เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม

1820 จำนวนการดู 2025-05-09 15:34:51

ความเข้าใจ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส ลักษณะเฉพาะ, ข้อดี, และข้อ จำกัด ของแต่ละคนเป็นสิ่งสำคัญยิ่งสำหรับวิศวกร, นักออกแบบ, ผู้ผลิต, และทุกคนที่เกี่ยวข้องในการเลือกวัสดุ.

การเลือกประเภทเหล็กที่เหมาะสมอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของโครงการอย่างมีนัยสำคัญ, อายุยืนยาว, ค่าใช้จ่าย, และความปลอดภัย.

คู่มือที่ชัดเจนนี้จะเจาะลึกลงไปในการเปรียบเทียบ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส, ให้ความเข้าใจที่ครอบคลุมเพื่อช่วยให้คุณตัดสินใจอย่างชาญฉลาด.

1. การแนะนำ

เหล็กนำเสนอความเก่งกาจเนื่องจากองค์ประกอบการผสมและการบำบัดความร้อนสามารถปรับแต่งได้สำหรับคุณสมบัติเฉพาะ.

ความสามารถในการปรับตัวนี้นำไปสู่ตระกูลที่มีความหลากหลาย, แต่ละอันเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมและความเครียดที่แตกต่างกัน.

ในหมู่เหล่านี้, ความแตกต่างระหว่างเหล็กกล้าคาร์บอนและสแตนเลสเป็นหนึ่งในข้อควรพิจารณาที่พบบ่อยที่สุดของวิศวกร.

1.1 ความสำคัญของการเปรียบเทียบเหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส

ทางเลือกระหว่าง เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส ไม่ใช่แค่แบบฝึกหัดทางวิชาการ.

มันมีความหมายเชิงปฏิบัติที่ลึกซึ้ง.

เหล็กสองประเภทนี้นำเสนอโปรไฟล์ประสิทธิภาพที่แตกต่างกันอย่างมากมาย, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับ:

• ความต้านทานการกัดกร่อน: นี่มักจะเป็นความแตกต่างหลัก, ด้วยสแตนเลสแสดงให้เห็นถึงความต้านทานที่เหนือกว่าสนิมและการกัดกร่อนในรูปแบบอื่น ๆ.
• คุณสมบัติทางกล: ความแข็งแกร่ง, ความแข็ง, ความเหนียว, และความเหนียวอาจแตกต่างกันอย่างมาก.
• ค่าใช้จ่าย: โดยทั่วไปแล้วเหล็กกล้าคาร์บอนจะมีราคาถูกกว่าล่วงหน้า, แต่สแตนเลสอาจให้มูลค่าระยะยาวที่ดีขึ้นเนื่องจากความทนทาน.
• สุนทรียภาพ: สแตนเลสมักถูกเลือกให้สะอาด, รูปลักษณ์สมัยใหม่.
• การประดิษฐ์และความสามารถในการกลึง: ความแตกต่างขององค์ประกอบส่งผลกระทบต่อความง่ายของเหล็กกล้าเหล่านี้, ที่เกิดขึ้น, และเชื่อม.

การเลือกที่ไม่เหมาะสมสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวก่อนวัยอันควรของส่วนประกอบ, ค่าบำรุงรักษาที่เพิ่มขึ้น, อันตรายด้านความปลอดภัย, หรือผลิตภัณฑ์ที่มีราคาแพงโดยไม่จำเป็น.

ดังนั้น, ความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับการถกเถียงเรื่องเหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลสเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกวัสดุสำหรับการใช้งานใด ๆ, ตั้งแต่คาบและคานก่อสร้างในชีวิตประจำวันไปจนถึงส่วนประกอบการบินและอวกาศไฮเทคและการปลูกถ่ายทางการแพทย์.

2. แนวคิดพื้นฐานและการจำแนกประเภท

เพื่อเปรียบเทียบอย่างมีประสิทธิภาพ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส, ก่อนอื่นเราต้องสร้างความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับสิ่งที่กำหนดแต่ละวัสดุ, องค์ประกอบพื้นฐานของพวกเขา, และการจำแนกประเภทหลักของพวกเขา.

2.1 เหล็กกล้าคาร์บอน

หลายคนคิดว่าเหล็กกล้าคาร์บอนเป็นวัสดุวิศวกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพราะมีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมในราคาที่ค่อนข้างต่ำ.

ลักษณะการกำหนดของมันคือการพึ่งพาคาร์บอนเป็นองค์ประกอบการผสมหลักที่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของมัน.

คำนิยาม:

เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นโลหะผสมเหล็กและคาร์บอน, ที่คาร์บอนเป็นองค์ประกอบการผสมคั่นระหว่างหน้าหลักที่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กบริสุทธิ์. องค์ประกอบการผสมอื่น ๆ มักจะมีอยู่ในปริมาณน้อย, มักจะเป็นส่วนที่เหลือจากกระบวนการผลิตเหล็กหรือเพิ่มโดยเจตนาในปริมาณเล็กน้อยเพื่อปรับแต่งคุณสมบัติ, แต่พวกเขาไม่ได้เปลี่ยนลักษณะพื้นฐานของมันอย่างมีนัยสำคัญเป็นเหล็กกล้าคาร์บอน.

องค์ประกอบ:

สถาบันเหล็กและเหล็กกล้าอเมริกัน (เอไอเอส) กำหนดเหล็กคาร์บอนเป็นเหล็กซึ่ง:

1. มาตรฐานไม่จำเป็นต้องมีเนื้อหาขั้นต่ำสำหรับโครเมียม, โคบอลต์, กรัม (ไนโอเบียม), โมลิบดีนัม, นิกเกิล, ไทเทเนียม, ทังสเตน, วาเนเดียม, เซอร์โคเนียม, หรือองค์ประกอบอื่น ๆ ที่เพิ่มเข้ามาสำหรับเอฟเฟกต์การผสมเฉพาะ.
2. ต่ำสุดที่ระบุสำหรับทองแดงไม่เกิน 0.40 เปอร์เซ็นต์.
3. หรือเนื้อหาสูงสุดที่ระบุสำหรับองค์ประกอบใด ๆ ต่อไปนี้ไม่เกินเปอร์เซ็นต์ที่ระบุไว้: แมงกานีส 1.65, ซิลิคอน 0.60, ทองแดง 0.60.

องค์ประกอบสำคัญคือ คาร์บอน (ค), ด้วยเนื้อหาทั่วไปตั้งแต่การติดตามจำนวนมากถึงประมาณ 2.11% ตามน้ำหนัก.

นอกเหนือจากเนื้อหาคาร์บอนนี้, โลหะผสมมักจะจัดเป็นเหล็กหล่อ.

• แมงกานีส (มน): มักจะนำเสนอถึง 1.65%. มันก่อให้เกิดความแข็งแกร่งและความแข็ง, ทำหน้าที่เป็น deoxidizer และ desulfurizer, และปรับปรุงความสามารถในการทำงานที่ร้อนแรง.
• ซิลิคอน (และ): โดยทั่วไปถึง 0.60%. มันทำหน้าที่เป็น deoxidizer และเพิ่มความแข็งแรงเล็กน้อย.
• กำมะถัน (ส) และฟอสฟอรัส (ป): โดยทั่วไปถือว่าเป็นสิ่งสกปรก. กำมะถันอาจทำให้เกิดความเปราะบางที่อุณหภูมิสูง (ความร้อนแรง), ในขณะที่ฟอสฟอรัสสามารถทำให้เกิดความเปราะบางที่อุณหภูมิต่ำ (สั้นเย็น). ระดับของพวกเขามักจะอยู่ในระดับต่ำ (เช่น, <0.05%).

ประเภทของเหล็กกล้าคาร์บอน:

เหล็กกล้าคาร์บอนถูกจำแนกตามปริมาณคาร์บอนเป็นหลัก, เช่นนี้มีอิทธิพลที่สำคัญที่สุดต่อคุณสมบัติเชิงกลของพวกเขา:

1. เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (เหล็กอ่อน):
   • ปริมาณคาร์บอน: โดยทั่วไปจะมีมากถึง 0.25% - 0.30% คาร์บอน (เช่น, เอไอเอส 1005 ถึง 1025).
   • คุณสมบัติ: ค่อนข้างนุ่ม, เหนียว, และกลึงได้ง่าย, ที่เกิดขึ้น, และเชื่อม. ความต้านทานแรงดึงที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กคาร์บอนที่สูงขึ้น. ประเภทที่แพงที่สุด.
   • โครงสร้างจุลภาค: เฟอร์ไรต์ส่วนใหญ่กับไข่มุกบางส่วน.
   • การใช้งาน: แผงตัวถังรถยนต์, รูปร่างโครงสร้าง (ไอบีม, ช่อง), ท่อ, ส่วนประกอบการก่อสร้าง, กระป๋องอาหาร, และงานโลหะแผ่นทั่วไป.
2. เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง:
   • ปริมาณคาร์บอน: โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงจาก 0.25% - 0.30% ถึง 0.55% - 0.60% คาร์บอน (เช่น, เอไอเอส 1030 ถึง 1055).
   • คุณสมบัติ: เสนอความสมดุลที่ดี, ความแข็ง, ความเหนียว, และความเหนียว. ตอบสนองต่อการรักษาความร้อน (ดับและแบ่งเบาบรรเทา) เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลเพิ่มเติม. ยากกว่าที่จะสร้าง, เชื่อม, และตัดมากกว่าเหล็กคาร์บอนต่ำ.
   • โครงสร้างจุลภาค: สัดส่วนของไข่มุกเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเหล็กคาร์บอนต่ำ.
   • การใช้งาน: เกียร์, เพลา, เพลา, เพลาข้อเหวี่ยง, ข้อต่อ, รางรถไฟ, ชิ้นส่วนเครื่องจักร, และส่วนประกอบที่ต้องการความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอที่สูงขึ้น.
3. เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (เหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอน):
   • ปริมาณคาร์บอน: โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงจาก 0.55% - 0.60% ถึง 1.00% - 1.50% คาร์บอน (เช่น, เอไอเอส 1060 ถึง 1095). การจำแนกประเภทบางอย่างอาจขยายได้ถึง ~ 2.1%.
   • คุณสมบัติ: ยากมาก, แข็งแกร่ง, และมีความต้านทานการสึกหรอที่ดีหลังการรักษาความร้อน. อย่างไรก็ตาม, มันมีความเหนียวน้อยลงและรุนแรงขึ้น (เปราะมากขึ้น) กว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำกว่า. ยากที่จะเชื่อมและเครื่องจักร.
   • โครงสร้างจุลภาค: ไข่มุกและซีเมนต์ส่วนใหญ่.
   • การใช้งาน: เครื่องมือตัด (สิ่ว, การฝึกซ้อม), สปริง, สายไฟที่มีความแข็งแรงสูง, การชก, ตาย, และแอปพลิเคชันที่ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอเป็นข้อกำหนดหลัก.
4. เหล็กคาร์บอนสูงเป็นพิเศษ:
   • ปริมาณคาร์บอน: ประมาณ 1.25% ถึง 2.0% คาร์บอน.
   • คุณสมบัติ: สามารถอารมณ์ได้อย่างหนัก. ใช้สำหรับคนพิเศษ, วัตถุประสงค์ที่ไม่ใช่อุตสาหกรรมเช่นมีด, เพลา, หรือหมัด.

การจำแนกประเภทนี้ขึ้นอยู่กับเนื้อหาคาร์บอนเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การเปรียบเทียบ, ตามที่กำหนดคุณสมบัติพื้นฐานสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน.

2.2 สแตนเลส

สแตนเลสโดดเด่นจากเหล็กกล้าคาร์บอนส่วนใหญ่สำหรับความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม.

