Karbon Çelik ve Paslanmaz Çelik

1828 Görünümler 2025-05-09 15:34:51

Anlayışlı Karbon çeliği vs paslanmaz çelik özellikler, avantajlar, ve her birinin sınırlamaları mühendisler için çok önemlidir, tasarımcılar, üreticiler, ve malzeme seçimine katılan herkes.

Doğru çelik türünü seçmek, bir projenin performansını önemli ölçüde etkileyebilir, uzun ömürlülük, maliyet, ve güvenlik.

Bu kesin kılavuz, Karbon çeliği vs paslanmaz çelik, Bilgili kararlar vermeniz için sizi güçlendirmek için kapsamlı bir anlayış sağlamak.

1. giriiş

Çelik çok yönlülük sunar çünkü alaşım elemanları ve ısı tedavileri onu belirli özellikler için uyarlayabilir.

Bu uyarlanabilirlik, farklı bir çelik ailesine yol açtı, her biri farklı ortamlar ve stresler için uygun.

Bunların arasında, Karbon çeliği ve paslanmaz çelik arasındaki ayrım, bir mühendisin en yaygın hususlarından biridir.

1.1 Karbon çeliğinin önemi ve paslanmaz çelik karşılaştırması

Aradaki seçim Karbon çeliği vs paslanmaz çelik sadece akademik bir egzersiz değil.

Derin pratik sonuçları var.

Bu iki tür çelik, çok farklı performans profilleri sunar, Özellikle ilgili:

• Korozyon Direnci: Bu genellikle birincil farklılaştırıcıdır, paslanmaz çelik ile pas ve diğer korozyon formlarına karşı üstün direnç sergiler.
• Mekanik Özellikler: Kuvvet, sertlik, dayanıklılık, ve süneklik önemli ölçüde değişebilir.
• Maliyet: Karbon çeliği genellikle daha ucuzdur, Ancak paslanmaz çelik, dayanıklılığı nedeniyle daha iyi uzun vadeli değer sunabilir.
• Estetik: Paslanmaz çelik genellikle temizliği için seçilir, Modern Görünüm.
• İmalat ve işlenebilirlik: Kompozisyondaki farklılıklar bu çeliklerin ne kadar kolay kesilebileceğini etkiler, şekillendirilmiş, ve kaynaklı.

Uygunsuz bir seçim yapmak, bileşenlerin erken başarısızlığına yol açabilir, Artan bakım maliyetleri, güvenlik tehlikeleri, veya gereksiz yere pahalı bir ürün.

Öyleyse, Karbon çeliğinin ve paslanmaz çelik tartışmalarının kapsamlı bir şekilde anlaşılması, herhangi bir uygulama için malzeme seçimini optimize etmek için çok önemlidir., Günlük çatal bıçak ve inşaat kirişlerinden yüksek teknoloji havacılık bileşenlerine ve tıbbi implantlara kadar.

2. Temel kavramlar ve sınıflandırmalar

Etkili bir şekilde karşılaştırmak için Karbon çeliği vs paslanmaz çelik, Öncelikle her bir materyali neyin tanımladığı hakkında net bir anlayış oluşturmalıyız, Onların temel kompozisyonları, ve onların birincil sınıflandırmaları.

2.1 Karbon Çelik

Birçoğu karbon çeliğini en çok kullanılan mühendislik malzemesi olarak görüyor, çünkü nispeten düşük maliyetle mükemmel mekanik özellikler sunuyor.

Belirleyici özelliği, özelliklerini etkileyen ana alaşım elemanı olarak karbona güvenmesidir..

Tanım:

Karbon çeliği bir demir ve karbon alaşımıdır, burada karbon, saf demirin mukavemetini ve sertliğini arttıran ana interstisyel alaşım elemanıdır.. Diğer alaşım elemanları tipik olarak küçük miktarlarda bulunur, genellikle çelik üretim işleminden kalıntılar olarak veya mülkleri rafine etmek için kasıtlı olarak küçük miktarlarda eklenir, Ancak bir karbon çeliği olarak temel karakterini önemli ölçüde değiştirmiyorlar.

Kompozisyon:

Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü (AISI) karbon çeliğini çelik olarak tanımlar:

1. Standartlar krom için minimum içerik gerektirmez, kobalt, kolum (niyobyum), molibden, nikel, titanyum, tungsten, vanadyum, zirkonyum, veya belirli bir alaşım efekti için eklenen başka bir öğe.
2. Bakır için belirtilen minimum 0.40 yüzde.
3. Veya aşağıdaki öğelerden herhangi biri için belirtilen maksimum içerik, belirtilen yüzdeleri aşmaz: manganez 1.65, silikon 0.60, bakır 0.60.

Kilit unsur karbon (C), eser miktardan yaklaşık olarak değişen tipik içerikle 2.11% ağırlıkça.

Bu karbon içeriğinin ötesinde, Alaşım genellikle dökme demir olarak sınıflandırılır.

• Manganez (Mn): Genellikle 1.65%. Güç ve sertliğe katkıda bulunur, bir deoksider ve desulfurizör görevi görür, ve sıcak işlenebilirliği geliştirir.
• Silikon (Ve): Tipik olarak 0.60%. Deoksidizer görevi görür ve gücü hafifçe artırır.
• Sülfür (S) ve fosfor (P): Bunlar genellikle safsızlık olarak kabul edilir. Sülfür yüksek sıcaklıklarda kırılganlığa neden olabilir (Sıcak kısalık), fosfor düşük sıcaklıklarda kırılganlığa neden olabilir (soğukluk). Seviyeleri genellikle düşük tutulur (örneğin, <0.05%).

Karbon çelik türleri:

Karbon çelikler öncelikle karbon içeriklerine göre sınıflandırılır, Bu, mekanik özellikleri üzerinde en önemli etkiye sahip olduğundan:

1. Düşük Karbonlu Çelik (Yumuşak Çelik):
   • Karbon İçeriği: Tipik olarak 0.25% – 0.30% karbon (örneğin, AISI 1005 ile 1025).
   • Özellikler: Nispeten yumuşak, sünek, ve kolayca işlenebilir, şekillendirilmiş, ve kaynaklı. Yüksek karbon çeliklere kıyasla düşük gerilme mukavemeti. En ucuz tip.
   • Mikroyapı: Ağırlıklı olarak biraz ferrit biraz.
   • Uygulamalar: Otomotiv gövde panelleri, yapısal şekiller (I-kirişler, kanallar), borular, İnşaat Bileşenleri, Gıda Kutuları, ve genel sac metal işleri.
2. Orta Karbonlu Çelik:
   • Karbon İçeriği: Tipik olarak değişir 0.25% – 0.30% ile 0.55% – 0.60% karbon (örneğin, AISI 1030 ile 1055).
   • Özellikler: İyi bir güç dengesi sunar, sertlik, dayanıklılık, ve süneklik. Isıl işlemeye duyarlı (söndürme ve temperleme) Mekanik özellikleri daha da geliştirmek için. Oluşturulması daha zor, kaynak, ve düşük karbonlu çelikten daha kesilmiş.
   • Mikroyapı: Düşük karbonlu çeliğe kıyasla artan inci oranı.
   • Uygulamalar: Vites, miller, akslar, krank milleri, kaplinler, Demiryolu Pistleri, makine parçaları, ve daha yüksek mukavemet ve aşınma direnci gerektiren bileşenler.
3. Yüksek Karbonlu Çelik (Karbon alet çeliği):
   • Karbon İçeriği: Tipik olarak değişir 0.55% – 0.60% ile 1.00% – 1.50% karbon (örneğin, AISI 1060 ile 1095). Bazı sınıflandırmalar bunu% 2,1'e kadar uzatabilir.
   • Özellikler: Çok zor, güçlü, ve ısıl işlemden sonra iyi aşınma direncine sahiptir. Fakat, daha az sünek ve daha sert (daha kırılgan) düşük karbon çeliklerden daha. Kaynağı ve makinesinin kaynaklanması daha zor.
   • Mikroyapı: Ağırlıklı olarak inci ve çimento.
   • Uygulamalar: Kesme aletleri (keski, matkaplar), yaylar, yüksek mukavemetli teller, yumruklar, ölür, ve aşırı sertlik ve aşınma direnci olduğu uygulamalar birincil gereksinimler.
4. Ultra yüksek karbonlu çelik:
   • Karbon İçeriği: Yaklaşık olarak 1.25% ile 2.0% karbon.
   • Özellikler: Büyük sertliğe temperlenebilir. Uzmanlaşmış için kullanılır, Bıçaklar gibi endüstriyel olmayan amaçlar, akslar, veya yumruklar.

Karbon içeriğine dayalı bu sınıflandırma, Karbon çeliği vs paslanmaz çelik karşılaştırmak, Karbon çelikler için temel özellikleri ayarladığı için.

2.2 Paslanmaz çelik

Paslanmaz çelik, olağanüstü korozyon direnci için çoğu karbon çeliklerinden öne çıkıyor.

Bu karakteristik, spesifik alaşımlı bileşiminden kaynaklanır.

Tanım:

Paslanmaz çelik, minimum bir demir alaşımıdır. 10.5% krom (CR) kitlesel olarak.

