paneli zilizopigwa, muafaka (Daraja anuwai za viboreshaji vya chini na vya kaboni ya kati, pamoja na nguvu ya juu-chini (HSLA) Vipande ambavyo ni aina ya chuma cha kaboni na microalloying).
• Vipengele vya injini: Crankshafts, vijiti vya kuunganisha, camshafts (kaboni ya kati, Vipande vya kughushi).
• Gia na shafts: (Kati hadi kaboni za kaboni, mara nyingi kesi ngumu au kupitia-ngumu).
• Wafungwa: Bolts, karanga, skrubu.

Mashine na Vifaa:

• Muafaka wa mashine na besi.
• Gia, Shafts, Couplings, Fani (mara nyingi kaboni maalum au alloy).
• Zana: Zana za mikono (Nyundo, Wrenches-kati-kaboni), zana za kukata (drills, Chisels-kaboni ya juu).
• Vifaa vya kilimo: PLOWS, harrows, vipengele vya muundo.

Sekta ya Nishati:

• Mabomba: Kwa usafirishaji wa mafuta na gesi (kama ilivyoelezwa).
• Mizinga ya kuhifadhi: Kwa mafuta, gesi, na maji (mara nyingi na mipako ya ndani au kinga ya cathodic).
• Mabomba ya kuchimba visima na casings.

Usafiri wa reli:

• Nyimbo za Reli (Reli): Kaboni ya juu, Chuma sugu.
• Magurudumu na axles.
• Miili ya gari la mizigo.

Ujenzi wa meli (Miundo ya Hull):

• Wakati wa pua hutumiwa kwa vifaa, Miundo kuu ya meli kubwa za kibiashara hufanywa kutoka kwa chuma cha kaboni (Daraja anuwai za chuma cha baharini kama daraja A., AH36, D36) Kwa sababu ya gharama na kulehemu, na mifumo kubwa ya ulinzi wa kutu.

Vyombo vya utengenezaji na hufa:

• Vipande vya kaboni ya juu (Vyombo vya zana, ambayo inaweza kuwa wazi kaboni au kubuniwa) hutumiwa kwa viboko, hufa, ukungu, na vifaa vya kukata kwa sababu ya uwezo wao wa kuwa mgumu kwa viwango vya juu.

The Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Ulinganisho wa maombi unaonyesha kuwa chuma cha kaboni kinatawala ambapo gharama na nguvu ni madereva ya msingi na kutu zinaweza kusimamiwa, wakati chuma cha pua bora ambapo upinzani wa kutu, Usafi, au mali maalum ya uzuri/ya joto ni muhimu.

7. Uchambuzi wa gharama na uchumi: Chuma cha Kaboni dhidi ya Chuma cha pua

Jambo la kiuchumi ni jambo kuu katika Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua mchakato wa kufanya maamuzi. Hii inajumuisha sio tu gharama ya nyenzo lakini pia usindikaji, matengenezo, na gharama za maisha.

7.1 Ulinganisho wa gharama za malighafi

Chuma cha Carbon:

Kwa ujumla, Chuma cha kaboni kina chini sana Bei ya Ununuzi wa Awali kwa uzani wa kitengo (k.m., kwa paundi au kwa kilo) ikilinganishwa na chuma cha pua. Hii ni kwa sababu:

• Malighafi nyingi: Iron na kaboni zinapatikana kwa urahisi na bei ghali.
• Rahisi aloing: Hauitaji vitu vya gharama kubwa kama chromium, nikeli, au molybdenum kwa idadi kubwa.
• Michakato ya uzalishaji kukomaa: Uzalishaji wa chuma cha kaboni ni mchakato ulioboreshwa sana na wa kiwango kikubwa.