ลักษณะนี้เกิดขึ้นจากองค์ประกอบการผสมเฉพาะของมัน.

คำนิยาม:

สแตนเลสเป็นโลหะผสมเหล็กที่มีขั้นต่ำ 10.5% โครเมียม (Cr) โดยมวล.

โครเมียมก่อตัวเป็นแบบพาสซีฟ, ชั้นออกไซด์ซ่อมแซมตัวเองบนพื้นผิวของเหล็ก, ซึ่งปกป้องจากการกัดกร่อนและการย้อมสี.

มันเป็นเนื้อหาโครเมียมที่แตกต่างจากสแตนเลสจากเหล็กอื่น ๆ.

องค์ประกอบ:

นอกจากเหล็กและโครเมียมที่กำหนด, สแตนเลสสตีลสามารถมีองค์ประกอบการผสมอื่น ๆ อีกมากมายเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะเช่นการสร้าง, ความแข็งแกร่ง, และความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมโดยเฉพาะ.

• โครเมียม (Cr): องค์ประกอบสำคัญ, ขั้นต่ำสุด 10.5%. ปริมาณโครเมียมที่สูงขึ้นโดยทั่วไปจะช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน.
• นิกเกิล (ใน): มักจะถูกเพิ่มเข้ามาเพื่อทำให้โครงสร้างออสเทนนิติกมั่นคง (ดูประเภทด้านล่าง), ซึ่งช่วยเพิ่มความเหนียว, ความเหนียว, และความสามารถในการเชื่อม. ยังช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนในบางสภาพแวดล้อม.
• โมลิบดีนัม (โม): ปรับปรุงความต้านทานต่อการกัดกร่อนและรอยแยก, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ (เหมือนน้ำทะเล). ยังเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง.
• แมงกานีส (มน): สามารถใช้เป็นเครื่องโคลงออสเทนไนต์ (แทนที่นิกเกิลบางส่วนในบางเกรด) และปรับปรุงความแข็งแรงและความสามารถในการทำงานที่ร้อนแรง.
• ซิลิคอน (และ): ทำหน้าที่เป็น deoxidizer และปรับปรุงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง.
• คาร์บอน (ค): อยู่ในเหล็กกล้าไร้สนิม, แต่เนื้อหาของมันมักจะถูกควบคุมอย่างระมัดระวัง. ในเกรดออสเทนนิติกและเฟอร์ริติก, โดยทั่วไปแล้วคาร์บอนที่ต่ำกว่านั้นเป็นที่ต้องการเพื่อป้องกันการแพ้ (การเร่งรัดโครเมียมคาร์ไบด์, ลดความต้านทานการกัดกร่อน). ในเกรด Martensitic, คาร์บอนที่สูงขึ้นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความแข็ง.
• ไนโตรเจน (เอ็น): เพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อน, และทำให้โครงสร้างออสเทนนิติกมีความเสถียร.
• องค์ประกอบอื่นๆ: ไทเทเนียม (ของ), ไนโอเบียม (ไม่มี), ทองแดง (ลูกบาศ์ก), กำมะถัน (ส) (สำหรับการปรับปรุงความสามารถในการใช้งานในบางเกรด), ซีลีเนียม (กับ), อลูมิเนียม (อัล), ฯลฯ, สามารถเพิ่มเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ.

ประเภทของสแตนเลส:

สแตนเลสสตีลเป็นหลักในการจำแนกตามโครงสร้างจุลภาคทางโลหะวิทยาของพวกเขา, ซึ่งถูกกำหนดโดยองค์ประกอบทางเคมีของพวกเขา (โดยเฉพาะโครเมียม, นิกเกิล, และปริมาณคาร์บอน):

สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก:

โครเมียมและนิกเกิลสูง, ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม, ความสามารถในการขึ้นรูป, และความสามารถในการเชื่อม.

ใช้กันทั่วไปในการแปรรูปอาหาร, อุปกรณ์ทางการแพทย์, และการประยุกต์ทางสถาปัตยกรรม. ไม่สามารถทำให้ชุบแข็งโดยการรักษาด้วยความร้อน.

เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก:

มีโครเมียมที่สูงขึ้นโดยมีนิกเกิลน้อยหรือไม่มีเลย. คุ้มค่ามากขึ้น, แม่เหล็ก, และทนต่อการกัดกร่อนในระดับปานกลาง.

โดยทั่วไปใช้ในระบบไอเสียยานยนต์และเครื่องใช้ในครัวเรือน. ไม่สามารถรักษาความร้อนได้สำหรับการชุบแข็ง.

Stainless Stainless Martensitic:

ปริมาณคาร์บอนที่สูงขึ้นช่วยให้การชุบแข็งผ่านการรักษาความร้อน. เป็นที่รู้จักในเรื่องความแข็งและความแข็งแรงสูง.

ใช้ในมีด, วาล์ว, และชิ้นส่วนเครื่องจักรกล.

สแตนเลสเพล็กซ์:

รวมโครงสร้างออสเทนนิติกและเฟอร์ริติก, ให้ความแข็งแรงสูงและต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม.

เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่ต้องการเช่นนาวิกโยธิน, การแปรรูปทางเคมี, และระบบท่อ.

การตกตะกอน (พีเอช) สแตนเลส:

สามารถบรรลุความแข็งแรงสูงมากผ่านการรักษาความร้อนในขณะที่รักษาความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี.

ทั่วไปในการบินและอวกาศและส่วนประกอบเชิงกลที่มีความแข็งแรงสูง.

การทำความเข้าใจการจำแนกประเภทพื้นฐานเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการชื่นชมความแตกต่างใน เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การเปรียบเทียบ.

การปรากฏตัวของอย่างน้อย 10.5% โครเมียมในสแตนเลสเป็นรากฐานที่สำคัญของลักษณะการกำหนด: ความต้านทานการกัดกร่อน.

3. การวิเคราะห์ความแตกต่างของประสิทธิภาพหลัก: เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม

การตัดสินใจใช้ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส มักจะเพิ่มขึ้นอย่างละเอียดเกี่ยวกับการเปรียบเทียบลักษณะประสิทธิภาพหลักของพวกเขา.

ในขณะที่ทั้งคู่เป็นโลหะผสมเหล็ก, องค์ประกอบที่แตกต่างของพวกเขานำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในวิธีการทำงานภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ.

3.1 ความต้านทานการกัดกร่อน

นี่เป็นความแตกต่างที่สำคัญและเป็นที่รู้จักที่สุดในไฟล์ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส อภิปราย.

เหล็กกล้าคาร์บอน:

เหล็กกล้าคาร์บอนมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่ดี.

เมื่อสัมผัสกับความชื้นและออกซิเจน, เหล็กในเหล็กกล้าคาร์บอนออกซิไดซ์อย่างง่ายดายเพื่อสร้างเหล็กออกไซด์, รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นสนิม.

ชั้นสนิมนี้มักจะมีรูพรุนและเป็นขุย, ไม่มีการป้องกันโลหะพื้นฐาน, อนุญาตให้การกัดกร่อนดำเนินต่อไป, อาจนำไปสู่ความล้มเหลวของโครงสร้าง.

อัตราการกัดกร่อนขึ้นอยู่กับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเช่นความชื้น, อุณหภูมิ, การปรากฏตัวของเกลือ (เช่น, ในพื้นที่ชายฝั่งหรือเกลือ de-icing), และมลพิษ (เช่น, สารประกอบซัลเฟอร์).

เพื่อป้องกันหรือชะลอการกัดกร่อน, เหล็กกล้าคาร์บอนมักจะต้องมีการเคลือบป้องกัน (เช่น, สี, การชุบสังกะสี, การชุบ) หรือมาตรการควบคุมการกัดกร่อนอื่น ๆ (เช่น, การป้องกันแบบแคโทด).

 

สแตนเลส:

สแตนเลส, เนื่องจากขั้นต่ำ 10.5% ปริมาณโครเมียม, จัดแสดงความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม.

โครเมียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในสภาพแวดล้อมเพื่อให้บางมาก, หวงแหน, โปร่งใส, และชั้นโครเมียมออกไซด์ที่ได้รับการซ่อมแซมตนเอง (cr₂o₃) บนพื้นผิว.

เลเยอร์แฝงนี้ทำหน้าที่เป็นอุปสรรค, ป้องกันการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมและการกัดกร่อนของเหล็กพื้นฐาน.

หากพื้นผิวมีรอยขีดข่วนหรือเสียหาย, โครเมียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอย่างรวดเร็วเพื่อปฏิรูปชั้นป้องกันนี้, ปรากฏการณ์มักเรียกว่า "การรักษาตัวเอง"

ระดับความต้านทานการกัดกร่อนในสแตนเลสนั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของโลหะผสมเฉพาะ:

• ปริมาณโครเมียมที่สูงขึ้นโดยทั่วไปจะช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน.
• นิกเกิลช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนทั่วไปและความต้านทานต่อกรดบางชนิด.
• โมลิบดีนัมช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนของหลุมและรอยแยกอย่างมีนัยสำคัญ, โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยคลอไรด์.

สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก (ชอบ 304 และ 316) โดยทั่วไปเสนอความต้านทานการกัดกร่อนรอบด้านที่ดีที่สุด.

เกรด Ferritic ยังมีการต่อต้านที่ดี, ในขณะที่เกรด Martensitic, เนื่องจากปริมาณคาร์บอนที่สูงขึ้นและโครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกัน, โดยทั่วไปจะมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนน้อยกว่าออสเทนนิติกหรือเฟอร์ริติกที่มีระดับโครเมียมใกล้เคียงกัน.

สแตนเลสสตีลเพล็กซ์ให้ความต้านทานที่ยอดเยี่ยมต่อรูปแบบเฉพาะของการกัดกร่อนเช่นการร้าวการกัดกร่อนของความเครียด.

สรุปสำหรับการต้านทานการกัดกร่อน: ใน เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การเปรียบเทียบ, สแตนเลสเป็นผู้ชนะที่ชัดเจนสำหรับความต้านทานการกัดกร่อนโดยธรรมชาติ.

3.2 ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ

ความแข็งเป็นความต้านทานของวัสดุต่อการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกที่มีการแปล, เช่นการเยื้องหรือรอยขีดข่วน.

ความต้านทานการสึกหรอคือความสามารถในการต้านทานความเสียหายและการสูญเสียวัสดุเนื่องจากแรงเสียดทาน, รอยขีดข่วน, หรือการกัดเซาะ.

เหล็กกล้าคาร์บอน:

ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของเหล็กกล้าคาร์บอนส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยปริมาณคาร์บอนและการบำบัดความร้อน.

• เหล็กคาร์บอนต่ำนั้นค่อนข้างนุ่มและมีความต้านทานการสึกหรอที่ไม่ดี.
• เหล็กกล้าคาร์บอนขนาดกลางสามารถบรรลุความแข็งและความต้านทานการสึกหรอในระดับปานกลาง, โดยเฉพาะหลังการอบชุบด้วยความร้อน.
• เหล็กคาร์บอนสูงสามารถรับความร้อนได้ (ดับและอารมณ์) เพื่อให้ได้ระดับความแข็งที่สูงมากและความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม, ทำให้เหมาะสำหรับการตัดเครื่องมือและสวมใส่ชิ้นส่วน. การปรากฏตัวของคาร์ไบด์ (เหมือนเหล็กคาร์ไบด์, fe₃cหรือซีเมนต์) ในโครงสร้างจุลภาคมีส่วนช่วยในการสึกหรออย่างมีนัยสำคัญ.