Krom pasif oluşturur, Çeliğin yüzeyinde kendi kendini onaran oksit tabakası, onu korozyon ve boyamadan korur.

Öncelikle paslanmaz çeliği diğer çeliklerden ayıran bu krom içeriğidir..

Kompozisyon:

Demir ve tanımlayıcı kromun yanı sıra, Paslanmaz Çelikler, biçimlendirilebilirlik gibi belirli özellikleri geliştirmek için çeşitli diğer alaşım elemanları içerebilir, kuvvet, ve belirli ortamlarda korozyon direnci.

• Krom (CR): Temel unsur, minimum 10.5%. Daha yüksek krom içeriği genellikle korozyon direncini iyileştirir.
• Nikel (İçinde): Östenitik yapıyı stabilize etmek için sıklıkla eklendi (Aşağıdaki Türleri Bkz.), sünekliği iyileştirir, dayanıklılık, ve kaynaklanabilirlik. Ayrıca belirli ortamlarda korozyon direncini arttırır.
• Molibden (Ay): Çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı direnci arttırır, özellikle klorür içeren ortamlarda (Deniz suyu gibi). Ayrıca yüksek sıcaklıklarda gücü arttırır.
• Manganez (Mn): Östenit stabilizatör olarak kullanılabilir (bazı derecelerde nikelin kısmen değiştirilmesi) ve gücü ve sıcak işlenebilirliği geliştirir.
• Silikon (Ve): Bir deoksider görevi görür ve yüksek sıcaklıklarda oksidasyona karşı direnci geliştirir.
• Karbon (C): Paslanmaz çeliklerde bulunur, Ancak içeriği genellikle dikkatlice kontrol edilir. Östenitik ve ferritik notlarda, Hassaslaştırmayı önlemek için genellikle daha düşük karbon tercih edilir (krom karbür yağış, korozyon direncini azaltma). Martensitik notlarda, Sertlik için daha yüksek karbon gereklidir.
• Azot (N): Gücü ve çukurluk korozyon direncini arttırır, ve östenitik yapıyı stabilize eder.
• Diğer unsurlar: Titanyum (İle ilgili), Niyobyum (Not), Bakır (Cu), Sülfür (S) (Bazı sınıflarda iyileştirilmiş işlenebilirlik için), Selenyum (İle), Alüminyum (Al), vesaire., belirli amaçlar için eklenebilir.

Paslanmaz çelik türleri:

Paslanmaz çelikler öncelikle metalurjik mikro yapılarına göre sınıflandırılır, kimyasal bileşimleri ile belirlenen (Özellikle krom, nikel, ve karbon içeriği):

Östenitik paslanmaz çelikler:

Krom ve nikel bakımından yüksek, Mükemmel korozyon direnci sunuyor, şekillendirilebilirlik, ve kaynaklanabilirlik.

Gıda işlemede yaygın olarak kullanılır, tıbbi cihazlar, ve mimari uygulamalar. Isı işlemiyle sertleşemez.

Ferritik paslanmaz çelikler:

Nikel çok az veya hiç olmayan daha yüksek krom içerir. Daha uygun maliyetli, manyetik, ve orta derecede korozyona dayanıklı.

Genellikle otomotiv egzoz sistemlerinde ve ev aletlerinde kullanılır. Sertleşme için ısı arıtılamaz değil.

Martensitik paslanmaz çelikler:

Daha yüksek karbon içeriği, ısıl işlem yoluyla sertleşmeye izin verir. Yüksek sertlik ve güçle tanınan.

Bıçaklarda kullanılır, vanalar, ve mekanik parçalar.

Dubleks paslanmaz çelikler:

Oustenitik ve ferritik yapıları birleştirin, Yüksek mukavemet ve mükemmel korozyon direnci sağlamak.

Marine gibi zorlu ortamlar için ideal, kimyasal işleme, ve boru sistemleri.

Yağdıran yağış (PH) Paslanmaz Çelikler:

İyi korozyon direncini korurken ısıl işlem yoluyla çok yüksek mukavemet elde edebilir.

Havacılık ve yüksek mukavemetli mekanik bileşenlerde yaygın.

Bu temel sınıflandırmaları anlamak, nüansları takdir etmek için çok önemlidir. Karbon çeliği vs paslanmaz çelik karşılaştırmak.

En azından varlığı 10.5% Paslanmaz çelikteki krom, tanımlayıcı özelliğinin temel taşıdır.: korozyon direnci.

3. Temel performans farklılıklarının analizi: Karbon Çelik ve Paslanmaz Çelik

Kullanım Kararı Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Genellikle temel performans özelliklerinin ayrıntılı bir karşılaştırmasına bağlı.

Her ikisi de demir bazlı alaşımlar, Farklı kompozisyonları, çeşitli koşullar altında nasıl davrandıklarında önemli farklılıklara yol açar.

3.1 Korozyon Direnci

Bu, tartışmasız en önemli ve bilinen farktır. Karbon çeliği vs paslanmaz çelik çekişme.

Karbon Çelik:

Karbon çeliğinin kötü korozyon direncine sahip.

Neme ve oksijene maruz kaldığında, Karbon çeliğindeki demir, demir oksit oluşturmak için kolayca oksitlenir, Genellikle pas olarak bilinir.

Bu pas katmanı tipik olarak gözenekli ve lapa, Altta yatan metalde koruma sağlamak, korozyonun devam etmesine izin vermek, potansiyel olarak yapısal başarısızlığa yol açar.

Korozyon oranı, nem gibi çevresel faktörlere bağlıdır, sıcaklık, tuzların varlığı (örneğin, kıyı alanlarında veya buz çözme tuzlarında), ve kirleticiler (örneğin, kükürt bileşikleri).

Korozyonu önlemek veya yavaşlatmak için, Karbon çeliği neredeyse her zaman koruyucu bir kaplama gerektirir (örneğin, boyamak, galvanizleme, kaplama) veya diğer korozyon kontrol önlemleri (örneğin, katodik koruma).

 

Paslanmaz çelik:

Paslanmaz çelik, Minimumu nedeniyle 10.5% krom içeriği, Mükemmel korozyon direnci sergiliyor.

Çok ince bir şekilde krom, çevrede oksijen ile reaksiyona girer, inatçı, şeffaf, ve kendi kendini onaran pasif krom oksit tabakası (Cr₂o₃) yüzeyde.

Bu pasif katman bir bariyer görevi görür, Altta yatan demirin daha fazla oksidasyonunu ve korozyonunu önlemek.

Yüzey çizilirse veya hasar görürse, Krom, bu koruyucu tabakayı reform etmek için hızla oksijen ile reaksiyona girer, Genellikle “kendini iyileştirme” olarak adlandırılan bir fenomen.

Paslanmaz çelikte korozyon direnci derecesi, spesifik alaşım bileşimine bağlı olarak değişir:

• Daha yüksek krom içeriği genellikle korozyon direncini iyileştirir.
• Nikel, genel korozyon direncini ve belirli asitlere karşı direnci arttırır.
• Molibden, çukur ve çatlak korozyonuna karşı direnci önemli ölçüde artırır, özellikle klorür açısından zengin ortamlarda.

Östenitik paslanmaz çelikler (beğenmek 304 Ve 316) Genellikle en iyi çok yönlü korozyon direncini sunar.

Ferritik notlar da iyi bir direnç sunar, Martensitik notlar, daha yüksek karbon içerikleri ve farklı mikro yapıları nedeniyle, tipik olarak benzer krom seviyelerine sahip östenitik veya ferritiklerden daha az korozyona dayanıklıdır.

Dubleks paslanmaz çelikler, stres korozyonu çatlaması gibi belirli korozyon formlarına mükemmel bir direnç sunar.

Korozyon direnci için özet: İçinde Karbon çeliği vs paslanmaz çelik karşılaştırmak, Paslanmaz çelik, doğal korozyon direncinin açık bir kazananıdır.

3.2 Sertlik ve aşınma direnci

Sertlik, bir malzemenin lokalize plastik deformasyona karşı direncidir, girinti veya çizilme gibi.

Aşınma direnci, sürtünme nedeniyle hasara ve malzeme kaybına direnme yeteneğidir, aşınma, veya erozyon.

Karbon Çelik:

Karbon çeliğinin sertlik ve aşınma direnci öncelikle karbon içeriği ve ısıl işlemi ile belirlenir.

• Düşük karbonlu çelikler nispeten yumuşaktır ve kötü aşınma direncine sahiptir.
• Orta karbonlu çelikler orta derecede sertlik ve aşınma direnci elde edebilir, özellikle ısıl işlemden sonra.
• Yüksek karbonlu çelikler ısıl işlem görebilir (Söndürülmüş ve temperli) Çok yüksek sertlik ve mükemmel aşınma direnci elde etmek için, aletleri kesmek ve parçaları giymek için uygun hale getirmek. Karbürlerin varlığı (Demir karbür gibi, Fe₃c veya çimento) Mikroyapıda direnç takmak için önemli ölçüde katkıda bulunur.