Chuma cha pua:

Chuma cha pua ni ghali zaidi mbele kwa sababu ya:

• Gharama ya vitu vya aloi: Madereva ya gharama ya msingi ni vitu vya kujumuisha ambavyo vinatoa mali yake "isiyo na pua":
  • Chromium (Cr): Kiwango cha chini 10.5%, mara nyingi juu zaidi.
  • Nickel (Katika): Sehemu muhimu katika darasa la austenitic (kama 304, 316), Na nickel ni chuma ghali na bei ya soko tete.
  • Molybdenum (Mo): Imeongezwa kwa upinzani ulioimarishwa wa kutu (k.m., katika 316), Na pia ni kitu cha gharama kubwa.
  • Vitu vingine kama Titanium, niobiamu, nk., Pia ongeza kwa gharama.
• Uzalishaji ngumu zaidi: Michakato ya utengenezaji wa chuma cha pua, pamoja na kuyeyuka, Kusafisha (k.m., Argon oksijeni decarburization - AOD), na kudhibiti nyimbo sahihi, inaweza kuwa ngumu zaidi na yenye nguvu kuliko chuma cha kaboni.

7.2 Gharama za usindikaji na matengenezo

Gharama ya kwanza ya nyenzo ni sehemu tu ya equation ya uchumi.

Gharama za usindikaji (Uundaji):

• Chuma cha Carbon:
  • Uchimbaji: Kwa ujumla ni rahisi na haraka kwa mashine, inayoongoza kwa gharama za chini za zana na wakati wa kazi.
  • Kuchomelea: Chuma cha kaboni ya chini ni rahisi kulehemu na matumizi ya bei ghali na taratibu rahisi. Vipande vya juu vya kaboni vinahitaji maalum zaidi (na gharama kubwa) Taratibu za kulehemu.
  • Kuunda: Chuma cha kaboni ya chini huundwa kwa urahisi na nguvu za chini.
• Chuma cha pua:
  • Uchimbaji: Inaweza kuwa ngumu zaidi, Hasa darasa za austenitic na duplex, Kwa sababu ya kufanya kazi kwa ugumu na kiwango cha chini cha mafuta. Hii mara nyingi husababisha kasi ya machining polepole, Kuongezeka kwa zana, na gharama kubwa za kazi.
  • Kuchomelea: Inahitaji metali maalum za vichungi, mara nyingi welders wenye ujuzi zaidi, na udhibiti makini wa pembejeo ya joto. Kinga ya gesi (k.m., Argon kwa Tig) ni muhimu.
  • Kuunda: Daraja za austenitic zinafaa lakini zinahitaji nguvu za juu kwa sababu ya kufanya kazi kwa ugumu. Daraja zingine zinaweza kuwa ngumu zaidi.
    Kwa ujumla, Gharama za upangaji wa vifaa vya chuma vya pua mara nyingi huwa kubwa kuliko kwa vifaa vya chuma vya kaboni.

Gharama za matengenezo:

Hapa ndipo Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Kulinganisha mara nyingi vidokezo katika kupendelea chuma cha pua kwa muda mrefu, haswa katika mazingira ya kutu.

• Chuma cha Carbon:
  • Inahitaji mipako ya kinga ya awali (Uchoraji, Kuinua).
  • Mapazia haya yana maisha laini na yatahitaji ukaguzi wa mara kwa mara, ukarabati, na kuorodhesha tena katika maisha yote ya huduma ya sehemu ili kuzuia kutu. Hii inajumuisha kazi, nyenzo, na uwezekano wa kupumzika.
  • Ikiwa kutu haijasimamiwa vya kutosha, Uadilifu wa muundo unaweza kuathirika, kusababisha matengenezo ya gharama kubwa au uingizwaji.
• Chuma cha pua:
  • Kwa ujumla inahitaji matengenezo madogo kwa ulinzi wa kutu kwa sababu ya safu yake ya asili.
  • Ili kudumisha muonekano, haswa katika mazingira na amana za uso, Kusafisha mara kwa mara kunaweza kuhitajika - lakini kawaida mara kwa mara na chini sana kuliko kurudisha chuma cha kaboni.
  • Asili ya "kujiponya" ya filamu ya kupita kiasi inamaanisha kuwa viboko vidogo mara nyingi haviendani na upinzani wake wa kutu.

Kupunguzwa sana kwa matengenezo kunaweza kusababisha akiba kubwa ya gharama ya muda mrefu na chuma cha pua.

7.3 Gharama ya mzunguko wa maisha (LCC) na kuchakata tena

Ulinganisho wa kweli wa kiuchumi unapaswa kuzingatia mzunguko mzima wa maisha ya nyenzo.