สแตนเลส:

ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของสแตนเลสนั้นแตกต่างกันอย่างมากในประเภทต่าง ๆ:

• สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก (เช่น, 304, 316) ค่อนข้างนุ่มในสภาพที่อบอ่อน แต่สามารถแข็งตัวได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการทำงานเย็น (การแข็งตัวของสายพันธุ์). โดยทั่วไปแล้วพวกเขามีความต้านทานการสึกหรอในระดับปานกลาง แต่อาจประสบกับการเจือปน (รูปแบบของการสึกหรอที่เกิดจากการยึดเกาะระหว่างพื้นผิวเลื่อน) ภายใต้โหลดสูงโดยไม่ต้องหล่อลื่น.
• เหล็กกล้าไร้สนิม Ferritic นั้นค่อนข้างนุ่มและไม่ทำให้ชุบแข็งโดยการรักษาด้วยความร้อน. ความต้านทานการสึกหรอของพวกเขามักจะปานกลาง.
• Stainless Stainless Martensitic (เช่น, 410, 420, 440ค) ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้ได้รับการชุบแข็งโดยการรักษาความร้อน. พวกเขาสามารถบรรลุระดับความแข็งที่สูงมาก (เทียบเคียงหรือเกินกว่าเหล็กคาร์บอนสูง) และแสดงความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกรดที่มีปริมาณคาร์บอนและโครเมียมที่สูงขึ้นซึ่งก่อให้เกิดโครเมียมคาร์ไบด์แข็ง.
• โดยทั่วไปแล้วสเตนเลสสตีลเพล็กซ์มีความแข็งสูงและความต้านทานการสึกหรอที่ดีกว่าเกรดออสเทนนิติกเนื่องจากความแข็งแรงสูงขึ้น.
• การตกตะกอน (พีเอช) สแตนเลสสตีลยังสามารถบรรลุความแข็งสูงและความต้านทานการสึกหรอที่ดีหลังจากการรักษาอายุที่เหมาะสม.

สรุปความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ:

เมื่อเปรียบเทียบ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส สำหรับคุณสมบัติเหล่านี้:

• เหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่ผ่านการบำบัดด้วยความร้อนและสแตนเลสสตีล Martensit.
• โดยทั่วไปแล้วเหล็กกล้าไร้สนิมของออสเทนนิติกและเฟอร์ริติกนั้นนุ่มกว่าและมีความต้านทานการสึกหรอต่ำกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนแข็งหรือเหล็กกล้าไร้สนิม Martensitic, เว้นแต่จะทำงานเย็นอย่างมีนัยสำคัญ (ออสเทนิก).

3.3 ความทนทานและความต้านทานต่อแรงกระแทก

ความแกร่งเป็นความสามารถของวัสดุในการดูดซับพลังงานและการเสียรูปแบบพลาสติกก่อนที่จะแตกหัก. ความต้านทานต่อแรงกระแทกหมายถึงความสามารถในการทนต่ออย่างกะทันหันโดยเฉพาะ, การโหลดอัตราสูง (ผลกระทบ).

เหล็กกล้าคาร์บอน:

ความเหนียวของเหล็กกล้าคาร์บอนมีความสัมพันธ์แบบผกผันกับปริมาณคาร์บอนและความแข็ง.

• โดยทั่วไปแล้วคาร์บอนคาร์บอนจะแกร่งและเหนียวมาก, แสดงความต้านทานต่อแรงกระแทกที่ดี, โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ห้องและอุณหภูมิสูง. อย่างไรก็ตาม, พวกเขาสามารถเปราะที่อุณหภูมิต่ำมาก (อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านที่มีความเหนียว, DBTT).
• เหล็กกล้ากลางคาร์บอนมีความสมดุลที่สมเหตุสมผลของความแข็งแรงและความเหนียว.
• เหล็กคาร์บอนสูง, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแข็งตัว, มีความเหนียวต่ำกว่าและเปราะมากขึ้น, หมายความว่าพวกเขามีความต้านทานต่อแรงกระแทกที่ต่ำกว่า.

การรักษาความร้อน (เหมือนการแบ่งเบed) เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพความเหนียวของเหล็กกล้ากลางและคาร์บอนสูง.

สแตนเลส:

ความเหนียวแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญกับชนิดของสแตนเลส:

• สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก (เช่น, 304, 316) แสดงความทนทานและความต้านทานต่อแรงกระแทกที่ยอดเยี่ยม, แม้ลงไปถึงอุณหภูมิแช่แข็ง. โดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะไม่แสดงการเปลี่ยนแปลงที่เหนียว. สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ.
• โดยทั่วไปแล้วเหล็กกล้าไร้สนิมของเฟอร์ริติกจะมีความเหนียวต่ำกว่าออสเทนนิติก, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่หนาขึ้นหรือที่อุณหภูมิต่ำ. พวกเขาสามารถแสดง DBTT. เกรดบางระดับมีแนวโน้มที่จะ“ 475 ° C embrittlement” หลังจากได้รับอุณหภูมิกลางเป็นเวลานาน.
• Stainless Stainless Martensitic, เมื่อแข็งถึงระดับความแข็งแรงสูง, มีแนวโน้มที่จะมีความทนทานต่ำกว่าและอาจค่อนข้างเปราะหากอารมณ์ไม่ถูกต้อง. การแบ่งเบาอารมณ์ช่วยเพิ่มความเหนียว แต่บ่อยครั้งที่ค่าใช้จ่ายของความแข็งบางอย่าง.
• โดยทั่วไปแล้วสเตนเลสสตีลเพล็กซ์ให้ความทนทานที่ดี, มักจะเหนือกว่าเกรดเฟอร์ริติกและดีกว่าเกรด Martensitic ที่ระดับความแข็งแรงเทียบเท่า, แม้ว่าโดยทั่วไปจะไม่สูงเท่าเกรดออสเทนนิติกที่อุณหภูมิต่ำมาก.
• เหล็กกล้าไร้สนิม pH สามารถบรรลุความเหนียวที่ดีพร้อมกับความแข็งแรงสูง, ขึ้นอยู่กับการรักษาอายุที่เฉพาะเจาะจง.

สรุปความทนทานและความต้านทานต่อแรงกระแทก:

ใน เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส บริบท:

• โดยทั่วไปแล้วสเตนเลสสตีลสตีลออสเทนนิติกเสนอการผสมผสานที่ดีที่สุดของความทนทานและความต้านทานต่อแรงกระแทก, โดยเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำ.
• เหล็กคาร์บอนต่ำนั้นยากมาก แต่สามารถถูก จำกัด ด้วย DBTT ของพวกเขา.
• เหล็กกล้าคาร์บอนสูงและสแตนเลสสตีลมาร์เทนซิติกแข็งมีแนวโน้มที่จะมีความเหนียวต่ำกว่า.

3.4 แรงดึงและการยืดตัว

ความต้านทานแรงดึง (แรงดึงสูงสุด, มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์) ความเครียดสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ในขณะที่ถูกยืดหรือดึงก่อนการคอ.

การยืดตัวเป็นตัวชี้วัดความเหนียว, เป็นตัวแทนของวัสดุที่สามารถทำให้เสียรูปได้ก่อนที่จะแตกหัก.

เหล็กกล้าคาร์บอน:

• ความต้านแรงดึง: เพิ่มขึ้นด้วยปริมาณคาร์บอนและด้วยการรักษาความร้อน (สำหรับเหล็กกล้ากลางและคาร์บอนสูง).
  • เหล็กคาร์บอนต่ำ: ~ 400-550 MPa (58-80 ksi)
  • เหล็กคาร์บอนปานกลาง (อบอ่อน): ~ 550-700 MPa (80-102 ksi); (ได้รับความร้อน): สามารถสูงขึ้นได้มาก, ขึ้นไป 1000+ MPa.
  • เหล็กคาร์บอนสูง (ได้รับความร้อน): สามารถเกิน 1500-2000 MPa (217-290 ksi) สำหรับเกรดและการรักษาบางอย่าง.
• การยืดตัว: โดยทั่วไปจะลดลงเมื่อปริมาณคาร์บอนและความแข็งแรงเพิ่มขึ้น. เหล็กคาร์บอนต่ำมีความเหนียวมาก (เช่น, 25-30% การยืดตัว), ในขณะที่เหล็กคาร์บอนสูงแข็งตัวมีการยืดตัวต่ำมาก (<10%).

สแตนเลส:

• ความต้านแรงดึง:
  • ออสเตนนิติก (เช่น, 304 อบอ่อน): ~ 515-620 MPa (75-90 ksi). สามารถเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญโดยการทำงานเย็น (เช่น, ไป 1000 MPa).
  • เฟอริติก (เช่น, 430 อบอ่อน): ~ 450-520 MPa (65-75 ksi).
  • มาร์เทนซิติก (เช่น, 410 ได้รับความร้อน): สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ ~ 500 MPa ไปจนถึง 1300 MPa (73-190 ksi) ขึ้นอยู่กับการรักษาความร้อน. 440C สามารถสูงขึ้นได้.
  • ดูเพล็กซ์ (เช่น, 2205): ~ 620-800 MPa (90-116 ksi) หรือสูงกว่า.
  • เหล็กกล้าพีเอช (เช่น, 17-4pH ความร้อนได้รับ): สามารถบรรลุจุดแข็งที่สูงมาก, เช่น, 930-1310 MPa (135-190 ksi).
• การยืดตัว:
  • ออสเตนนิติก: การยืดตัวที่ยอดเยี่ยมในรัฐที่อบอ่อน (เช่น, 40-60%), ลดลงด้วยการทำงานเย็น.
  • เฟอริติก: การยืดตัวปานกลาง (เช่น, 20-30%).
  • มาร์เทนซิติก: การยืดตัวลดลง, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแข็งไปถึงระดับความแข็งแรงสูง (เช่น, 10-20%).
  • ดูเพล็กซ์: การยืดตัวที่ดี (เช่น, 25% หรือมากกว่านั้น).

สรุปความแข็งแรงแรงดึงและการยืดตัว:

ที่ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การเปรียบเทียบแสดงให้เห็นถึงช่วงกว้างสำหรับทั้งคู่:

• ทั้งสองครอบครัวสามารถบรรลุจุดแข็งแรงดึงสูงมากผ่านการผสมและการรักษาความร้อน (เหล็กกล้าคาร์บอนสูงและสแตนเลสสแตนเลส Martensitic/pH).
• เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและสแตนเลสสตีลออสเทนนิต (การยืดตัว).
• รุ่นที่มีความแข็งแรงสูงทั้งสองมักจะมีความเหนียวต่ำกว่า.

3.5 ลักษณะและการรักษาพื้นผิว

สุนทรียศาสตร์และพื้นผิวที่เสร็จสิ้นมักจะมีการพิจารณาที่สำคัญ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสินค้าอุปโภคบริโภคหรือแอพพลิเคชั่นสถาปัตยกรรม.

เหล็กกล้าคาร์บอน:

โดยทั่วไปแล้วเหล็กกล้าคาร์บอนจะมีความหมองคล้ำ, ลักษณะสีเทาด้านในสถานะดิบ. มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันพื้นผิว (การเกิดสนิม) หากทิ้งไว้โดยไม่มีการป้องกัน, ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์อย่างสวยงามสำหรับแอปพลิเคชันส่วนใหญ่.
การรักษาพื้นผิว: เพื่อปรับปรุงลักษณะที่ปรากฏและให้การป้องกันการกัดกร่อน, เหล็กกล้าคาร์บอนเกือบจะได้รับการบำบัด. การรักษาทั่วไป ได้แก่:

• จิตรกรรม: หลากหลายสีและเสร็จสิ้น.
• เคลือบผง: ความทนทานและน่าดึงดูด.
• การชุบสังกะสี: การเคลือบด้วยสังกะสีเพื่อป้องกันการกัดกร่อน (ส่งผลให้มีลักษณะเป็นสีเทาที่มีความยาวหรือด้าน).
• การชุบ: การเคลือบด้วยโลหะอื่น ๆ เช่นโครเมียม (โครเมี่ยม), นิกเกิล, หรือแคดเมียมเพื่อการปรากฏตัวและการป้องกัน.
• การเคลือบออกไซด์หรือสีดำ: การเคลือบสารเคมีที่ให้ความต้านทานการกัดกร่อนเล็กน้อยและมีลักษณะมืด, มักใช้สำหรับเครื่องมือและอาวุธปืน.