Paslanmaz çelik:

Paslanmaz çeliğin sertlik ve aşınma direnci farklı tipler arasında büyük farklılıklar gösterir:

• Östenitik paslanmaz çelikler (örneğin, 304, 316) tavlanmış durumlarında nispeten yumuşaktır, ancak soğuk çalışma ile önemli ölçüde sertleştirilebilir (zorlama). Genellikle orta derecede aşınma direnci vardır, ancak sakatlıktan muzdarip olabilirler (Kayan yüzeyler arasında yapışmanın neden olduğu bir aşınma şekli) Yağlama olmadan yüksek yükler altında.
• Ferritik paslanmaz çelikler de nispeten yumuşaktır ve ısıl işlem ile sertleşemez. Aşınma direnci genellikle orta derecede.
• Martensitik paslanmaz çelikler (örneğin, 410, 420, 440C) özellikle ısıl işlem ile sertleştirilecek şekilde tasarlanmıştır. Çok yüksek sertlik seviyelerine ulaşabilirler (Yüksek karbonlu çeliklerle karşılaştırılabilir veya hatta aşan) ve mükemmel aşınma direnci sergileyin, özellikle sert krom karbürler oluşturan daha yüksek karbon ve krom içeriğine sahip dereceler.
• Dubleks paslanmaz çelikler genellikle daha yüksek güçleri nedeniyle östenitik derecelerden daha yüksek sertliğe ve daha iyi aşınma direncine sahiptir..
• Yağdıran yağış (PH) Paslanmaz çelikler, uygun yaşlanma tedavilerinden sonra çok yüksek sertlik ve iyi aşınma direnci elde edebilir.

Sertlik ve aşınma direnci için özet:

Karşılaştırırken Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Bu özellikler için:

• Isıl ile tedavi edilen yüksek karbonlu çelikler ve ısıl işlem görmüş martensitik paslanmaz çelikler en yüksek sertlik seviyelerini ve aşınma direncini elde edebilir.
• Östenitik ve ferritik paslanmaz çelikler genellikle daha yumuşaktır ve sertleştirilmiş karbon çeliklerden veya martensitik paslanmaz çeliklerden daha düşük aşınma direncine sahiptir, Önemli ölçüde soğuk çalışmadıkça (östenitik).

3.3 Tokluk ve etki direnci

Sertlik, bir malzemenin kırılmadan önce enerjiyi emme ve plastik olarak deforme olma yeteneğidir. Etki direnci, özellikle aniden dayanma yeteneğini ifade eder, yüksek oranlı yükleme (bir etki).

Karbon Çelik:

Karbon çeliğinin tokluğu, karbon içeriği ve sertliği ile ters ilişkilidir.

• Düşük karbonlu çelikler genellikle çok sert ve sünek, İyi darbe direnci sergilemek, özellikle odada ve yüksek sıcaklıklarda. Fakat, Çok düşük sıcaklıklarda kırılgan olabilirler (Sünek-Kırıltık Geçiş Sıcaklığı, DBTT).
• Orta karbonlu çelikler makul bir güç ve tokluk dengesi sunar.
• Yüksek karbonlu çelikler, özellikle sertleştiğinde, daha düşük tokluğa sahip ve daha kırılgan, yani daha düşük etki direnci var.

Isıl işlem (Söndürüldükten sonra temperleme gibi) orta ve yüksek karbonlu çeliklerin tokluğunu optimize etmek için çok önemlidir.

Paslanmaz çelik:

Tokluk, paslanmaz çelik türüne göre önemli ölçüde değişir:

• Östenitik paslanmaz çelikler (örneğin, 304, 316) Mükemmel tokluk ve etki direnci sergileyin, kriyojenik sıcaklıklara bile. Tipik olarak sünek ila kırılgan bir geçiş göstermezler. Bu onları düşük sıcaklık uygulamaları için ideal hale getirir.
• Ferritik paslanmaz çelikler genellikle östenitiklerden daha düşük tokluğa sahiptir, özellikle daha kalın bölümlerde veya düşük sıcaklıklarda. Bir DBTT sergileyebilirler. Bazı dereceler, ara sıcaklıklara uzun süreli maruz kaldıktan sonra “475 ° C kucaklamaya” eğilimlidir.
• Martensitik paslanmaz çelikler, Yüksek mukavemet seviyelerine sertleştiğinde, daha düşük tokluğa sahip olma eğilimindedir ve uygun şekilde temperlenmezse oldukça kırılgan olabilir. Temperleme tokluğu iyileştirir, ancak çoğu zaman sertlik pahasına.
• Dubleks paslanmaz çelikler genellikle iyi tokluk sunar, genellikle ferritik derecelerden daha üstün ve eşdeğer güç seviyelerinde martensitik derecelerden daha iyi, çok düşük sıcaklıklarda östenitik dereceler kadar yüksek olmasa da.
• PH paslanmaz çelikler yüksek mukavemetle birlikte iyi tokluk elde edebilir, Özel yaşlanma tedavisine bağlı olarak.

Tokluk ve etki direnci için özet:

İçinde Karbon çeliği vs paslanmaz çelik bağlam:

• Östenitik paslanmaz çelikler genellikle tokluk ve darbe direncinin en iyi kombinasyonunu sunar, özellikle düşük sıcaklıklarda.
• Düşük karbonlu çelikler de çok zordur, ancak DBTT'leri ile sınırlı olabilir.
• Yüksek karbonlu çelikler ve sertleştirilmiş martensitik paslanmaz çelikler daha düşük tokluğa sahip olma eğilimindedir.

3.4 Gerilme mukavemeti ve uzama

Çekme mukavemeti (Üstün Çekme Dayanımı, ÜTS) Bir malzemenin gerildiği veya çekilmeden önce çekilirken dayanabileceği maksimum stres mi?.

Uzatma sünekliğin bir ölçüsüdür, Bir malzemenin kırılmadan önce ne kadar deforme olabileceğini temsil etmek.

Karbon Çelik:

• Çekme Dayanımı: Karbon içeriği ve ısıl işlemle artar (Orta ve yüksek karbonlu çelikler için).
  • Düşük karbonlu çelik: ~ 400-550 MPa (58-80 ksi)
  • Orta karbonlu çelik (tavlanmış): ~ 550-700 MPa (80-102 ksi); (Isıya Taşıtlı): çok daha yüksek olabilir, kadar 1000+ MPa.
  • Yüksek karbonlu çelik (Isıya Taşıtlı): Aşabilir 1500-2000 MPa (217-290 ksi) belirli notlar ve tedaviler için.
• Uzama: Genellikle karbon içeriği ve mukavemet arttıkça azalır. Düşük karbonlu çelikler çok sünek (örneğin, 25-30% uzama), sertleştirilmiş yüksek karbonlu çelikler çok düşük uzamaya sahiptir (<10%).

Paslanmaz çelik:

• Çekme Dayanımı:
  • östenitik (örneğin, 304 tavlanmış): ~ 515-620 MPa (75-90 ksi). Soğuk çalışma ile önemli ölçüde artırılabilir (örneğin, aşırı 1000 MPa).
  • Ferritik (örneğin, 430 tavlanmış): ~ 450-520 MPa (65-75 ksi).
  • Martensitik (örneğin, 410 Isıya Taşıtlı): ~ 500 MPa ile aşırı değişebilir 1300 MPa (73-190 ksi) Isıl işlemeye bağlı olarak. 440C daha da yüksek olabilir.
  • Dubleks (örneğin, 2205): ~ 620-800 MPa (90-116 ksi) veya daha yüksek.
  • Ph çelikler (örneğin, 17-4PH Isıl Tasarlandı): Çok yüksek güçlü yönler elde edebilir, örneğin, 930-1310 MPa (135-190 ksi).
• Uzama:
  • östenitik: Tavlanmış durumda mükemmel uzama (örneğin, 40-60%), soğuk işle azalır.
  • Ferritik: Ilımlı uzama (örneğin, 20-30%).
  • Martensitik: Alt uzama, özellikle yüksek mukavemetli seviyelere sertleştirildiğinde (örneğin, 10-20%).
  • Dubleks: İyi Uzatma (örneğin, 25% veya daha fazla).

Çekme mukavemeti ve uzama için özet:

bu Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Karşılaştırma her ikisi için de geniş bir aralık gösterir:

• Her iki aile de alaşım ve ısıl işlem yoluyla çok yüksek gerilme kuvvetleri elde edebilir (yüksek karbonlu çelikler ve martensitik/pH paslanmaz çelikler).
• Düşük karbonlu çelikler ve tavlanmış östenitik paslanmaz çelikler en iyi sünekliği sunar (uzama).
• Her ikisinin de yüksek mukavemetli versiyonları daha düşük sünekliğe sahip olma eğilimindedir.

3.5 Görünüm ve Yüzey Tedavisi

Estetik ve yüzey kaplaması genellikle önemli hususlardır, özellikle tüketici ürünleri veya mimari uygulamalar için.