Gharama ya mzunguko wa maisha (LCC):

Uchambuzi wa LCC ni pamoja na:

1. Gharama ya vifaa vya awali
2. Gharama za upangaji na ufungaji
3. Gharama za uendeshaji (Ikiwa kuna yoyote yanayohusiana na nyenzo)
4. Matengenezo na gharama za ukarabati juu ya maisha ya huduma yaliyokusudiwa
5. Utupaji au thamani ya kuchakata mwisho wa maisha

Wakati LCC inazingatiwa, Chuma cha pua mara nyingi kinaweza kuwa cha kiuchumi zaidi kuliko chuma cha kaboni katika matumizi ambapo:

• Mazingira ni ya kutu.
• Ufikiaji wa matengenezo ni ngumu au ya gharama kubwa.
• Wakati wa kupumzika kwa matengenezo haukubaliki.
• Maisha ya huduma ndefu inahitajika.
• Thamani ya uzuri na usafi wa chuma cha pua ni muhimu.
  Gharama kubwa ya awali ya chuma cha pua inaweza kusambazwa na gharama za matengenezo ya chini na muda mrefu, Maisha ya huduma ya kuaminika zaidi.

Kuchakata tena:

Chuma zote mbili za kaboni na chuma cha pua ni vifaa vinavyoweza kusindika sana, ambayo ni faida kubwa ya mazingira na kiuchumi.

• Chuma cha Carbon: Imesindika sana. Chakavu cha chuma ni sehemu kuu katika uzalishaji mpya wa chuma.
• Chuma cha pua: Pia inayoweza kusindika sana. Vitu vya kueneza (chromium, nikeli, molybdenum) Katika chakavu cha chuma cha pua ni muhimu na inaweza kupatikana na kutumika tena katika utengenezaji wa chuma kipya cha pua au aloi zingine. Hii husaidia kuhifadhi rasilimali za bikira na kupunguza matumizi ya nishati ikilinganishwa na uzalishaji wa msingi. Thamani ya juu ya ndani ya chakavu cha chuma cha pua inamaanisha mara nyingi huamuru bei bora kuliko chakavu cha chuma cha kaboni.

Uwezo huo unachangia vyema kwa LCC ya vifaa vyote kwa kutoa thamani ya mabaki mwishoni mwa maisha yao ya huduma.

8. Mwongozo wa uteuzi wa nyenzo: Chuma cha Kaboni dhidi ya Chuma cha pua

Kuchagua kati Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua inahitaji mbinu ya kimfumo, Kuzingatia mahitaji maalum ya maombi na mali ya kila nyenzo.

Sehemu hii hutoa mwongozo wa kusaidia kusonga mchakato huu wa uteuzi.

8.1 Uchambuzi wa mahitaji ya kazi

Hatua ya kwanza ni kufafanua wazi mahitaji ya kazi ya sehemu au muundo:

Mizigo ya mitambo na mafadhaiko:

Je! Ni nini kinachotarajiwa, Inavutia, Shear, kupinda, au mizigo ya torsional?

Ni upakiaji tuli au nguvu (uchovu)?

Ni mizigo ya athari inayotarajiwa?

Mwongozo:

Wahandisi wanaweza kuchagua chuma kilichotibiwa na joto-kaboni au nguvu za juu zenye nguvu kama martensitic, PH, au darasa la duplex wakati wanahitaji nguvu kubwa sana.

Kwa madhumuni ya jumla ya muundo na mizigo ya wastani, chuma cha kati-kaboni au darasa la kawaida la chuma cha pua kama 304/316 (Hasa ikiwa inafanya kazi baridi) au 6061-T6 inaweza kutosha.

Ikiwa ugumu wa hali ya juu na upinzani wa athari ni muhimu, haswa kwa joto la chini, Vipande vya pua vya Austenitic ni bora.

Vipande vya kaboni ya chini pia ni ngumu.

Joto la kufanya kazi:

Je! Sehemu hiyo itafanya kazi katika Ambient, Imeinuliwa, au joto la cryogenic?

Mwongozo:

Vipande vya pua vya Austenitic vinadumisha nguvu nzuri na ugumu bora kwa joto la cryogenic.