สแตนเลส:

สแตนเลสมีชื่อเสียงในด้านที่น่าสนใจ, สว่าง, และรูปลักษณ์ที่ทันสมัย. ชั้นโครเมียมออกไซด์แบบพาสซีฟนั้นโปร่งใส, อนุญาตให้ความมันวาวของโลหะแสดงผ่าน.
พื้นผิวเสร็จสิ้น: สแตนเลสสามารถจัดหาได้ด้วยการตกแต่งโรงสีที่หลากหลายหรือประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อให้ได้ผลความงามที่เฉพาะเจาะจง:

• โรงสีเสร็จสิ้น (เช่น, เลขที่. 1, 2บี, 2ดี): แตกต่างจากที่น่าเบื่อไปจนถึงการสะท้อนแสงปานกลาง. 2B เป็นผิวเย็นที่ใช้กันทั่วไปทั่วไป.
• เสร็จสิ้นการขัดเงา (เช่น, เลขที่. 4, เลขที่. 8 กระจกเงา): สามารถมีตั้งแต่รูปลักษณ์ของซาตินแปรง (เลขที่. 4) ไปยังกระจกสะท้อนแสงสูง (เลขที่. 8). สิ่งเหล่านี้เกิดจากการเสียดสีเชิงกล.
• พื้นผิวเสร็จสิ้น: รูปแบบสามารถนูนหรือรีดลงบนพื้นผิวเพื่อวัตถุประสงค์ในการตกแต่งหรือการใช้งาน (เช่น, ด้ามจับที่ดีขึ้น, แสงจ้าที่ลดลง).
• สแตนเลสสี: ทำได้ผ่านกระบวนการทางเคมีหรือเคมีไฟฟ้าที่เปลี่ยนความหนาของชั้นแฝง, การสร้างสีรบกวน, หรือผ่าน PVD (การสะสมไอทางกายภาพ) การเคลือบ.

สแตนเลสโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องมีการทาสีหรือการเคลือบเพื่อป้องกันการกัดกร่อน, ซึ่งอาจเป็นข้อได้เปรียบในการบำรุงรักษาระยะยาวที่สำคัญ. เสร็จสิ้นโดยธรรมชาติมักเป็นเหตุผลสำคัญสำหรับการเลือก.

สรุปสำหรับลักษณะที่ปรากฏและการรักษาพื้นผิว:

ใน เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การเปรียบเทียบลักษณะที่ปรากฏ:

• สแตนเลสนำเสนอการตกแต่งที่น่าดึงดูดและทนต่อการกัดกร่อนที่สามารถปรับปรุงได้อีกต่อไป.
• เหล็กกล้าคาร์บอนต้องการการรักษาพื้นผิวสำหรับทั้งความสวยงามและการป้องกันการกัดกร่อน.

4. การเปรียบเทียบความต้านทานการกัดกร่อน: เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม (ในเชิงลึก)

ความแตกต่างในการต้านทานการกัดกร่อนนั้นเป็นพื้นฐานของ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การตัดสินใจว่าจะรับประกันการตรวจสอบโดยละเอียดเพิ่มเติม.

4.1 กลไกการกัดกร่อนขั้นพื้นฐาน

การกัดกร่อนคือการทำลายวัสดุอย่างค่อยเป็นค่อยไป (มักจะเป็นโลหะ) โดยปฏิกิริยาทางเคมีหรือเคมีไฟฟ้ากับสภาพแวดล้อมของพวกเขา.

สำหรับโลหะผสมเหล็กเช่นเหล็ก, รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดคือการเกิดสนิม.

• การกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอน (การเกิดสนิม):
  เมื่อเหล็กกล้าคาร์บอนสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีทั้งออกซิเจนและความชื้น (แม้แต่ความชื้นในอากาศ), เซลล์เคมีไฟฟ้าเกิดขึ้นบนพื้นผิวของมัน.
  1. ปฏิกิริยาขั้วบวก: เหล็ก (เฟ) อะตอมสูญเสียอิเล็กตรอน (ออกซิไดซ์) กลายเป็นไอออนเหล็ก (Fe²⁺):
     Fe →Fe²⁺ + 2E⁻
  2. ปฏิกิริยาของแคโทด: ออกซิเจน (o₂) และน้ำ (h₂o) บนพื้นผิวยอมรับอิเล็กตรอนเหล่านี้ (ลด):
     o₂ + 2h₂o + 4e →4oh⁻ (ในสภาพที่เป็นกลางหรือเป็นด่าง)
     หรือo₂ + 4h⁺ + 4E⁻→2h₂o (ในสภาวะที่เป็นกรด)
  3. การก่อตัวของสนิม: ไอออนเหล็ก (Fe²⁺) จากนั้นทำปฏิกิริยากับไอออนไฮดรอกไซด์ (โอ้) และต่อไปด้วยออกซิเจนเพื่อสร้างออกไซด์เหล็กไฮเดรตต่างๆ, รู้จักกันในชื่อ Rust. รูปแบบทั่วไปคือเฟอร์ริกไฮดรอกไซด์, เฟ(โอ้)₃, ซึ่งจะขาดน้ำไปยังfe₂o₃·nh₂o.
     Fe²⁺ + 2Oh⁻→ Fe(โอ้)₂ (เฟอร์รัสไฮดรอกไซด์)
     4เฟ(โอ้)₂ + o₂ + 2Huit → 4fe(โอ้)₃ (เฟอร์ริกไฮดรอกไซด์ - สนิม)
     ชั้นสนิมที่เกิดขึ้นบนเหล็กกล้าคาร์บอนมักจะเป็น:

• มีรูพรุน: ช่วยให้ความชื้นและออกซิเจนเจาะไปยังโลหะพื้นฐาน.
• ไม่ยึดติด/เป็นขุย: มันสามารถแยกออกได้อย่างง่ายดาย, การเปิดเผยโลหะสดเพื่อการกัดกร่อนต่อไป.
• มากมาย: สนิมมีปริมาณมากกว่าเหล็กดั้งเดิม, ซึ่งอาจทำให้เกิดความเครียดและความเสียหายในโครงสร้างที่ จำกัด.

ดังนั้น, การกัดกร่อนในเหล็กกล้าคาร์บอนเป็นกระบวนการที่แพร่กระจายด้วยตนเองเว้นแต่ว่าโลหะจะได้รับการปกป้อง.

4.2 มาตรการต่อต้านการกัดกร่อนสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน

เนื่องจากความไวต่อการกัดกร่อน, เหล็กกล้าคาร์บอนมักจะต้องใช้มาตรการป้องกันเมื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นและออกซิเจน.

กลยุทธ์ทั่วไป ได้แก่:

1. การเคลือบป้องกัน: การสร้างอุปสรรคทางกายภาพระหว่างเหล็กและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน.
   • สีและสารเคลือบอินทรีย์: จัดหาสิ่งกีดขวางและยังสามารถมีสารยับยั้งการกัดกร่อน. ต้องมีการเตรียมพื้นผิวที่เหมาะสมสำหรับการยึดเกาะที่ดี. ขึ้นอยู่กับความเสียหายและการผุกร่อน, ต้องใช้ซ้ำ.
   • สารเคลือบโลหะ:
     • การชุบสังกะสี: เคลือบด้วยสังกะสี (การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนหรือ electrogalvanizing). สังกะสีมีปฏิกิริยามากกว่าเหล็ก, ดังนั้นมันจึงสึกกร่อน (การป้องกันการเสียสละหรือการป้องกัน cathodic) แม้ว่าการเคลือบจะมีรอยขีดข่วน.
     • การชุบ: การเคลือบด้วยโลหะอย่างโครเมียม, นิกเกิล, ดีบุก, หรือแคดเมียม. ข้อเสนอบางอย่างการป้องกันสิ่งกีดขวาง, คนอื่น (ชอบโครเมี่ยมมากกว่านิกเกิล) ให้พื้นผิวตกแต่งและทนต่อการสึกหรอ.
   • การเคลือบแปลง: การรักษาด้วยสารเคมีเช่นการเคลือบฟอสเฟตหรือการเคลือบออกไซด์สีดำ, ซึ่งสร้างบาง ๆ, ชั้นสานุศิษย์ที่ให้ความต้านทานการกัดกร่อนเล็กน้อยและปรับปรุงการยึดเกาะสี.
2. การผสม (เหล็กกล้าต่ำ): องค์ประกอบเล็ก ๆ เช่นทองแดง, โครเมียม, นิกเกิล, และฟอสฟอรัสสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของบรรยากาศได้เล็กน้อยโดยการสร้างชั้นสนิมที่ยึดมั่นมากขึ้น (เช่น, “ Steels Weathering” เช่น Cor-Ten®). อย่างไรก็ตาม, สิ่งเหล่านี้ยังไม่สามารถเทียบได้กับเหล็กกล้าไร้สนิม.
3. การป้องกันแบบแคโทด: ทำให้โครงสร้างเหล็กคาร์บอนเป็นแคโทดของเซลล์ไฟฟ้าเคมี.
   • ขั้วบวกเสียสละ: ติดโลหะที่มีปฏิกิริยามากขึ้น (เช่นสังกะสี, แมกนีเซียม, หรืออลูมิเนียม) ที่สึกกร่อนแทนเหล็ก.
   • สร้างความประทับใจในปัจจุบัน: การใช้กระแส DC ภายนอกเพื่อบังคับให้เหล็กเป็นแคโทด.
     ใช้สำหรับโครงสร้างขนาดใหญ่เช่นท่อ, ลำเรือ, และถังเก็บ.
4. การควบคุมสิ่งแวดล้อม: การปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมเพื่อให้มีการกัดกร่อนน้อยลง, เช่น, การลดความชื้น, ใช้สารยับยั้งการกัดกร่อนในระบบปิด.

มาตรการเหล่านี้เพิ่มค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนของการใช้เหล็กกล้าคาร์บอน แต่มักจำเป็นสำหรับการบรรลุอายุการใช้งานที่ยอมรับได้.

4.3 “ การรักษาตัวเอง” ฟิล์มออกไซด์แบบพาสซีฟของสแตนเลส

การก่อตัว:

สแตนเลส (≥10.5% cr) รูปแบบบาง ๆ, โครเมียมออกไซด์เสถียร (cr₂o₃) ชั้นเมื่อสัมผัสกับออกซิเจน (อากาศหรือน้ำ):
2Cr + 3/2 o₂→cr₂o₃
ฟิล์มแบบพาสซีฟนี้มีความหนาเพียง 1-5 นาโนเมตร แต่ยึดติดกับพื้นผิวอย่างแน่นหนาและป้องกันการกัดกร่อนต่อไป.

คุณสมบัติที่สำคัญ:

• การป้องกันอุปสรรค: บล็อกองค์ประกอบที่กัดกร่อนไม่ให้ไปถึงโลหะ.
• มีความเสถียรทางเคมี: cr₂o₃ต่อต้านการโจมตีในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่.
• รักษาตัวเอง: ถ้ามีรอยขีดข่วน, การปฏิรูปเลเยอร์ทันทีเมื่อมีออกซิเจน.
• โปร่งใส: บางมากจนความมันวาวโลหะของเหล็กยังคงปรากฏให้เห็น.