Karbon Çelik:

Karbon çeliği tipik olarak donuk vardır, ham durumunda mat gri görünüm. Yüzey oksidasyonuna eğilimlidir (paslanma) korunmasız bırakılırsa, çoğu uygulama için estetik olarak istenmeyen.
Yüzey tedavileri: Görünümü iyileştirmek ve korozyon koruması sağlamak için, Karbon çeliği neredeyse her zaman tedavi edilir. Ortak tedaviler:

• Tablo: Çok çeşitli renkler ve yüzeyler.
• Toz Boya: Dayanıklı ve çekici kaplama.
• Galvanizleme: Korozyon koruması için çinko ile kaplama (parçalanmış veya mat gri bir görünümle sonuçlanır).
• Kaplama: Krom gibi diğer metallerle kaplama (dekoratif krom), nikel, veya görünüm ve koruma için kadmiyum.
• Bluing veya siyah oksit kaplama: Hafif korozyon direnci ve karanlık bir görünüm sağlayan kimyasal dönüşüm kaplamaları, Genellikle araçlar ve ateşli silahlar için kullanılır.

Paslanmaz çelik:

Paslanmaz çelik çekici ile ünlüdür, parlak, ve modern görünüm. Pasif krom oksit tabakası şeffaftır, metalik parlaklığın göstermesine izin vermek.
Yüzey kaplamaları: Paslanmaz çelik, belirli estetik etkilere ulaşmak için çeşitli değirmen kaplamaları ile sağlanabilir veya daha fazla işlenebilir:

• Değirmen kaplamaları (örneğin, HAYIR. 1, 2B, 2D): Donuktan orta derecede yansıtıcı değişir. 2B, yaygın bir genel amaçlı soğuk algınlığıdır.
• Cilalı yüzeyler (örneğin, HAYIR. 4, HAYIR. 8 Ayna): Fırçalanmış saten bir görünüm arasında değişebilir (HAYIR. 4) son derece yansıtıcı bir ayna kaplamasına (HAYIR. 8). Bunlar mekanik aşınma ile elde edilir.
• Dokulu kaplamalar: Desenler dekoratif veya fonksiyonel amaçlar için kabartılabilir veya yüzeye yuvarlanabilir (örneğin, Geliştirilmiş kavrama, Azaltılmış parlama).
• Renkli paslanmaz çelik: Pasif katmanın kalınlığını değiştiren kimyasal veya elektrokimyasal işlemlerle elde edildi, Girişim Renkleri Oluşturma, veya PVD aracılığıyla (Fiziksel buhar birikimi) kaplamalar.

Paslanmaz çelik genellikle korozyon koruması için boyama veya kaplama gerektirmez, önemli bir uzun vadeli bakım avantajı olabilir. Doğal kaplaması genellikle seçiminin önemli bir nedenidir.

Görünüm ve yüzey tedavisi için özet:

İçinde Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Görünüm için karşılaştırma:

• Paslanmaz Çelik, daha fazla geliştirilebilen doğal olarak çekici ve korozyona dayanıklı bir kaplama sunar..
• Karbon çeliği hem estetik hem de korozyon koruması için yüzey tedavileri gerektirir.

4. Korozyon direnci karşılaştırması: Karbon Çelik ve Paslanmaz Çelik (Derinlemesine)

Korozyon direncindeki fark, Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Daha ayrıntılı bir incelemeyi garanti etme kararı.

4.1 Temel korozyon mekanizması

Korozyon, malzemelerin kademeli olarak yok edilmesidir (genellikle metaller) çevreleriyle kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyon.

Çelik gibi demir bazlı alaşımlar için, En yaygın form paslanıyor.

• Karbon çeliğinin korozyonu (Paslanma):
  Karbon çeliği hem oksijen hem de nem içeren bir ortama maruz kaldığında (Havada nem bile), yüzeyinde elektrokimyasal bir hücre oluşur.
  1. Anodik reaksiyon: Ütü (Fe) Atomlar elektronları kaybeder (oksitlemek) Demir iyonları olmak (Fe²⁺):
     FE → FE²⁺ + 2E⁻
  2. Katodik reaksiyon: Oksijen (O₂) ve su (H₂o) Yüzeyde bu elektronları kabul edin (azaltmak):
     O₂ + 2H₂o + 4E → 4OH⁻ (nötr veya alkalin koşullarda)
     veya o₂ + 4H⁺ + 4E⁻ → 2h₂o (asidik koşullarda)
  3. Pas oluşumu: Demir iyonları (Fe²⁺) sonra hidroksit iyonları ile reaksiyona girin (Oh⁻) ve çeşitli hidratlı demir oksitler oluşturmak için oksijen ile, toplu olarak pas olarak bilinir. Yaygın bir form ferrik hidroksittir, Fe(AH)₃, ki bu daha sonra fe₂o₃ · nh₂o'ya dehidrat.
     Fe²⁺ + 2Oh⁻ → fe(AH)₂ (demir hidroksit)
     4Fe(AH)₂ + O₂ + 2HUIT → 4FE(AH)₃ (ferrik hidroksit - pas)
     Karbon çeliğinde oluşan pas tabakası tipik olarak:

• Gözenekli: Nem ve oksijenin altta yatan metale nüfuz etmesini sağlar.
• Yapışmayan/lapa: Kolayca ayrılabilir, taze metalin daha fazla korozyona maruz kalması.
• Hacimli: Rust, orijinal demirden daha büyük bir hacmi kaplar, kısıtlı yapılarda stres ve hasara neden olabilir.

Böylece, Metal korunmadıkça, karbon çeliğinde korozyon kendi kendini tanıtan bir işlemdir.

4.2 Karbon çeliği için korozyon karşıtı önlemler

Korozyona duyarlılığı nedeniyle, Karbon çeliği neredeyse her zaman nem ve oksijenli ortamlarda kullanıldığında koruyucu önlemler gerektirir.

Ortak stratejiler içerir:

1. Koruyucu kaplamalar: Çelik ve aşındırıcı ortam arasında fiziksel bir bariyer yaratmak.
   • Boyalar ve organik kaplamalar: Bir bariyer sağlayın ve ayrıca korozyon inhibitörleri içerebilir. İyi yapışma için uygun yüzey hazırlığı gerektirir. Hasar ve hava koşullarına tabi, yeniden uygulama gerektiren.
   • Metalik kaplamalar:
     • Galvanizleme: Çinko ile kaplama (Sıcak daldırma galvanizleme veya elektrogalvanizasyon). Çinko demirden daha reaktiftir, Böylece tercihen aşındırır (kurban koruması veya katodik koruma) Kaplama çizilmiş olsa bile.
     • Kaplama: Krom gibi metallerle kaplama, nikel, kalay, veya kadmiyum. Bazıları bariyer koruması sunuyor, diğerleri (Nikel üzerinde krom gibi) Dekoratif ve aşınmaya dayanıklı bir yüzey sağlayın.
   • Dönüşüm kaplamaları: Fosfat veya siyah oksit kaplama gibi kimyasal tedaviler, ince yaratan, Hafif korozyon direnci sunan ve boya yapışmasını iyileştiren yapıştırılmış tabaka.
2. Alaşım (Alçak alaşım çelikler): Bakır gibi küçük öğeler eklemeleri, krom, nikel, ve fosfor, daha yapışkan bir pas katmanı oluşturarak atmosferik korozyon direncini biraz iyileştirebilir (örneğin, Cor-Ten® gibi “ayrışma çelikleri”). Fakat, Bunlar hala paslanmaz çeliklerle karşılaştırılamaz.
3. Katodik koruma: Karbon çelik yapısını elektrokimyasal bir hücrenin katotu yapmak.
   • Kurban anot: Daha reaktif bir metal takmak (çinko gibi, magnezyum, veya alüminyum) çelik yerine aşındıran.
   • Etkilenen Akım: Çeliği bir katot olmaya zorlamak için harici bir DC akımı uygulamak.
     Boru hatları gibi büyük yapılar için kullanılır, gemi gövdeleri, ve depolama tankları.
4. Çevre kontrolü: Daha az aşındırıcı hale getirmek için çevreyi değiştirmek, örneğin, nemlendirme, Kapalı sistemlerde korozyon inhibitörlerinin kullanılması.

Bu önlemler, karbon çeliği kullanmanın maliyetine ve karmaşıklığına katkıda bulunur, ancak genellikle kabul edilebilir hizmet ömrü elde etmek için gereklidir..

4.3 Paslanmaz çeliğin "kendini iyileştiren" pasif oksit filmi

Oluşum:

Paslanmaz çelik (≥10.5 CR) İnce oluşturur, kararlı krom oksit (Cr₂o₃) Oksijene maruz kaldığında katman (hava veya su):
2CR + 3/2 O₂ → cr₂o₃
Bu pasif film sadece 1-5 nanometre kalınlığında ancak yüzeye sıkıca yapışır ve daha fazla korozyonu önler.

Anahtar Özellikler:

• Bariyer koruması: Aşındırıcı elemanların metale ulaşmasını engeller.
• Kimyasal olarak kararlı: Cr₂o₃ çoğu ortamda saldırıya direnir.
• Kendi kendini iyileştirme: Çizilirse, Katman oksijen varlığında anında reformlar.
• Şeffaf: O kadar ince ki çeliğin metalik parlaklığı görünür kalıyor.

Pasifliği artıran faktörler:

• Krom: Daha fazla cr = daha güçlü film.
• Molibden (Ay): Klorürlere karşı direnci geliştirir (örneğin, içinde 316).
• Nikel (İçinde): Östeniti stabilize eder ve asitlerde korozyon direncini arttırır.
• Temiz Yüzey: Düz, Kirletici içermeyen yüzeyler daha iyi pasifleşir.