Daraja zingine za chuma cha pua (k.m., 304H, 310, 321) Toa upinzani mzuri wa kuteleza na nguvu kwa joto lililoinuliwa.

Vipande vya kaboni vinaweza kupoteza ugumu kwa joto la chini (DBTT) na nguvu kwa joto la juu sana (mteremko).

Vipimo maalum vya kaboni hutumiwa kwa huduma ya joto la juu (k.m., zilizopo za boiler).

Vaa na upinzani wa abrasion:

Je! Sehemu hiyo itawekwa chini ya kuteleza, kusugua, au chembe za abrasive?

Mwongozo:

Kwa upinzani mkubwa wa kuvaa, Wengi huchagua chuma kilichotibiwa na joto-kaboni au chuma ngumu cha martensitic kama 440c.

Vipande vya pua vya Austenitic vinaweza kuzungusha kwa urahisi; Fikiria matibabu ya uso au darasa ngumu ikiwa kuvaa ni wasiwasi.

Uwezo na mahitaji ya kulehemu:

Je! Ubunifu unahusisha maumbo tata inayohitaji kutengeneza sana?

Je! Sehemu hiyo itakuwa svetsade?

Mwongozo:

Kwa hali ya juu, Chuma cha chini cha kaboni au chuma cha pua cha austenitic (kama 304-O) ni bora.

Ikiwa kulehemu ni sehemu kubwa ya upangaji, Chuma cha chini cha kaboni na miiba ya pua ya austenitic kwa ujumla ni rahisi kunyoa kuliko miiba ya kaboni ya juu au miiba ya pua ya martensitic.

Fikiria weldability ya darasa maalum.

8.2 Mazingatio ya Mazingira na Usalama

Mazingira ya huduma na mambo yoyote muhimu ya usalama ni muhimu:

Mazingira ya kutu:

Je! Ni asili gani ya mazingira (k.m., Atmospheric, maji safi, maji ya chumvi, mfiduo wa kemikali)?

Mwongozo:

Hapa ndipo chuma cha pua mara nyingi huwa chaguo chaguo msingi.

Atmospheric kali: Chuma cha kaboni na mipako nzuri inaweza kutosha. 304 SS kwa maisha bora.

Marine/kloridi: 316 SS, Duplex SS, au aloi za juu. Chuma cha kaboni kitahitaji nguvu na ulinzi unaoendelea.

Kemikali: Daraja maalum za chuma (au aloi zingine maalum) iliyoundwa na kemikali.

Mahitaji ya usafi:

Ni matumizi katika usindikaji wa chakula, matibabu, au viwanda vya dawa ambapo usafi na kutofanya kazi tena ni muhimu?

Mwongozo:

Wengi wanapendelea chuma cha pua - haswa darasa za austenitic kama 304L na 316L - kwa laini yake, uso usio na porous, Kusafisha rahisi, na upinzani wa kutu ambao unazuia uchafu.

Mahitaji ya uzuri:

Ni muonekano wa kuona wa sehemu muhimu?

Mwongozo:

Chuma cha pua hutoa anuwai ya kupendeza na ya kudumu.

Chuma cha kaboni kinahitaji uchoraji au upangaji wa aesthetics.

Sifa za Sumaku:

Je! Maombi yanahitaji nyenzo zisizo za sumaku, au inakubalika/inafaa?

Mwongozo:

Chuma cha kaboni daima ni sumaku.

Chuma cha pua (Annealed) sio ya sumaku.

Ferritic, Martensitic, na viboreshaji vya pua ni sumaku.

Umuhimu wa usalama:

Je! Ni nini matokeo ya kutofaulu kwa nyenzo (k.m., upotezaji wa uchumi, Uharibifu wa mazingira, jeraha, kupoteza maisha)?

Mwongozo:

Kwa matumizi muhimu ya usalama, Wahandisi kawaida huchukua njia ya kihafidhina zaidi, Mara nyingi huchagua vifaa vya gharama kubwa ambavyo vinatoa kuegemea zaidi na utabiri katika mazingira ya huduma.

Hii inaweza kutegemea darasa maalum za chuma cha pua ikiwa kutu ni hatari ya kutofaulu kwa chuma cha kaboni.