ปัจจัยเพิ่มความเฉยเมย:

• โครเมียม: cr = ฟิล์มที่แข็งแกร่งกว่า.
• โมลิบดีนัม (โม): ปรับปรุงความต้านทานต่อคลอไรด์ (เช่น, ใน 316).
• นิกเกิล (ใน): ทำให้ออสเทนไนต์มีความเสถียรและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนในกรด.
• พื้นผิวที่สะอาด: เรียบ, พื้นผิวปราศจากสารปนเปื้อน.

ข้อ จำกัด - เมื่อเลเยอร์แบบพาสซีฟล้มเหลว:

• การโจมตีคลอไรด์: นำไปสู่การกัดกร่อนของหลุมและรอยแยก.
• ลดกรด: สามารถละลายเลเยอร์แฝงได้.
• การขาดออกซิเจน: ไม่มีออกซิเจน = ไม่มี passivation.
• การทำให้แพ้: การรักษาความร้อนที่ไม่เหมาะสมทำให้เกิดการลดลงของโครเมียมที่ขอบเขตของเมล็ดข้าว; ลดลงโดยเกรดคาร์บอนต่ำหรือมีความเสถียร (เช่น, 304ล, 316ล).

บทสรุป:

แม้ว่าจะไม่คงทน, ฟิล์มแฝงตัวเองของสแตนเลสสตีลทำให้มันเหนือกว่า, ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำ-หนึ่งในข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของเหล็กกล้าคาร์บอน.

5. เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม: การแปรรูปและการผลิต

ความแตกต่างขององค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างจุลภาคระหว่าง เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส ยังนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของพฤติกรรมของพวกเขาในระหว่างการประมวลผลทั่วไปและการดำเนินการผลิต.

5.1 การตัด, การขึ้นรูป, และการเชื่อม

นี่คือกระบวนการผลิตขั้นพื้นฐาน, และการเลือกประเภทเหล็กส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ.

การตัด:

• เหล็กกล้าคาร์บอน:
  • โดยทั่วไปแล้วคาร์บอนคาร์บอนจะตัดง่ายโดยใช้วิธีการต่าง ๆ: การตัด, การเลื่อย, การตัดพลาสม่า, การตัดออกซิเจน (การตัดเปลวไฟ), และการตัดด้วยเลเซอร์.
  • เหล็กกล้ากลางและคาร์บอนสูงจะยากที่จะตัดเมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น. การตัดออกซิเจนยังคงมีประสิทธิภาพ, แต่อาจจำเป็นต้องใช้ความร้อนสำหรับส่วนที่หนาขึ้นของเกรดคาร์บอนที่สูงขึ้นเพื่อป้องกันการแตกร้าว. เครื่องจักรกล (การเลื่อย, การโม่) ต้องใช้วัสดุเครื่องมือที่ยากขึ้นและความเร็วที่ช้าลง.
• สแตนเลส:
  • สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก (เช่น, 304, 316) เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องอัตราการแข็งตัวของงานที่สูงและค่าการนำความร้อนที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน. สิ่งนี้สามารถทำให้พวกเขาท้าทายเครื่องจักรมากขึ้น (ตัด, เจาะ, โรงสี). พวกเขาต้องการเครื่องมือที่คมชัด, การตั้งค่าที่เข้มงวด, ความเร็วช้าลง, ฟีดที่สูงขึ้น, และการหล่อลื่น/ระบายความร้อนที่ดีเพื่อป้องกันการสึกหรอของเครื่องมือและการแข็งตัวของชิ้นงาน. การตัดพลาสมาและการตัดด้วยเลเซอร์มีประสิทธิภาพ. โดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะไม่ถูกตัดด้วยวิธีการเชื้อเพลิงออกซิเจนเนื่องจากโครเมียมออกไซด์ป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่จำเป็นสำหรับกระบวนการ.
  • โดยทั่วไปแล้วเหล็กกล้าไร้สนิม Ferritic นั้นง่ายกว่าเครื่องจักรมากกว่าออสเทนนิติก, มีพฤติกรรมใกล้กับเหล็กคาร์บอนต่ำ, แต่อาจเป็น“ เหนียว” ได้บ้าง
  • Stainless Stainless Martensitic อยู่ในสถานะที่อบอ่อนของพวกเขานั้นสามารถทำได้, แต่สามารถท้าทายได้. ในสภาวะที่แข็งกระด้าง, เป็นเรื่องยากมากที่จะเครื่องจักรและมักจะต้องมีการบด.
  • สแตนเลสเพล็กซ์มีความแข็งแรงสูงและทำงานหนักอย่างรวดเร็ว, ทำให้พวกเขายากต่อการใช้เครื่องมากกว่าออสเทนนิติก. พวกเขาต้องการเครื่องมือที่แข็งแกร่งและพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด.

การขึ้นรูป (การงอ, การวาดภาพ, การตอก):

• เหล็กกล้าคาร์บอน:
  • เหล็กคาร์บอนต่ำมีรูปแบบสูงเนื่องจากความเหนียวที่ยอดเยี่ยมและความแข็งแรงของผลผลิตต่ำ. พวกเขาสามารถผ่านการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกได้อย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ต้องแตกร้าว.
  • เหล็กกล้ากลางและคาร์บอนสูงมีการลดลง. การขึ้นรูปมักต้องใช้กำลังมากขึ้น, รัศมีโค้งงอขนาดใหญ่, และอาจต้องทำที่อุณหภูมิสูงหรืออยู่ในสภาพที่อบอ่อน.
• สแตนเลส:
  • สแตนเลสสแตนเลสออสเทนนิติกนั้นเกิดขึ้นได้มากเนื่องจากความเหนียวสูงและการยืดตัวที่ดี, แม้จะมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวในการทำงาน. การแข็งตัวของงานจะเป็นประโยชน์จริงในการดำเนินการบางอย่างเนื่องจากมันเพิ่มความแข็งแรงของส่วนที่เกิดขึ้น. อย่างไรก็ตาม, นอกจากนี้ยังหมายถึงแรงที่สูงขึ้นอาจจำเป็นต้องใช้เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ, และสปริงแบ็คสามารถออกเสียงได้มากขึ้น.
  • โดยทั่วไปแล้วเหล็กกล้าไร้สนิม Ferritic มีความสามารถในการสร้างที่ดี, คล้ายหรือน้อยกว่าเหล็กคาร์บอนต่ำเล็กน้อย, แต่อาจถูก จำกัด ด้วยความเหนียวที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับออสเทนนิติก.
  • Stainless Stainless Martensitic มีรูปร่างไม่ดี, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพที่แข็งกระด้าง. โดยทั่วไปแล้วการขึ้นรูปจะทำในสถานะอบอ่อน.
  • เหล็กกล้าไร้สนิมเพล็กซ์มีความแข็งแรงสูงและความเหนียวต่ำกว่าออสเทนนิติก, ทำให้พวกเขายากขึ้นในการก่อตัว. พวกเขาต้องการแรงที่สูงขึ้นและให้ความสนใจกับรัศมีโค้งงออย่างรอบคอบ.

การเชื่อม:

การประดิษฐ์โดยรวม: ใน เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การเปรียบเทียบสำหรับการผลิตทั่วไป, เหล็กคาร์บอนต่ำมักจะทำงานได้ง่ายที่สุดและถูกที่สุด. สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก, ในขณะที่สามารถสร้างได้และเชื่อมได้, นำเสนอความท้าทายที่ไม่เหมือนใครเช่นการแข็งตัวของการทำงานและต้องการเทคนิคและวัสดุสิ้นเปลืองที่แตกต่างกัน.

5.2 กระบวนการบำบัดความร้อน

การรักษาด้วยความร้อนเกี่ยวข้องกับการควบคุมความร้อนและการระบายความร้อนของโลหะเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคและบรรลุคุณสมบัติเชิงกลที่ต้องการ.

เหล็กกล้าคาร์บอน:

เหล็กคาร์บอน, โดยเฉพาะเกรดปานกลางและคาร์บอนสูง, ตอบสนองอย่างมากต่อการรักษาความร้อนต่างๆ:

• การหลอม: ความร้อนและการระบายความร้อนช้าเพื่อทำให้เหล็กอ่อนลง, ปรับปรุงความเหนียวและความสามารถในการกลึง, และบรรเทาความเครียดภายใน.
• ทำให้เป็นปกติ: การให้ความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤตและการระบายความร้อนของอากาศเพื่อปรับแต่งโครงสร้างเมล็ดข้าวและปรับปรุงคุณสมบัติที่สม่ำเสมอ.
• การแข็งตัว (การดับ): การให้ความร้อนกับอุณหภูมิออสเทนนิทแล้วเย็นลงอย่างรวดเร็ว (ดับ) ในน้ำ, น้ำมัน, หรืออากาศเพื่อเปลี่ยนออสเทนไนต์ให้เป็นมาร์เทนไซต์, เฟสที่แข็งและเปราะ. เฉพาะเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนเพียงพอ (โดยทั่วไป >0.3%) สามารถแข็งตัวได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการดับ.
• การแบ่งเบาบรรเทา: อุ่น (แข็ง) เหล็กถึงอุณหภูมิเฉพาะต่ำกว่าช่วงวิกฤต, ถือไว้สักพัก, แล้วระบายความร้อน. สิ่งนี้จะช่วยลดความเปราะ, บรรเทาความเครียด, และปรับปรุงความเหนียว, มักจะลดลงของความแข็งและความแข็งแรง. คุณสมบัติสุดท้ายถูกควบคุมโดยอุณหภูมิการแบ่งเบา.
• กรณีการแข็งตัว (การทำคาร์บูร์, ไนไตร, ฯลฯ): การรักษาด้วยการชุบแข็งผิวที่กระจายคาร์บอนหรือไนโตรเจนเข้าไปในพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กคาร์บอนต่ำเพื่อสร้างความแข็ง, เคสด้านนอกที่ทนต่อการสึกหรอในขณะที่ยังคงรักษาแกนกลางที่ยากลำบาก.

สแตนเลส:

การตอบสนองการรักษาความร้อนแตกต่างกันอย่างมากในประเภทต่าง ๆ ของสแตนเลส:

• สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก: ไม่สามารถแข็งตัวได้โดยการรักษาด้วยความร้อน (ดับและแบ่งเบาบรรเทา) เพราะโครงสร้างออสเทนนิติกของพวกเขามีเสถียรภาพ.
  • การหลอม (การหลอมโซลูชัน): ให้ความร้อนถึงอุณหภูมิสูง (เช่น, 1000-1150° C หรือ 1850-2100 ° F) ตามด้วยการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว (น้ำดับสำหรับส่วนที่หนาขึ้น) เพื่อละลายคาร์ไบด์ที่ตกตะกอนและตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีโครงสร้างออสเทนนิติกอย่างเต็มที่. สิ่งนี้ทำให้วัสดุอ่อนนุ่ม, บรรเทาความเครียดจากการทำงานเย็น, และเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุด.
  • คลายเครียด: สามารถทำได้ที่อุณหภูมิต่ำ, แต่จำเป็นต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการแพ้ในเกรดที่ไม่ใช่ L หรือไม่บีบอัด.
• เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก: โดยทั่วไปจะไม่ทำให้แข็งโดยการรักษาด้วยความร้อน. โดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะอบอ่อนเพื่อปรับปรุงความเหนียวและบรรเทาความเครียด. เกรดบางระดับอาจได้รับความทุกข์ยากหากจัดขึ้นในช่วงอุณหภูมิที่แน่นอน.
• Stainless Stainless Martensitic: ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้ได้รับการชุบแข็งโดยการรักษาความร้อน. กระบวนการเกี่ยวข้องกับ:
  • การทำให้ออสเทนนิเต: ให้ความร้อนถึงอุณหภูมิสูงเพื่อสร้างออสเทนไนต์.
  • การดับ: การระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว (ในน้ำมันหรืออากาศ, ขึ้นอยู่กับเกรด) เพื่อเปลี่ยนออสเทนไนต์เป็นมาร์เทนไซต์.
  • การแบ่งเบาบรรเทา: อุ่นขึ้นถึงอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้ได้สมดุลที่ต้องการความแข็ง, ความแข็งแกร่ง, และความเหนียว.
• สแตนเลสเพล็กซ์: โดยทั่วไปจะจัดหาในสภาพที่ได้รับการแก้ปัญหาและดับ. การรักษาด้วยการหลอม (เช่น, 1020-1100° C หรือ 1870-2553 ° F) เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบรรลุความสมดุลเฟสเฟอร์ไรต์-ออสเทนไนต์ที่ถูกต้องและละลายเฟส intermetallic ที่เป็นอันตรายใด ๆ.
• การตกตะกอน (พีเอช) สแตนเลส: ผ่านการรักษาความร้อนสองขั้นตอน:
  • การรักษาด้วยสารละลาย (การหลอม): คล้ายกับการหลอมออสเทนนิติก, เพื่อให้องค์ประกอบการผสมเป็นโซลูชันที่เป็นของแข็ง.
  • อายุมากขึ้น (การตกตะกอน การแข็งตัว): อุ่นจนถึงอุณหภูมิปานกลาง (เช่น, 480-620° C หรือ 900-1150 ° F) สำหรับเวลาเฉพาะเพื่อให้อนุภาค intermetallic ที่ดีตกตะกอน, เพิ่มความแข็งแกร่งและความแข็งอย่างมาก.