Sınırlamalar - Pasif katman başarısız olduğunda:

• Klorür saldırısı: Çukur ve çatlak korozyonuna yol açar.
• Asitlerin Azaltılması: Pasif katmanı çözebilir.
• Oksijen eksikliği: Oksijen yok = pasivasyon yok.
• Duyarlılık: Yanlış ısı işlemi, tahıl sınırlarında krom tükenmesine neden olur; düşük karbonlu veya stabilize edilmiş derecelerle hafifletilmiş (örneğin, 304L, 316L).

Çözüm:

Dürüst olmasa da, Paslanmaz Steel’in Kendi Kendini İyileştirici Pasif Film, Düşük bakım gerektiren korozyon direnci-karbon çeliğine göre en büyük avantajlarından biri.

5. Karbon Çelik ve Paslanmaz Çelik: İşleme ve İmalat

Kimyasal bileşim ve mikro yapıdaki farklılıklar Karbon çeliği vs paslanmaz çelik ayrıca ortak işleme ve üretim operasyonları sırasında davranışlarında değişikliklere yol açar.

5.1 Kesme, Şekillendirme, ve kaynak

Bunlar temel imalat süreçleridir, ve çelik tipi seçimi onları önemli ölçüde etkiler.

Kesme:

• Karbon Çelik:
  • Düşük karbonlu çeliklerin çeşitli yöntemler kullanılarak kesilmesi genellikle kolaydır: kesme, kesme, plazma kesme, oksi yakıt kesimi (alev kesimi), ve lazer kesimi.
  • Karbon içeriği arttıkça orta ve yüksek karbonlu çeliklerin kesilmesi zorlaşır. Oxy-yakıt kesimi hala etkilidir, ancak çatlamayı önlemek için daha yüksek karbon derecelerinin daha kalın bölümleri için ön ısıtma gerekebilir. İşleme (kesme, frezeleme) Daha sert takım malzemeleri ve daha yavaş hızlar gerektirir.
• Paslanmaz çelik:
  • Östenitik paslanmaz çelikler (örneğin, 304, 316) Karbon çeliğine kıyasla yüksek iş sertleştirme oranları ve düşük termal iletkenlikleri ile bilinir. Bu onları makineye daha zor hale getirebilir (kesmek, delmek, değirmen). Keskin aletler gerektirirler, Rijit Kurulumlar, daha yavaş hızlar, Yüksek yemler, ve takım aşınmasını ve iş parçasının sertleşmesini önlemek için iyi yağlama/soğutma. Plazma kesme ve lazer kesimi etkilidir. Tipik olarak oksi-yakıt yöntemleriyle kesilmezler, çünkü krom oksit işlem için gereken oksidasyonu önler.
  • Ferritik paslanmaz çeliklerin makinesinin östenitiklerden daha kolay olduğu genellikle daha kolaydır, düşük karbonlu çeliğe daha yakın davranışlarla, Ama biraz “sakız” olabilir.
  • Tavlanmış durumundaki martensitik paslanmaz çelikler işlenebilir, Ama zor olabilir. Sertleşmiş durumlarında, İşlenmesi çok zordur ve genellikle öğütmeyi gerektirir.
  • Dubleks paslanmaz çelikler hızla yüksek mukavemete ve işten korunmaya sahiptir, onları östenitiklerden daha zor hale getirmek. Güçlü takımlar ve optimize edilmiş parametreler gerektirirler.

Şekillendirme (Bükülme, Çizim, Damgalama):

• Karbon Çelik:
  • Düşük karbonlu çelikler, mükemmel süneklikleri ve düşük akma mukavemetleri nedeniyle oldukça şekillenebilir. Çatlamadan önemli plastik deformasyona uğrayabilirler.
  • Orta ve yüksek karbonlu çelikler biçimlendirilebilirliği azaltmıştır. Sıklıkla oluşturmak daha fazla güç gerektirir, daha büyük viraj yarıçapı, ve yüksek sıcaklıklarda veya tavlanmış durumda yapılması gerekebilir.
• Paslanmaz çelik:
  • Östenitik paslanmaz çelikler, yüksek süneklikleri ve iyi uzamaları nedeniyle çok şekillenebilir, İşten korunma eğilimlerine rağmen. Oluşturulan parçanın gücünü arttırdığı için, bazı şekillendirme işlemlerinde gerçekten yararlı olabilir.. Fakat, Ayrıca, düşük karbonlu çeliğe kıyasla daha yüksek şekillendirme kuvvetlerine ihtiyaç duyulabileceği anlamına gelir, Ve fahişe daha belirgin olabilir.
  • Ferritik paslanmaz çelikler genellikle iyi biçimlendirilebilirliğe sahiptir, düşük karbonlu çeliğe benzer veya biraz daha az, ancak östenitiklere kıyasla daha düşük süneklikleri ile sınırlı olabilir.
  • Martensitik paslanmaz çelikler zayıf biçimlendirebilir, özellikle sertleştirilmiş durumda. Biçim genellikle tavlanmış durumda yapılır.
  • Dubleks paslanmaz çelikler, östenitiklerden daha yüksek mukavemet ve daha düşük sünekliğe sahiptir, onları oluşturmayı zorlaştırıyor. Daha yüksek şekillendirme kuvvetleri ve bükülme yarıçaplarına dikkat ederler.

Kaynak:

Genel imalat: İçinde Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Genel imalat için karşılaştırma, Düşük karbonlu çelik, genellikle en kolay ve en ucuzdur. Östenitik paslanmaz çelikler, oluşturulabilir ve kaynaklanabilirken, İş sertleştirme gibi benzersiz zorluklar sunar ve farklı teknikler ve sarf malzemeleri gerektirir.

5.2 Isı işlem süreci

Isıl işlem, mikro yapılarını değiştirmek ve istenen mekanik özellikleri elde etmek için metallerin kontrollü ısıtılmasını ve soğutulmasını içerir..

Karbon Çelik:

Karbon çelikler, özellikle orta ve yüksek karbonlu notlar, çeşitli ısı tedavilerine oldukça duyarlıdır:

• Tavlama: Çeliği yumuşatmak için ısıtma ve yavaş soğutma, Sünekliği ve işlenebilirliği artırmak, ve iç stresleri hafifletin.
• Normalleştirme: Tahıl yapısını geliştirmek ve özelliklerin tekdüzeliğini artırmak için kritik sıcaklık ve hava soğutmasının üzerinde ısıtma.
• Sertleşme (Söndürme): Oustenitize edici sıcaklığa ısıtma ve daha sonra hızla soğutma (söndürme) suda, yağ, veya östeniti martensite dönüştürmek için hava, Çok sert ve kırılgan bir aşama. Yalnızca yeterli karbon içeriğine sahip çelikler (tipik olarak >0.3%) söndürerek önemli ölçüde sertleştirilebilir.
• Temperleme: Söndürülmüş bir yeniden ısıtma (sertleştirilmiş) Kritik aralığın altındaki belirli bir sıcaklığa çelik, Bir Süre Tutmak, Ve sonra soğutma. Bu kırılganlığı azaltır, stresleri hafifletir, ve sertliği iyileştirir, genellikle sertlik ve güçte bir miktar azalma ile. Nihai özellikler tavlama sıcaklığı ile kontrol edilir.
• Yüzey Sertleştirme (Karbürleme, Nitriding, vesaire.): Bir sert yaratmak için karbon veya azot düşük karbonlu çelik parçaların yüzeyine yayan yüzey sertleştirme tedavileri, Zorlu bir çekirdeği korurken aşınmaya dayanıklı dış kasa.

Paslanmaz çelik:

Isıl işlem yanıtları farklı paslanmaz çelik türleri arasında önemli ölçüde farklılık gösterir:

• Östenitik paslanmaz çelikler: Isı işlemiyle sertleştirilemez (söndürme ve temperleme) Çünkü östenitik yapıları kararlı.
  • Tavlama (Çözüm tavlama): Yüksek sıcaklığa ısıtma (örneğin, 1000-1150° C veya 1850-2100 ° F) ardından hızlı soğutma (Daha kalın bölümler için su söndürme) Çökelmiş karbürleri çözmek ve tamamen östenitik bir yapı sağlamak. Bu malzemeyi yumuşatır, stresleri soğuk çalışmadan kurtarır, ve korozyon direncini en üst düzeye çıkarır.
  • Stres Giderici: Daha düşük sıcaklıklarda yapılabilir, ancak L veya stabilize olmayan derecelerde duyarlılaşmayı önlemek için özen gerekir.
• Ferritik paslanmaz çelikler: Genellikle ısıl işlem ile sertleşemez. Sünekliği artırmak ve stresleri hafifletmek için tipik olarak tavlanırlar. Bazı sıcaklık aralıklarında tutulursa bazı dereceler kucaklamadan muzdarip olabilir.
• Martensitik paslanmaz çelikler: Özellikle ısıl işlem ile sertleştirilecek şekilde tasarlanmıştır. Süreç içerir:
  • Fiil: Östenit oluşturmak için yüksek bir sıcaklığa ısıtma.
  • Söndürme: Hızlı Soğutma (Yağ veya havada, Sınıfa bağlı olarak) Östeniti martensite dönüştürmek için.
  • Temperleme: İstenen sertlik dengesini elde etmek için belirli bir sıcaklığa yeniden ısıtma, kuvvet, ve dayanıklılık.
• Dubleks paslanmaz çelikler: Tipik olarak çözeltiden kaynaklanan ve söndürülmüş durumda sağlanır. Tavlama Tedavisi (örneğin, 1020-1100° C veya 1870-2010 ° F) Doğru ferrit-austenit faz dengesini elde etmek ve zararlı intermetalik fazları çözmek için kritik öneme sahiptir..
• Yağdıran yağış (PH) Paslanmaz Çelikler: İki aşamalı bir ısı işlemine uğramış:
  • Çözüm tedavisi (Tavlama): Östenitik tavlamaya benzer, Alaşım elemanlarını katı çözüme koymak için.
  • Yaşlanma (Yağış Sertleşmesi): Orta derecede bir sıcaklığa yeniden ısıtma (örneğin, 480-620° C veya 900-1150 ° F) ince interetalik parçacıkların çökelmesine izin vermek için belirli bir süre için, Güç ve sertlik büyük ölçüde artan.