8.3 Matrix kamili ya uamuzi: Chuma cha Kaboni dhidi ya Chuma cha pua

Matrix ya uamuzi inaweza kusaidia kulinganisha chaguzi kwa utaratibu.

Alama hapa chini ni ya jumla (1 = Maskini, 5 = Bora); Daraja maalum ndani ya kila familia husafisha zaidi.

Matrix ya uamuzi rahisi - chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua (Ulinganisho wa jumla)

Kufanya chaguo sahihi katika Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Shida inahitaji mchanganyiko wa sayansi ya nyenzo, Mahitaji ya maombi, na hali halisi ya kiuchumi.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara: Chuma cha Kaboni dhidi ya Chuma cha pua

Q1: Je! Ni tofauti gani kuu kati ya chuma cha kaboni na chuma cha pua?

A: Tofauti kuu ni yaliyomo ya chromium - chuma kisicho na taa ina angalau 10.5%, kutengeneza safu ya oksidi ya kinga ambayo inapinga kutu, Wakati chuma cha kaboni kinakosa hii na kutu bila kinga.

Q2: Ni chuma cha pua kila wakati bora kuliko chuma cha kaboni?

A: Chuma cha pua sio bora kila wakati - inategemea programu.

Inatoa upinzani bora wa kutu na aesthetics.

Wakati chuma cha kaboni kinaweza kuwa na nguvu, ngumu zaidi, rahisi mashine au kulehemu, na kawaida ni nafuu.

Nyenzo bora ni ile inayolingana na utendaji maalum, kudumu, na mahitaji ya gharama.

Q3: Kwa nini chuma cha pua ni ghali zaidi kuliko chuma cha kaboni?

A: Chuma cha pua ni ghali zaidi kwa sababu ya vitu vya gharama kubwa kama Chromium, nikeli, na molybdenum, na mchakato wake ngumu zaidi wa utengenezaji.

Q4: Je! Ninaweza kulehemu chuma cha pua kwa chuma cha kaboni?

A: Kulehemu chuma cha pua kwa chuma cha kaboni kwa kutumia kulehemu chuma tofauti inahitaji utunzaji maalum.

Changamoto ni pamoja na upanuzi tofauti wa mafuta, Uhamiaji wa kaboni, na kutu uwezo wa galvanic.

Kutumia metali za filler kama 309 au 312 Chuma cha pua husaidia tofauti za nyenzo za daraja. Ubunifu sahihi wa pamoja na mbinu ni muhimu.

10. Hitimisho

Kulinganisha kwa Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua Inafunua familia mbili zenye usawa lakini tofauti za aloi feri, kila moja na wasifu wa kipekee wa mali, faida, na mapungufu.

Chuma cha kaboni, hufafanuliwa na yaliyomo kaboni, Inatoa wigo mpana wa mali ya mitambo, umbile nzuri (Hasa darasa za kaboni za chini), na weldability bora, yote kwa gharama ya chini ya chini.

Kisigino chake cha Achilles, hata hivyo, ni uwezekano wake wa asili wa kutu, Kuhitaji hatua za kinga katika mazingira mengi.

Chuma cha pua, sifa ya kiwango chake cha chini 10.5% Yaliyomo ya Chromium, hujitofautisha kimsingi kupitia uwezo wake wa kushangaza wa kupinga kutu kwa sababu ya malezi ya tu, Kujiponya safu ya oksidi ya chromium.

Zaidi ya hii, Familia tofauti za chuma cha pua -austenitic, Ferritic, Martensitic, duplex, na pH -inatoa safu kubwa ya mali ya mitambo, Kutoka kwa ugumu bora na ductility hadi ugumu mkubwa na nguvu, pamoja na uzuri wa kupendeza.

Sifa hizi zilizoboreshwa, hata hivyo, Njoo kwa gharama ya juu ya nyenzo na mara nyingi huhusisha mbinu maalum za upangaji.

Uamuzi kati ya Chuma cha kaboni dhidi ya chuma cha pua sio jambo la mtu kuwa bora zaidi kwa lingine.

Badala yake, Chaguo inategemea uchambuzi kamili wa mahitaji maalum ya programu.