ที่ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่าในขณะที่เหล็กกล้าคาร์บอนจำนวนมากพึ่งพาการดับและการแบ่งเบedสำหรับคุณสมบัติสุดท้ายของพวกเขา, วิธีการบำบัดความร้อนสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมมีความหลากหลายมากขึ้น, ปรับให้เหมาะกับประเภทจุลภาคที่เฉพาะเจาะจง.

6. เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม: พื้นที่ใช้งาน

คุณสมบัติที่แตกต่างของ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส ทำให้พวกเขาได้รับความนิยมอย่างเป็นธรรมชาติในพื้นที่แอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน. ตัวเลือกถูกขับเคลื่อนด้วยข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ, สภาพแวดล้อม, ความคาดหวังที่ยืนยาว, และค่าใช้จ่าย.

6.1 พื้นที่แอปพลิเคชันของสแตนเลส

ข้อได้เปรียบหลักของสแตนเลส - ความต้านทานการปะทุ, คุณสมบัติสุขอนามัย, และความแข็งแกร่งที่ดีในหลาย ๆ เกรด, ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย:

การแปรรูปอาหารและการทำอาหาร:

• อุปกรณ์: รถถัง, ถัง, ท่อ, สายพานลำเลียง, การเตรียมพื้นผิวในพืชอาหารและเครื่องดื่ม (โดยทั่วไป 304L, 316l สำหรับสุขอนามัยและการต้านทานการกัดกร่อน).
• เครื่องครัวและมีด: หม้อ, กระทะ, มีด, ส้อม, ช้อน (เกรดต่าง ๆ เช่น 304, 410, 420, 440ค).
• เครื่องใช้ในครัว: อ่างล้างมือ, การตกแต่งภายในเครื่องล้างจาน, ประตูตู้เย็น, เตาอบ.

การแพทย์และยา:

• เครื่องมือผ่าตัด: มีดผ่าตัด, คีม, หนีบ (เกรด Martensitic ชอบ 420, 440C สำหรับความแข็งและความคมชัด; ออสเทนนิติกเช่น 316L).
• รากฟันเทียมทางการแพทย์: การเปลี่ยนข้อต่อ (สะโพก, หัวเข่า), สกรูกระดูก, รากฟันเทียม (เกรดที่เข้ากันได้ทางชีวภาพเช่น 316LVM, ไทเทเนียมก็เป็นเรื่องธรรมดา).
• อุปกรณ์เภสัชกรรม: เรือ, ท่อ, และส่วนประกอบที่ต้องการความบริสุทธิ์และความต้านทานต่อสารทำความสะอาดที่กัดกร่อนสูง.

อุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี:

• รถถัง, เรือ, และเครื่องปฏิกรณ์: สำหรับการจัดเก็บและประมวลผลสารเคมีกัดกร่อน (316ล, เหล็กเพล็กซ์, ออสเทนนิติกที่ดีกว่า).
• ระบบท่อ: การขนส่งของเหลวกัดกร่อน.
• เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: ในกรณีที่จำเป็นต้องมีความต้านทานการกัดกร่อนและการถ่ายโอนความร้อน.

สถาปัตยกรรมและการก่อสร้าง:

• การหุ้มภายนอกและด้านหน้า: เพื่อความทนทานและความสวยงาม (เช่น, 304, 316).
• มุงหลังคาและกระพริบ: ทนต่อการกัดกร่อนและทนต่อการกัดกร่อน.
• ราวจับ, ราวบันได, และตกแต่งตกแต่ง: รูปลักษณ์ที่ทันสมัยและการบำรุงรักษาต่ำ.
• ส่วนประกอบโครงสร้าง: ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนหรือที่ต้องการความแข็งแรงสูง (เหล็กเพล็กซ์, บางส่วนของออสเทนิก).
• การเสริมแรงคอนกรีต (เหล็กเส้น): เหล็กเส้นสแตนเลสสำหรับโครงสร้างในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูง (เช่น, สะพานในพื้นที่ชายฝั่ง) เพื่อป้องกันการกระทบคอนกรีตเนื่องจากการขยายตัวของสนิม.

ยานยนต์และการขนส่ง:

• ระบบไอเสีย: ตัวเร่งปฏิกิริยาเปลือกหอย, ท่อไอเสีย, ปลายท่อ (เกรดเฟอร์ริติกเช่น 409, 439; ออสเทนนิทบางแห่งเพื่อประสิทธิภาพที่สูงขึ้น).
• ถังน้ำมันเชื้อเพลิงและสาย: สำหรับความต้านทานการกัดกร่อน.
• ชิ้นส่วนที่ตกแต่งและตกแต่ง.
• ส่วนประกอบโครงสร้างในรถบัสและรถไฟ.

การบินและอวกาศ:

• ส่วนประกอบที่มีความแข็งแรงสูง: ชิ้นส่วนเครื่องยนต์, ส่วนประกอบของเกียร์เชื่อมโยงไปถึง, รัด (เหล็กกล้าไร้สนิม, เกรด Martensitic บางระดับ).
• ท่อไฮดรอลิกและเชื้อเพลิง.

สภาพแวดล้อมทางทะเล:

• อุปกรณ์: รองเท้า, ราวบันได, ใบพัด, เพลา (316ล, เหล็กกล้าดูเพล็กซ์สำหรับความต้านทานต่อคลอไรด์ที่เหนือกว่า).
• แพลตฟอร์มน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง: การวางท่อ, ส่วนประกอบโครงสร้าง.

การผลิตไฟฟ้า:

• ใบพัดกังหัน: (เกรด Martensitic และ PH).
• ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน, ท่อคอนเดนเซอร์.
• ส่วนประกอบโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์.

อุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ:

อุปกรณ์ที่สัมผัสกับสารเคมีฟอกสีที่กัดกร่อน.

6.2 พื้นที่แอปพลิเคชันของเหล็กกล้าคาร์บอน

เหล็กคาร์บอน, เนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลที่ดี, ความเก่งกาจผ่านการรักษาด้วยความร้อน, การสร้างที่ยอดเยี่ยม (สำหรับเกรดคาร์บอนต่ำ), และลดต้นทุนลงอย่างมาก, ยังคงเป็นวัสดุที่มีการทำงานสำหรับแอปพลิเคชันจำนวนมากที่ความต้านทานการกัดกร่อนอย่างมากไม่ใช่ข้อกังวลหลักหรือในกรณีที่สามารถได้รับการป้องกันอย่างเพียงพอ.

การก่อสร้างและโครงสร้างพื้นฐาน:

• รูปทรงโครงสร้าง: ไอบีม, H-beams, ช่อง, มุมสำหรับการสร้างเฟรม, สะพาน, และโครงสร้างอื่น ๆ (โดยทั่วไปแล้วเหล็กกล้าต่ำถึงปานกลางคาร์บอน).
• เสริมแท่ง (เหล็กเส้น): สำหรับโครงสร้างคอนกรีต (แม้ว่าสแตนเลสจะใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง).
• การวางท่อ: สำหรับน้ำ, แก๊ส, และการส่งน้ำมัน (เช่น, เกรด API 5L).
• แผ่นซ้อนและกองรากฐาน.
• มุงหลังคาและผนัง (มักจะเคลือบ): แผ่นเหล็กชุบสังกะสีหรือทาสี.

อุตสาหกรรมยานยนต์:

• รถและแชสซี: แผงประทับตรา, เฟรม (เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและคาร์บอนปานกลาง, รวมถึงอัลลอยด์ต่ำที่มีความแข็งแรงสูง (HSLA) เหล็กกล้าซึ่งเป็นเหล็กคาร์บอนชนิดหนึ่งที่มี microalloying).
• ส่วนประกอบเครื่องยนต์: เพลาข้อเหวี่ยง, ก้านสูบ, เพลาลูกเบี้ยว (คาร์บอนปานกลาง, เหล็กปลอม).
• เกียร์และเพลา: (เหล็กกล้ากลางถึงสูงคาร์บอน, บ่อยครั้งที่ได้รับความแข็งหรือผ่าน).
• ตัวยึด: สลักเกลียว, ถั่ว, สกรู.

เครื่องจักรและอุปกรณ์:

• เฟรมเครื่องและฐาน.
• เกียร์, เพลา, ข้อต่อ, ตลับลูกปืน (บ่อยครั้ง).
• เครื่องมือ: เครื่องมือมือ (ค้อน, ประแจ-คาร์บอนขนาดกลาง), เครื่องมือตัด (การฝึกซ้อม, สิ่ว-คาร์บอนสูง).
• อุปกรณ์การเกษตร: ไม้ไถ, ร่องรอย, ส่วนประกอบโครงสร้าง.

ภาคพลังงาน:

• ท่อส่งน้ำ: สำหรับการขนส่งน้ำมันและก๊าซ (ดังที่ได้กล่าวไว้).
• ถังเก็บ: สำหรับน้ำมัน, แก๊ส, และน้ำ (บ่อยครั้งที่มีการเคลือบภายในหรือการป้องกัน cathodic).
• เจาะท่อและปลอก.

การขนส่งทางรถไฟ:

• รางรถไฟ (ราง): คาร์บอนสูง, เหล็กสึกหรอ.
• ล้อและเพลา.
• รถบรรทุกสินค้า.

การต่อเรือ (โครงสร้างตัวถัง):

• ในขณะที่สแตนเลสใช้สำหรับอุปกรณ์, โครงสร้างตัวถังหลักของเรือเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน (เหล็กกล้าทะเลหลายเกรดเช่นเกรด A, AH36, D36) เนื่องจากค่าใช้จ่ายและการเชื่อม, ด้วยระบบป้องกันการกัดกร่อนที่กว้างขวาง.

เครื่องมือการผลิตและการตาย:

• เหล็กคาร์บอนสูง (เหล็กกล้าเครื่องมือ, ซึ่งสามารถเป็นคาร์บอนธรรมดาหรือผสมได้) ใช้สำหรับหมัด, ตาย, แม่พิมพ์, และการตัดเครื่องมือเนื่องจากความสามารถในการแข็งตัวถึงระดับสูง.