bu Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Karşılaştırma, birçok karbon çeliklerinin son özellikleri için söndürme ve temperlenmeye büyük ölçüde güvendiğini ortaya koymaktadır., Paslanmaz çelikler için ısı işlemi yaklaşımları çok daha çeşitlidir, belirli mikroyapısal türlerine göre uyarlanmış.

6. Karbon Çelik ve Paslanmaz Çelik: Uygulama Alanları

Farklı özellikleri Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Doğal olarak farklı uygulama alanlarında tercih edilmesine yönlendirin. Seçim performans gereksinimlerine göre yönlendirilir, çevresel koşullar, uzun ömürlü beklentiler, ve maliyet.

6.1 Paslanmaz çeliğin uygulama alanları

Paslanmaz çeliğin birincil avantajı - korozyon direnci - estetik çekiciliği ile ilgili, hijyenik özellikler, ve birçok sınıfta iyi güç, Çok çeşitli zorlu uygulamalar için uygun hale getirir:

Gıda işleme ve mutfak:

• Teçhizat: Tanklar, kıvrık, borular, konveyörler, Yiyecek ve içecek tesislerinde hazırlık yüzeyleri (tipik olarak 304L, 316L hijyen ve korozyon direnci için).
• Tencere ve çatal bıçak takımı: Tencere, tava, bıçaklar, çatallar, kaşık (Gibi çeşitli notlar 304, 410, 420, 440C).
• Mutfak aletleri: Lavabolar, bulaşık makinesi iç mekanları, buzdolabı kapıları, fırınlar.

Tıbbi ve ilaç:

• Cerrahi aletler: Neşter, forseps, kelepçeler (Martensitik notlar gibi 420, 440C sertlik ve keskinlik için; 316L gibi bazı okstenitikler).
• Tıbbi İmplantlar: Ortak Değiştirmeler (kalçalar, dizler), kemik vidaları, diş implantları (316lvm gibi biyouyumlu notlar, Titanyum da yaygındır).
• Farmasötik ekipman: Gemiler, borular, ve korozif temizlik maddelerine karşı yüksek saflık ve direnç gerektiren bileşenler.

Kimyasal ve petrokimya endüstrileri:

• Tanklar, Gemiler, ve reaktörler: Aşındırıcı kimyasalların depolanması ve işlenmesi için (316L, dubleks çelikler, daha yüksek alaşımlı oustenitics).
• Boru Sistemleri: Aşındırıcı sıvıların taşınması.
• Isı eşanjörleri: Korozyon direnci ve termal transferin gerekli olduğu yerlerde.

Mimarlık ve İnşaat:

• Dış kaplama ve cepheler: Dayanıklılık ve estetik çekicilik için (örneğin, 304, 316).
• Çatı kaplama ve yanıp sönen: Uzun ömürlü ve korozyona dayanıklı.
• Küpeşte, Korkuluklar, ve dekoratif trim: Modern görünüm ve düşük bakım.
• Yapısal Bileşenler: Aşındırıcı ortamlarda veya yüksek mukavemetin gerektiği yerlerde (dubleks çelikler, Bazı östenitik bölümler).
• Beton takviye (İnşaat demiri): Yüksek aşındırıcı ortamlarda yapılar için paslanmaz çelik inşaat demiri (örneğin, Kıyı bölgelerinde köprüler) Pas genişlemesi nedeniyle beton serpilmesini önlemek için.

Otomotiv ve ulaşım:

• Egzoz sistemleri: Katalitik konvertör kabukları, susturucular, kuyruk borusu (Ferritik notlar gibi 409, 439; daha yüksek performans için bazı okstenitikler).
• Yakıt tankları ve çizgileri: Korozyon direnci için.
• Krim ve dekoratif parçalar.
• Otobüslerde ve trenlerde yapısal bileşenler.

Havacılık:

• Yüksek mukavemetli bileşenler: Motor parçaları, iniş takımı bileşenleri, bağlantı elemanları (Ph paslanmaz çelikler, bazı martensitik notlar).
• Hidrolik boru ve yakıt hatları.

Deniz Ortamları:

• Tekne bağlantı parçaları: Kramponlar, korkuluklar, pervaneler, miller (316L, Üstün klorür direnci için dubleks çelikler).
• Açık deniz petrol ve gaz platformları: Boru, yapısal bileşenler.

Güç Üretimi:

• Türbinli bıçaklar: (Martensitik ve pH dereceleri).
• Isı değiştirici boru, Kondens tüpü.
• Nükleer santral bileşenleri.

Kağıt Hamuru ve Kağıt Endüstrisi:

Aşındırıcı ağartma kimyasallarına maruz kalan ekipman.

6.2 Karbon çeliğinin uygulama alanları

Karbon çeliği, İyi mekanik özellikleri nedeniyle, Isıl işleme yoluyla çok yönlülük, Mükemmel biçimlendirilebilirlik (Düşük karbonlu notlar için), ve önemli ölçüde daha düşük maliyet, Aşırı korozyon direncinin birincil endişe olmadığı veya yeterince korunabileceği çok sayıda uygulama için işgücü malzemesi olarak kalır..

İnşaat ve Altyapı:

• Yapısal şekiller: I-kirişler, Ha-kiriş, kanallar, Bina çerçeveleri için açılar, köprüler, ve diğer yapılar (Tipik olarak düşük ila orta karbonlu çelikler).
• Takviye çubukları (İnşaat demiri): Somut yapılar için (Paslanmaz zorlu ortamlarda kullanılıyor olsa da).
• Boru: Su için, gaz, ve yağ iletimi (örneğin, API 5L notları).
• Sayfa kazık ve temel kazıklar.
• Çatı kaplama ve siding (Genellikle kaplanmış): Galvanizli veya boyalı çelik tabakalar.

Otomotiv Endüstrisi:

• Araba gövdeleri ve şasi: Damgalı paneller, çerçeveler (Çeşitli düşük ve orta karbonlu çelikler, yüksek güçlü düşük alaşım dahil (HSLA) Mikroaloylama ile bir tür karbon çeliği olan çelikler).
• Motor bileşenleri: Krank milleri, bağlantı çubukları, eksantrik milleri (orta karbonlu, dövme çelikler).
• Dişliler ve şaftlar: (Orta ila yüksek karbonlu çelikler, Genellikle kasa sertleştirilmiş veya sertleştirilmiş).
• Bağlantı elemanları: Cıvatalar, fındık, vidalar.

Makine ve Ekipman:

• Makine çerçeveleri ve tabanları.
• Vites, Şaftlar, Kaplılar, Rulmanlar (Genellikle özel karbon veya alaşım çelikler).
• Aletler: El aletleri (çekiçlik, Anahtarlar-orta karbon), kesme aletleri (matkaplar, Keskin-Yüksek karbon).
• Tarım ekipmanı: Pulluk, zımpara, yapısal bileşenler.

Enerji Sektörü:

• Boru hatları: Petrol ve gaz taşımacılığı için (belirtildiği gibi).
• Depolama tankları: Petrol için, gaz, ve su (genellikle iç kaplamalar veya katodik koruma ile).
• Matkap boruları ve muhafazalar.

Demiryolu taşımacılığı:

• Demiryolu Pistleri (Raylar): Yüksek karbonlu, aşınmaya dayanıklı çelik.
• Tekerlekler ve akslar.
• Yük araba gövdeleri.

Gemi yapımı (Gövde yapıları):

• Paslanmaz bağlantı parçaları için kullanılırken, Çoğu büyük ticari geminin ana gövde yapıları karbon çeliğinden yapılır (A Sınıfı gibi çeşitli deniz çeliği dereceleri, AH36, D36) Maliyet ve kaynaklanabilirlik nedeniyle, kapsamlı korozyon koruma sistemleri ile.