ที่ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การเปรียบเทียบแอปพลิเคชันแสดงให้เห็นว่าเหล็กกล้าคาร์บอนครองตำแหน่งที่ต้นทุนและความแข็งแรงเป็นไดรเวอร์หลักและสามารถจัดการการกัดกร่อนได้, ในขณะที่ สแตนเลส เก่งที่ความต้านทานการกัดกร่อน, สุขอนามัย, หรือคุณสมบัติด้านสุนทรียภาพ/อุณหภูมิสูงเป็นสิ่งสำคัญ.

7. การวิเคราะห์ต้นทุนและเศรษฐศาสตร์: เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม

ด้านเศรษฐกิจเป็นปัจจัยสำคัญใน เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส กระบวนการตัดสินใจ. สิ่งนี้ไม่เพียง แต่เกี่ยวข้องกับต้นทุนวัสดุเริ่มต้นเท่านั้น, การซ่อมบำรุง, และค่าใช้จ่ายวงจรชีวิต.

7.1 การเปรียบเทียบต้นทุนวัตถุดิบ

เหล็กกล้าคาร์บอน:

โดยทั่วไป, เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำลงอย่างมีนัยสำคัญ ราคาซื้อเบื้องต้น ต่อหน่วยน้ำหนัก (เช่น, ต่อปอนด์หรือต่อกิโลกรัม) เมื่อเทียบกับสแตนเลส. นี่เป็นเพราะ:

• วัตถุดิบมากมาย: มีเหล็กและคาร์บอนพร้อมใช้งานและราคาไม่แพง.
• การผสมง่ายขึ้น: ไม่ต้องการองค์ประกอบการผสมราคาแพงเช่นโครเมียม, นิกเกิล, หรือโมลิบดีนัมในปริมาณมาก.
• กระบวนการผลิตที่เป็นผู้ใหญ่: การผลิตเหล็กกล้าคาร์บอนเป็นกระบวนการที่ได้รับการปรับปรุงอย่างสูงและมีขนาดใหญ่.

สแตนเลส:

สแตนเลสมีราคาแพงกว่าโดยเนื้อแท้เนื่องจาก:

• ค่าใช้จ่ายในการผสมองค์ประกอบ: ตัวขับเคลื่อนต้นทุนหลักคือองค์ประกอบการผสมที่ให้คุณสมบัติ "สแตนเลส":
  • โครเมียม (Cr): ขั้นต่ำสุด 10.5%, มักจะสูงกว่ามาก.
  • นิกเกิล (ใน): องค์ประกอบที่สำคัญในเกรดออสเทนนิติก (ชอบ 304, 316), และนิกเกิลเป็นโลหะที่ค่อนข้างแพงพร้อมราคาในตลาดที่ผันผวน.
  • โมลิบดีนัม (โม): เพิ่มสำหรับความต้านทานการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้น (เช่น, ใน 316), และยังเป็นองค์ประกอบที่มีราคาแพง.
  • องค์ประกอบอื่น ๆ เช่นไทเทเนียม, ไนโอเบียม, ฯลฯ, นอกจากนี้ยังเพิ่มค่าใช้จ่าย.
• การผลิตที่ซับซ้อนมากขึ้น: กระบวนการผลิตสำหรับสแตนเลส, รวมถึงการหลอมละลาย, การกลั่นกรอง (เช่น, อาร์กอนออกซิเจน decarburization - AOD), และควบคุมองค์ประกอบที่แม่นยำ, อาจมีความซับซ้อนและใช้พลังงานมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน.

7.2 ค่าใช้จ่ายในการประมวลผลและการบำรุงรักษา

ต้นทุนวัสดุเริ่มต้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของสมการทางเศรษฐกิจ.

ต้นทุนการประมวลผล (การประดิษฐ์):

• เหล็กกล้าคาร์บอน:
  • เครื่องจักรกล: โดยทั่วไปง่ายและเร็วขึ้นสำหรับเครื่องจักร, นำไปสู่ต้นทุนการใช้เครื่องมือที่ลดลงและเวลาแรงงาน.
  • การเชื่อม: เหล็กคาร์บอนต่ำเชื่อมง่ายด้วยวัสดุสิ้นเปลืองที่ราคาไม่แพงและขั้นตอนที่ง่ายกว่า. เหล็กกล้าคาร์บอนที่สูงขึ้นต้องการความเชี่ยวชาญมากขึ้น (และมีค่าใช้จ่ายสูง) ขั้นตอนการเชื่อม.
  • การขึ้นรูป: เหล็กคาร์บอนต่ำเกิดขึ้นได้อย่างง่ายดายด้วยแรงที่ต่ำกว่า.
• สแตนเลส:
  • เครื่องจักรกล: อาจเป็นเรื่องยากมากขึ้น, โดยเฉพาะเกรดออสเทนนิติกและดูเพล็กซ์, เนื่องจากการทำงานหนักและการนำความร้อนต่ำ. สิ่งนี้มักจะนำไปสู่ความเร็วการตัดเฉือนที่ช้าลง, การสึกหรอของเครื่องมือที่เพิ่มขึ้น, และต้นทุนแรงงานที่สูงขึ้น.
  • การเชื่อม: ต้องใช้โลหะฟิลเลอร์พิเศษ, มักจะมีช่างเชื่อมที่มีทักษะมากกว่า, และการควบคุมอินพุตความร้อนอย่างรอบคอบ. การป้องกันก๊าซ (เช่น, อาร์กอนสำหรับ tig) เป็นสิ่งจำเป็น.
  • การขึ้นรูป: เกรดออสเทนนิติกสามารถเกิดขึ้นได้ แต่ต้องการแรงที่สูงขึ้นเนื่องจากการทำงานแข็ง. เกรดอื่น ๆ อาจเป็นสิ่งที่ท้าทายมากขึ้น.
    โดยรวม, ค่าใช้จ่ายในการผลิตส่วนประกอบสแตนเลสมักจะสูงกว่าส่วนประกอบเหล็กคาร์บอนที่เหมือนกัน.

ค่าบำรุงรักษา:

นี่คือที่ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส การเปรียบเทียบมักจะเป็นประโยชน์ในการสนับสนุนสแตนเลสในระยะยาว, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน.

• เหล็กกล้าคาร์บอน:
  • ต้องมีการเคลือบป้องกันเบื้องต้น (จิตรกรรม, การชุบสังกะสี).
  • การเคลือบเหล่านี้มีชีวิตที่ จำกัด และจะต้องมีการตรวจสอบเป็นระยะ, ซ่อมแซม, และ reapplication ตลอดอายุการใช้งานของส่วนประกอบเพื่อป้องกันการกัดกร่อน. สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับแรงงาน, วัสดุ, และอาจหยุดทำงาน.
  • หากการกัดกร่อนไม่ได้รับการจัดการอย่างเพียงพอ, ความสมบูรณ์ของโครงสร้างสามารถลดลงได้, นำไปสู่การซ่อมแซมหรือทดแทนที่มีราคาแพง.
• สแตนเลส:
  • โดยทั่วไปต้องใช้การบำรุงรักษาน้อยที่สุดสำหรับการป้องกันการกัดกร่อนเนื่องจากชั้นพาสซีฟโดยธรรมชาติ.
  • เพื่อรักษารูปลักษณ์, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีการสะสมของพื้นผิว, อาจจำเป็นต้องทำความสะอาดเป็นระยะ - แต่มักจะน้อยกว่าและน้อยกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนใหม่.
  • ธรรมชาติ“ การรักษาตัวเอง” ของฟิล์มแบบพาสซีฟหมายถึงรอยขีดข่วนเล็กน้อยมักจะไม่ลดทอนความต้านทานการกัดกร่อนของมัน.

การลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการบำรุงรักษานี้สามารถนำไปสู่การประหยัดต้นทุนระยะยาวอย่างมากด้วยสแตนเลส.

7.3 ค่าใช้จ่ายวงจรชีวิต (LCC) และการรีไซเคิล

การเปรียบเทียบทางเศรษฐกิจที่แท้จริงควรพิจารณาวงจรชีวิตทั้งหมดของวัสดุ.

ค่าใช้จ่ายวงจรชีวิต (LCC):

การวิเคราะห์ LCC รวมถึง:

1. ต้นทุนวัสดุเริ่มต้น
2. ค่าการประดิษฐ์และการติดตั้ง
3. ต้นทุนการดำเนินงาน (หากเกี่ยวข้องกับวัสดุ)
4. ค่าบำรุงรักษาและซ่อมแซมตลอดอายุการใช้งาน
5. การกำจัดหรือการรีไซเคิลมูลค่าในตอนท้ายของชีวิต

เมื่อพิจารณา LCC, สแตนเลสมักจะประหยัดกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนในการใช้งานที่:

• สภาพแวดล้อมมีการกัดกร่อน.
• การเข้าถึงการบำรุงรักษาเป็นเรื่องยากหรือมีค่าใช้จ่ายสูง.
• การหยุดทำงานเพื่อการบำรุงรักษาไม่สามารถยอมรับได้.
• ต้องใช้ชีวิตที่ยาวนาน.
• ค่าความงามและความสะอาดของสแตนเลสเป็นสิ่งสำคัญ.
  ต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้นของสแตนเลสสามารถชดเชยด้วยค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่ต่ำกว่าและอีกต่อไป, อายุการใช้งานที่เชื่อถือได้มากขึ้น.

การรีไซเคิล:

ทั้งเหล็กกล้าคาร์บอนและสแตนเลสเป็นวัสดุรีไซเคิลสูง, ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจที่สำคัญ.

• เหล็กกล้าคาร์บอน: รีไซเคิล. เศษเหล็กเป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตเหล็กใหม่.
• สแตนเลส: ยังรีไซเคิลได้สูง. องค์ประกอบการผสม (โครเมียม, นิกเกิล, โมลิบดีนัม) ในเศษสแตนเลสมีค่าและสามารถกู้คืนและนำกลับมาใช้ใหม่ในการผลิตสแตนเลสใหม่หรือโลหะผสมอื่น ๆ. สิ่งนี้ช่วยในการอนุรักษ์ทรัพยากรบริสุทธิ์และลดการใช้พลังงานเมื่อเทียบกับการผลิตขั้นต้น. มูลค่าที่แท้จริงที่สูงขึ้นของเศษเหล็กสแตนเลสหมายความว่ามักจะสั่งราคาที่ดีกว่าเศษเหล็กคาร์บอน.

ความสามารถในการรีไซเคิลมีส่วนช่วยในเชิงบวกกับ LCC ของวัสดุทั้งสองโดยให้มูลค่าที่เหลืออยู่เมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานของพวกเขา.

8. คู่มือการเลือกวัสดุ: เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม

การเลือกระหว่าง เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส ต้องใช้วิธีการที่เป็นระบบ, พิจารณาความต้องการเฉพาะของแอปพลิเคชันและคุณสมบัติของแต่ละวัสดุ.

ส่วนนี้มีคำแนะนำในการช่วยนำทางกระบวนการเลือกนี้.

8.1 การวิเคราะห์ข้อกำหนดการทำงาน

ขั้นตอนแรกคือการกำหนดข้อกำหนดการทำงานของส่วนประกอบหรือโครงสร้างอย่างชัดเจน:

แรงกลไกและความเครียด:

แรงดึงที่คาดหวังคืออะไร, ในการอัด, กรรไกร, ดัด, หรือแรงบิด?

การโหลดคงที่หรือไดนามิก (ความเหนื่อยล้า)?

คาดว่าจะมีแรงกระแทก?

คำแนะนำ:

วิศวกรอาจเลือกเหล็กกล้าคาร์บอนสูงหรือเหล็กกล้าไร้สนิมที่ได้รับความร้อนเช่น Martensitic, พีเอช, หรือเกรดดูเพล็กซ์เมื่อพวกเขาต้องการความแข็งแรงสูงมาก.

สำหรับวัตถุประสงค์โครงสร้างทั่วไปที่มีโหลดปานกลาง, เหล็กกล้าคาร์บอนขนาดกลางหรือเกรดสแตนเลสทั่วไปเช่น 304/316 (โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าทำงานเย็น) หรือ 6061-T6 สามารถเพียงพอ.

หากความทนทานและความต้านทานต่อแรงกระแทกสูงเป็นสิ่งสำคัญ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิต่ำ, สแตนเลสสตีลออสเทนนิติกนั้นเหนือกว่า.

เหล็กคาร์บอนต่ำก็มีความแข็งแกร่งเช่นกัน.

อุณหภูมิการทำงาน:

ส่วนประกอบจะทำงานที่สภาพแวดล้อมหรือไม่, สูง, หรืออุณหภูมิแช่แข็ง?

คำแนะนำ:

สแตนเลสสตีลออสเทนนิติกรักษาความแข็งแรงที่ดีและความทนทานที่ยอดเยี่ยมที่อุณหภูมิแช่แข็ง.

เกรดสแตนเลสบางส่วน (เช่น, 304ชม, 310, 321) ให้ความต้านทานและความแข็งแรงที่ดีคืบที่อุณหภูมิสูงขึ้น.

เหล็กกล้าคาร์บอนอาจสูญเสียความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ (DBTT) และความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงมาก (คืบคลาน).

เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีการผสมเฉพาะใช้สำหรับบริการอุณหภูมิสูง (เช่น, ท่อหม้อไอน้ำ).

การสึกหรอและความต้านทานต่อการเสียดสี:

ส่วนประกอบจะถูกเลื่อนออกไป, การถู, หรืออนุภาคขัด?

คำแนะนำ:

สำหรับความต้านทานการสึกหรอสูง, หลายคนเลือกเหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่ผ่านการบำบัดด้วยความร้อนหรือสแตนเลสมาร์เทนซิติกแบบแข็งเช่น 440C.

สแตนเลสสตีลออสเทนนิติกสามารถน้ำได้อย่างง่ายดาย; พิจารณาการรักษาพื้นผิวหรือเกรดที่ยากขึ้นหากการสึกหรอเป็นเรื่องที่น่ากังวล.

ข้อกำหนดความสามารถในการสร้างและการเชื่อม:

การออกแบบเกี่ยวข้องกับรูปร่างที่ซับซ้อนซึ่งต้องมีการขึ้นรูปอย่างกว้างขวาง?

ส่วนประกอบจะถูกเชื่อม?

คำแนะนำ:

เพื่อความสามารถสูง, เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำหรือสแตนเลสออสเทนนิติก (เช่น 304-O) ยอดเยี่ยม.

หากการเชื่อมเป็นส่วนสำคัญของการประดิษฐ์, เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและสแตนเลสสตีลออสเทนนิติกโดยทั่วไปจะเชื่อมได้ง่ายกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนสูงกว่าหรือเหล็กกล้าไร้สนิม Martensitic.

พิจารณาความสามารถในการเชื่อมของเกรดเฉพาะ.

8.2 ข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย

สภาพแวดล้อมการบริการและแง่มุมที่สำคัญด้านความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญ:

สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน:

ธรรมชาติของสิ่งแวดล้อมคืออะไร (เช่น, บรรยากาศ, น้ำจืด, น้ำเค็ม, การได้รับสารเคมี)?

คำแนะนำ:

นี่คือที่ที่สแตนเลสมักจะกลายเป็นตัวเลือกเริ่มต้น.

บรรยากาศ: เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีการเคลือบดีอาจพอเพียง. 304 SS เพื่อความยาวที่ดีขึ้น.

ทางทะเล/คลอไรด์: 316 เอสเอส, ดูเพล็กซ์ SS, หรืออัลลอยด์สูงกว่า. เหล็กกล้าคาร์บอนจะต้องมีการป้องกันที่แข็งแกร่งและต่อเนื่อง.

เคมี: เกรดสแตนเลสเฉพาะ (หรือโลหะผสมพิเศษอื่น ๆ) ปรับให้เข้ากับสารเคมี.

ข้อกำหนดด้านสุขอนามัย:

เป็นแอปพลิเคชั่นในการแปรรูปอาหาร, ทางการแพทย์, หรืออุตสาหกรรมยาที่ความสะอาดและไม่มีปฏิกิริยาเป็นสิ่งจำเป็น?

คำแนะนำ:

ส่วนใหญ่ชอบสแตนเลส - โดยเฉพาะเกรดออสเทนนิติกเช่น 304L และ 316L - สำหรับความราบรื่น, พื้นผิวที่ไม่มีรูพรุน, ทำความสะอาดง่าย, และความต้านทานการกัดกร่อนที่ป้องกันการปนเปื้อน.

ข้อกำหนดด้านสุนทรียภาพ:

เป็นภาพที่ปรากฏขององค์ประกอบที่สำคัญ?

คำแนะนำ:

สแตนเลสนำเสนอการตกแต่งที่น่าดึงดูดและทนทานได้หลากหลาย.

เหล็กกล้าคาร์บอนต้องการการทาสีหรือชุบเพื่อความสวยงาม.

คุณสมบัติทางแม่เหล็ก:

แอปพลิเคชันต้องการวัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็กหรือไม่, หรือเป็นแม่เหล็กที่ยอมรับได้/เป็นที่ต้องการ?

คำแนะนำ:

เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นแม่เหล็กเสมอ.

สแตนเลสออสเทนนิติก (อบอ่อน) ไม่ใช่แม่เหล็ก.

เฟอริติก, มาร์เทนซิติก, และเหล็กกล้าไร้สนิมเพล็กซ์เป็นแม่เหล็ก.

วิกฤตความปลอดภัย:

ผลที่ตามมาของความล้มเหลวของวัสดุคืออะไร (เช่น, การสูญเสียเศรษฐกิจ, ความเสียหายด้านสิ่งแวดล้อม, บาดเจ็บ, การสูญเสียชีวิต)?

คำแนะนำ:

สำหรับแอปพลิเคชันที่มีความปลอดภัย, วิศวกรมักจะใช้วิธีการอนุรักษ์นิยมมากขึ้น, มักจะเลือกวัสดุที่มีราคาแพงกว่าที่ให้ความน่าเชื่อถือและการคาดการณ์ที่สูงขึ้นในสภาพแวดล้อมการบริการ.

สิ่งนี้อาจเอนไปทางเกรดสแตนเลสเฉพาะหากการกัดกร่อนเป็นความเสี่ยงที่ล้มเหลวสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน.

8.3 เมทริกซ์การตัดสินใจที่ครอบคลุม: เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม

เมทริกซ์การตัดสินใจสามารถช่วยเปรียบเทียบตัวเลือกอย่างเป็นระบบ.

คะแนนด้านล่างเป็นเรื่องทั่วไป (1 = แย่, 5 = ยอดเยี่ยม); เกรดเฉพาะภายในแต่ละครอบครัวจะปรับแต่งพวกเขาเพิ่มเติม.

เมทริกซ์การตัดสินใจที่ง่ายขึ้น - เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส (การเปรียบเทียบทั่วไป)

การเลือกที่ถูกต้องในไฟล์ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกต้องการการผสมผสานของความเข้าใจวิทยาศาสตร์วัสดุ, ความต้องการแอปพลิเคชัน, และความเป็นจริงทางเศรษฐกิจ.

9. คำถามที่พบบ่อย: เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม

Q1: อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเหล็กกล้าคาร์บอนและสแตนเลส?

ก: ความแตกต่างที่สำคัญคือเนื้อหาโครเมียม - สตีลสตีลมีอย่างน้อย 10.5%, สร้างชั้นออกไซด์ป้องกันที่ต่อต้านการกัดกร่อน, ในขณะที่เหล็กกล้าคาร์บอนขาดสิ่งนี้และเกิดสนิมโดยไม่มีการป้องกัน.

Q2: สแตนเลสดีกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนเสมอ?

ก: สแตนเลสไม่ดีกว่าเสมอไปขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน.

มีการต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าและความสวยงาม.

ในขณะที่เหล็กกล้าคาร์บอนสามารถแข็งแกร่งขึ้น, ยากขึ้น, ง่ายต่อการใช้เครื่องหรือเชื่อม, และมักจะถูกกว่า.

วัสดุที่ดีที่สุดคือวัสดุที่เหมาะกับประสิทธิภาพเฉพาะ, ความทนทาน, และความต้องการด้านต้นทุน.

Q3: เหตุใดสแตนเลสจึงมีราคาแพงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน?

ก: สแตนเลสมีราคาแพงกว่าส่วนใหญ่เนื่องจากองค์ประกอบการผสมที่มีราคาแพงเช่นโครเมียม, นิกเกิล, และโมลิบดีนัม, และกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนมากขึ้น.

Q4: ฉันสามารถเชื่อมสแตนเลสสตีลกับเหล็กกล้าคาร์บอนได้ไหม?

ก: การเชื่อมสแตนเลสสตีลกับเหล็กกล้าคาร์บอนโดยใช้การเชื่อมโลหะที่แตกต่างกันต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ.

ความท้าทายรวมถึงการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกัน, การอพยพคาร์บอน, และการกัดกร่อนของกัลวานิก.

ใช้โลหะฟิลเลอร์เช่น 309 หรือ 312 สแตนเลสช่วยเชื่อมความแตกต่างของวัสดุ. การออกแบบข้อต่อและเทคนิคที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็น.

10. บทสรุป

การเปรียบเทียบของ เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส เผยให้เห็นสองตระกูลที่หลากหลาย แต่แตกต่างกันของโลหะผสมเฟอร์รัส, แต่ละตัวมีโปรไฟล์ที่ไม่ซ้ำกันของคุณสมบัติ, ข้อดี, และข้อ จำกัด.

เหล็กคาร์บอน, กำหนดโดยปริมาณคาร์บอน, เสนอคุณสมบัติเชิงกลในวงกว้าง, ขึ้นรูปได้ดี (โดยเฉพาะเกรดคาร์บอนต่ำ), และการเชื่อมที่ยอดเยี่ยม, ทั้งหมดมีค่าใช้จ่ายเริ่มต้นค่อนข้างต่ำ.

ส้นเท้าของ Achilles, อย่างไรก็ตาม, คือความไวต่อการกัดกร่อนโดยธรรมชาติ, จำเป็นต้องมีมาตรการป้องกันในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่.

สแตนเลส, โดดเด่นด้วยขั้นต่ำ 10.5% ปริมาณโครเมียม, แยกแยะตัวเองเป็นหลักผ่านความสามารถที่น่าทึ่งในการต้านทานการกัดกร่อนเนื่องจากการก่อตัวของพาสซีฟ, ชั้นโครเมียมออกไซด์รักษาตัวเอง.

นอกเหนือจากนี้, ครอบครัวสแตนเลสที่แตกต่างกัน - ออสเทนนิติก, เกี่ยวกับไฟ, มาร์เทนซิติก, เพล็กซ์, และ pH - มีคุณสมบัติทางกลมากที่หลากหลาย, ตั้งแต่ความเหนียวและความเหนียวที่ยอดเยี่ยมไปจนถึงความแข็งและความแข็งแรงที่รุนแรง, พร้อมกับความงามที่น่าดึงดูด.

คุณสมบัติที่ได้รับการปรับปรุงเหล่านี้, อย่างไรก็ตาม, มาด้วยต้นทุนวัสดุเริ่มต้นที่สูงขึ้นและมักจะเกี่ยวข้องกับเทคนิคการผลิตที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น.

การตัดสินใจระหว่าง เหล็กกล้าคาร์บอนกับสแตนเลส ไม่ใช่เรื่องของคนที่มีความเหนือกว่าในระดับสากลกับอีกฝ่าย.

แทน, ตัวเลือกขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเฉพาะอย่างละเอียด.