Üretim araçları ve kalıpları:

• Yüksek karbonlu çelikler (Alet Çelikleri, düz karbon veya alaşımlı olabilir) yumruklar için kullanılır, ölür, kalıplar, ve yüksek seviyelere sertleşme yetenekleri nedeniyle aletleri kesme.

bu Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Uygulama karşılaştırması, karbon çeliğinin maliyet ve gücün birincil itici gücü olduğu ve korozyonun yönetilebileceğini göstermektedir., sırasında paslanmaz çelik korozyon direncinin, hijyen, veya spesifik estetik/yüksek sıcaklık özellikleri kritiktir.

7. Maliyet analizi ve ekonomi: Karbon Çelik ve Paslanmaz Çelik

Ekonomik yön, Karbon çeliği vs paslanmaz çelik karar verme süreci. Bu sadece ilk malzeme maliyetini değil, aynı zamanda işlemeyi de içerir, Bakım, ve yaşam döngüsü maliyetleri.

7.1 Hammadde maliyetlerinin karşılaştırılması

Karbon Çelik:

Genel olarak, Karbon çeliğinin önemli ölçüde daha düşük olduğu İlk Satın Alma Fiyatı Birim ağırlık başına (örneğin, pound başına veya kilogram başına) Paslanmaz çelik ile karşılaştırıldığında. Bu öncelikle:

• Bol hammadde: Demir ve karbon hazırdır ve nispeten ucuzdur.
• Daha basit alaşım: Krom gibi pahalı alaşım elemanları gerektirmez, nikel, veya büyük miktarlarda molibden.
• Olgun üretim süreçleri: Karbon çeliği üretimi, son derece optimize edilmiş ve büyük ölçekli bir süreçtir.

Paslanmaz çelik:

Paslanmaz çelik, doğası gereği daha pahalıdır.:

• Alaşım elemanlarının maliyeti: Birincil maliyet sürücüleri, “paslanmaz” özelliklerini sağlayan alaşımlı öğelerdir:
  • Krom (CR): Minimum 10.5%, Genellikle çok daha yüksek.
  • Nikel (İçinde): Östenitik notlarda önemli bir bileşen (beğenmek 304, 316), Ve nikel, değişken piyasa fiyatlarına sahip nispeten pahalı bir metaldir.
  • Molibden (Ay): Geliştirilmiş korozyon direnci için eklendi (örneğin, içinde 316), Ve aynı zamanda pahalı bir unsur.
  • Titanyum gibi diğer unsurlar, niyobyum, vesaire., Ayrıca maliyeti de ekleyin.
• Daha karmaşık üretim: Paslanmaz çelik için üretim işlemleri, eritme dahil, rafine etme (örneğin, Argon oksijen dekarbürizasyonu - AOD), ve kesin kompozisyonları kontrol etmek, Karbon çeliğinden daha karmaşık ve enerji yoğun olabilir.

7.2 İşleme ve Bakım Maliyetleri

İlk maddi maliyet ekonomik denklemin sadece bir parçasıdır.

İşleme Maliyetleri (İmalat):

• Karbon Çelik:
  • İşleme: Genellikle daha kolay ve daha hızlı, daha düşük takım maliyetlerine ve emek süresine yol açar.
  • Kaynak: Düşük karbonlu çelik, daha ucuz sarf malzemeleri ve daha basit prosedürlerle kaynak yapmak kolaydır. Yüksek karbon çelikler daha özel olarak gerektirir (ve pahalı) kaynak prosedürleri.
  • Şekillendirme: Düşük karbonlu çelik, düşük kuvvetlerle kolayca oluşur.
• Paslanmaz çelik:
  • İşleme: Daha zor olabilir, özellikle östenitik ve dubleks notlar, İş sertleştirme ve düşük termal iletkenlik nedeniyle. Bu genellikle daha yavaş işleme hızlarına yol açar, Artan takım aşınması, ve daha yüksek işçilik maliyetleri.
  • Kaynak: Özel dolgu metalleri gerektirir, Genellikle daha yetenekli kaynakçı, ve ısı girişinin dikkatli kontrolü. Gaz koruması (örneğin, Tig için Argon) gerekli.
  • Şekillendirme: Östenitik notlar oluşturulabilir, ancak sertleşme nedeniyle daha yüksek kuvvetler gerektirir. Diğer notlar daha zor olabilir.
    Etraflı, Paslanmaz çelik bileşenler için imalat maliyetleri genellikle aynı karbon çelik bileşenlerinden daha yüksektir..

Bakım maliyetleri:

Burası burada Karbon çeliği vs paslanmaz çelik karşılaştırma genellikle uzun vadede paslanmaz çelik lehine ipuçları, özellikle aşındırıcı ortamlarda.

• Karbon Çelik:
  • Başlangıç ​​koruyucu kaplama gerektirir (tablo, galvanizleme).
  • Bu kaplamaların sınırlı bir ömrü vardır ve periyodik muayene gerektirir, tamirat, ve korozyonu önlemek için bileşenin hizmet ömrü boyunca yeniden uygulanması. Bu emeği içerir, malzemeler, ve potansiyel olarak kesinti süresi.
  • Korozyon yeterince yönetilmezse, Yapısal bütünlük tehlikeye girebilir, maliyetli onarımlara veya değiştirmeye yol açar.
• Paslanmaz çelik:
  • Genellikle doğal pasif tabakası nedeniyle korozyon koruması için minimum bakım gerektirir.
  • Görünüşü korumak için, özellikle yüzey yatakları olan ortamlarda, Periyodik temizlik gerekebilir - ancak genellikle karbon çeliğini yeniden kapatmaktan daha az ve daha az yoğun bir şekilde.
  • Pasif filmin “kendini iyileştiren” doğası, küçük çiziklerin genellikle korozyon direncinden ödün vermediği anlamına gelir.

Bakımdaki bu önemli azalma, paslanmaz çelik ile önemli uzun vadeli maliyet tasarrufuna yol açabilir.

7.3 Yaşam döngüsü maliyeti (LCC) ve geri dönüşüm

Gerçek bir ekonomik karşılaştırma, malzemenin tüm yaşam döngüsünü dikkate almalıdır.

Yaşam döngüsü maliyeti (LCC):

LCC analizi içerir:

1. İlk Malzeme Maliyeti
2. İmalat ve kurulum maliyetleri
3. İşletme maliyetleri (Malzeme ile ilgili varsa)
4. Amaçlanan hizmet ömrü boyunca bakım ve onarım maliyetleri
5. Hayatın sonunda bertaraf veya geri dönüşüm değeri

LCC düşünüldüğünde, Paslanmaz çelik, uygulamalarda genellikle karbon çeliğinden daha ekonomik olabilir.:

• Çevre aşındırıcı.
• Bakım erişimi zor veya pahalıdır.
• Bakım için kesinti süresi kabul edilemez.
• Uzun bir hizmet ömrü gerekli.
• Paslanmaz çeliğin estetik değeri ve temizliği önemlidir.
  Paslanmaz çeliğin daha yüksek başlangıç ​​maliyeti, daha düşük bakım masrafları ve daha uzun bir, Daha güvenilir hizmet ömrü.

Geri dönüşüm:

Hem karbon çelik hem de paslanmaz çelik, oldukça geri dönüştürülebilir malzemelerdir, önemli bir çevresel ve ekonomik avantaj.

• Karbon Çelik: Yaygın olarak geri dönüştürülmüş. Çelik hurda, yeni çelik üretiminde önemli bir bileşendir.
• Paslanmaz çelik: Ayrıca son derece geri dönüştürülebilir. Alaşım elemanları (krom, nikel, molibden) Paslanmaz çelik hurda değerlidir ve yeni paslanmaz çelik veya diğer alaşımların üretiminde geri kazanılabilir ve yeniden kullanılabilir. Bu, birincil üretime kıyasla bakire kaynakları korumaya ve enerji tüketimini azaltmaya yardımcı olur. Paslanmaz çelik hurdasının daha yüksek içsel değeri, genellikle karbon çelik hurdasından daha iyi bir fiyat verdiği anlamına gelir.

Geri dönüştürülebilirlik, servis ömrü sonunda artık bir değer sağlayarak her iki malzemenin LCC'sine olumlu katkıda bulunur.

8. Malzeme Seçimi Kılavuzu: Karbon Çelik ve Paslanmaz Çelik

Aralarında Seçim Karbon çeliği vs paslanmaz çelik sistematik bir yaklaşım gerektirir, Başvurunun özel talepleri ve her bir materyalin özellikleri göz önüne alındığında.

Bu bölüm, bu seçim sürecinde gezinmeye yardımcı olacak bir kılavuz sunmaktadır..

8.1 Fonksiyonel Gereksinimler Analizi

İlk adım, bileşenin veya yapının işlevsel gereksinimlerini açıkça tanımlamaktır.:

Mekanik yükler ve gerilmeler:

Beklenen gerilme nedir, sıkıştırıcı, kırpmak, bükme, veya burulma yükleri?

Yükleme statik mi yoksa dinamik mi (tükenmişlik)?

Beklenen etki yükleri?

Rehberlik:

Mühendisler, martensitik gibi ısı ile tedavi edilen yüksek karbonlu çelik veya yüksek mukavemetli paslanmaz çelikleri seçebilir, PH, veya çok yüksek güce ihtiyaç duyduklarında dubleks notlar.

Orta yüklerle genel yapısal amaçlar için, Orta karbonlu çelik veya yaygın paslanmaz çelik kaliteler 304/316 (Özellikle soğuk işlenmişse) veya 6061-T6 yeterli olabilir.

Yüksek tokluk ve etki direnci kritikse, özellikle düşük sıcaklıklarda, Östenitik paslanmaz çelikler üstündür.

Düşük karbonlu çelikler de zor.

Çalışma sıcaklığı:

Bileşen ortamda çalışacak mı, yükseltilmiş, veya kriyojenik sıcaklıklar?

Rehberlik:

Östenitik paslanmaz çelikler, kriyojenik sıcaklıklarda iyi mukavemet ve mükemmel tokluk sağlar.

Bazı paslanmaz çelik dereceler (örneğin, 304H, 310, 321) Yüksek sıcaklıklarda iyi bir sürünme direnci ve mukavemet sağlayın.

Karbon çelikler düşük sıcaklıklarda tokluğu kaybedebilir (DBTT) ve çok yüksek sıcaklıklarda güç (sürünmek).

Yüksek sıcaklık hizmeti için spesifik alaşımlı karbon çelikler kullanılır (örneğin, kazan tüpleri).

Aşınma ve aşınma direnci:

Bileşen kaymaya maruz kalacak mı, ovma, veya aşındırıcı parçacıklar?

Rehberlik:

Yüksek aşınma direnci için, Birçoğu 440C gibi ısıl işlem görmüş yüksek karbonlu çelik veya sertleştirilmiş martensitik paslanmaz çelik.

Östenitik paslanmaz çelikler kolayca safra yapabilir; Aşınma endişesi ise yüzey tedavilerini veya daha zor notları göz önünde bulundurun.

Biçimlendirilebilirlik ve Kaynaklanabilirlik Gereksinimleri:

Tasarım, kapsamlı biçimlendirme gerektiren karmaşık şekiller içeriyor mu??

Bileşen kaynaklanacak mı?

Rehberlik:

Yüksek biçimlendirilebilirlik için, düşük karbonlu çelik veya tavlanmış östenitik paslanmaz çelik (304-O gibi) mükemmel.

Kaynak imalatın önemli bir parçasıysa, Düşük karbonlu çelik ve östenitik paslanmaz çeliklerin kaynaklanması genellikle daha yüksek karbon çeliklerden veya martensitik paslanmaz çeliklerden daha kolaydır.

Belirli notların kaynaklanabilirliğini düşünün.

8.2 Çevre ve Güvenlik Hususları

Hizmet ortamı ve güvenlik açısından herhangi bir kritik yönü çok önemlidir:

Aşındırıcı ortam:

Çevrenin doğası nedir (örneğin, atmosferik, tatlı su, tuzlu su, kimyasal maruziyet)?

Rehberlik:

Paslanmaz çelik genellikle varsayılan seçim haline gelir.

Hafif atmosferik: İyi kaplamalı karbon çeliği yeterli olabilir. 304 Daha uzun ömürlü SS.

Deniz/klorür: 316 SS, dubleks SS, veya daha yüksek alaşımlar. Karbon çeliği sağlam ve sürekli koruma gerektirir.

Kimyasal: Spesifik Paslanmaz Çelik Sınıfları (veya diğer özel alaşımlar) Kimyasal'a göre uyarlanmış.

Hijyen gereksinimleri:

Gıda işlemesinde uygulama mı, tıbbi, veya temizlik ve reaktivitenin gerekli olduğu farmasötik endüstriler?

Rehberlik:

Çoğu, pürüzsüz olarak paslanmaz çeliği - özellikle 304L ve 316L gibi östenitik kaliteleri tercih eder, gözeneksiz yüzey, Kolay temizlik, ve kontaminasyonu önleyen korozyon direnci.

Estetik gereksinimler:

Bileşenin görsel görünümü önemli mi?

Rehberlik:

Paslanmaz çelik, çok çeşitli çekici ve dayanıklı kaplamalar sunar.

Karbon çeliği estetik için boyama veya kaplama gerektirir.

Manyetik Özellikler:

Uygulama manyetik olmayan bir materyal gerektiriyor mu, veya manyetizma kabul edilebilir/arzu edilir mi??

Rehberlik:

Karbon çeliği her zaman manyetiktir.

Östenitik paslanmaz çelik (tavlanmış) Magnetik değil.

Ferritik, martensitik, ve dubleks paslanmaz çelikler manyetiktir.

Güvenlik Kritikliği:

Maddi başarısızlığın sonuçları nelerdir (örneğin, ekonomik kayıp, çevre hasarı, incinme, Hayat kaybı)?

Rehberlik:

Güvenlik açısından kritik uygulamalar için, Mühendisler genellikle daha muhafazakar bir yaklaşım benimser, Genellikle hizmet ortamında daha yüksek güvenilirlik ve öngörülebilirlik sunan daha pahalı malzemeler seçmek.

Korozyon karbon çeliği için bir başarısızlık riski ise, bu belirli paslanmaz çelik kalitelere doğru eğilebilir.

8.3 Kapsamlı karar matrisi: Karbon Çelik ve Paslanmaz Çelik

Bir karar matrisi, seçenekleri sistematik olarak karşılaştırmaya yardımcı olabilir.

Aşağıdaki puanlar genel (1 = Fakir, 5 = Mükemmel); Her ailedeki belirli notlar bunları daha da geliştirin.

Basitleştirilmiş Karar Matrisi - Karbon Çeliği Vs Paslanmaz Çelik (Genel karşılaştırma)

Doğru seçimi yapmak Karbon çeliği vs paslanmaz çelik İkilem, maddi bilimi anlamanın bir karışımını gerektirir, Uygulama Talepleri, ve ekonomik gerçekler.

9. SSS: Karbon Çelik ve Paslanmaz Çelik

Çeyrek: Karbon çeliği ve paslanmaz çelik arasındaki temel fark nedir?

A: Temel fark krom içeriğidir - Salınsız çelik en azından 10.5%, korozyona direnen koruyucu bir oksit tabakasının oluşturulması, Karbon çeliği bundan yoksun olsa da ve koruma olmadan paslanır.

Çubuk: Paslanmaz çelik her zaman karbon çeliğinden daha iyidir?

A: Paslanmaz çelik her zaman daha iyi değildir - uygulamaya bağlıdır.

Üstün korozyon direnci ve estetik sunar.

Karbon çeliği daha güçlü olabilirken, Daha güçlü, Makine veya kaynak yapmak daha kolay, ve genellikle daha ucuzdur.

En iyi malzeme, belirli performansa uyan, dayanıklılık, ve maliyet ihtiyaçları.

Çeyrek: Paslanmaz çelik neden karbon çeliğinden daha pahalı?

A: Paslanmaz çelik, krom gibi pahalı alaşım elemanlarından dolayı daha pahalıdır., nikel, ve molibden, ve daha karmaşık üretim süreci.

Çeyrek: Paslanmaz çeliğe karbon çeliğine kaynak yapabilir miyim?

A: Paslanmaz çelikten karbon çeliğine, farklı metal kaynak kullanılarak özel bakım gerektirir.

Zorluklar farklı termal genişleme içerir, karbon göçü, ve potansiyel galvanik korozyon.

Gibi dolgu metalleri kullanmak 309 veya 312 Paslanmaz çelik, köprü malzemesi farklılıklarına yardımcı olur. Uygun eklem tasarımı ve tekniği çok önemlidir.

10. Çözüm

Karşılaştırılması Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Olağanüstü çok yönlü ama farklı alaşım ailelerini ortaya çıkarır, her biri benzersiz bir özellik profiline sahip, avantajlar, ve sınırlamalar.

Karbon çeliği, karbon içeriği ile tanımlanır, Geniş bir mekanik özellik yelpazesi sunar, iyi şekillendirilebilirlik (özellikle düşük karbonlu notlar), ve mükemmel kaynaklanabilirlik, hepsi nispeten düşük bir başlangıç ​​maliyetinde.

Aşil'in topuğu, Yine de, korozyona karşı doğasında olan duyarlılığıdır, Çoğu ortamda koruyucu önlemler gerektiren.

Paslanmaz çelik, minimum ile karakterize edilir 10.5% krom içeriği, Pasifin oluşumu nedeniyle korozyona direnme konusunda dikkate değer yeteneği yoluyla kendini ayırt eder., Kendi kendini iyileştiren krom oksit tabakası.

Bunun ötesinde, Farklı Paslanmaz Çelik Aileleri - Austenitic, ferritik, martensitik, dubleks, ve pH - çok çeşitli mekanik özellikler sunar, Mükemmel tokluk ve süneklikten aşırı sertlik ve güce kadar, çekici bir estetikle birlikte.

Bu gelişmiş özellikler, Yine de, daha yüksek bir başlangıç ​​malzemesi maliyetine gelin ve genellikle daha özel imalat tekniklerini içerir.

Arasındaki karar Karbon çeliği vs paslanmaz çelik Birinin evrensel olarak diğerinden daha üstün olması meselesi değil.

Yerine, Seçim, belirli uygulamanın gereksinimlerinin kapsamlı bir analizine bağlıdır.