1. 소개
주철 대 스테인레스 스틸은 수많은 엔지니어링의 중심에있는 비교입니다., 조작, 그리고 디자인 결정.
이 두 자료, 각각 깊은 역사적 뿌리와 지속적인 산업 관련성을 갖습니다, 우리가 구축하는 방식을 계속 형성하십시오, 생산하다, 그리고 혁신.
조리기구 및 건설에서 자동차 시스템 및 정밀 기계까지, 토론은 기술 이상의 전략적입니다.
그들의 근본적인 차이를 이해하는 것이 필수적입니다.
주철은 탁월한 압축 강도를 제공합니다, 우수한 진동 댐핑, 캐스팅의 비용 효율성, 스테인레스 스틸은 부식성에 탁월합니다, 연성, 장기 내구성.
이 기사는 기술을 검토합니다, 간결한, 두 재료의 실질적인 측면, 자재 선택에 정보를 제공하기위한 데이터 중심의 통찰력을 제공합니다.
2. 주철이란??
주철 a 보다 큰 탄소 함량 2.0%, 일반적으로 범위 2.0% 에게 4.0%, 함께 1.0%–3.0% 실리콘 그리고 미량의 망간, 황, 그리고 인.
단철 또는 강철과 달리, 탄소 함량이 높기 때문에 주철은 가단성이 없습니다., 이는 부서진 미세 구조의 형성을 촉진합니다.
하지만, 예외적입니다 주파수, 내마모성, 그리고 압축 강도 구조 및 기계적 응용 분야에서 초석으로 만드십시오.
미세 구조 및 합금
주철의 정의 특징은 그것입니다 미세 구조, 응고하는 동안 형성됩니다.
탄소의 형태는 흑연 플레이크, 결절, 또는 탄화물- 재료의 기계적 및 열 거동을 결정합니다.
냉각 속도, 합금 요소, 주조하는 동안 접종 기술은 모두 최종 구조에 영향을 미칩니다..
주철의 종류
| 유형 | 미세 구조 | 주요 속성 | 일반적인 용도 |
| 회색 철 | 페라이트/펄 라이트의 조각 흑연 | 우수한 가공 가능성, 진동 댐핑 | 엔진 블록, 조리기구 |
| 연성 철 | 페라이트/펄라이트의 결절 흑연 | 높은 연성, 좋은 인장 강도 | 파이프, 자동차 부품 |
| 흰색 철 | 시멘트 (fe₃c) 그리고 펄라이트 | 딱딱한, 다루기 힘든, 우수한 내마모성 | 밀 라이너, 슬러리 펌프 |
| 압축 흑연 철 (CGI) | 소형 벌레 모양의 흑연 | 힘의 균형, 열전도율 | 디젤 엔진 블록, 배기 |
3. 스테인레스 스틸이란 무엇입니까??
스테인레스 스틸 가족입니다 철 기반 합금 주로 그들의 것을 위해 알려져 있습니다 부식 저항, 최소를 통해 달성되었습니다 크롬 함량 10.5%.
이 크롬은 환경에서 산소와 반응하여자가 치유를 형성합니다., 비활성 층 크롬 산화물 (cr₂o₂) 이는 산화 및 화학 공격으로부터 금속을 보호합니다.
탄소강과 달리, 촉촉한 환경에서 쉽게 녹슬 었습니다, 스테인레스 스틸은 저항합니다 구덩이, 틈새 부식, 그리고 염색, 위생이 필요한 응용 프로그램에 이상적입니다, 내구성, 그리고 미적 장수.
1 차 합금 요소
| 요소 | 일반적인 범위 (%) | 목적 |
| 크롬 (Cr) | 10.5–30 | 수동 층을 형성합니다; 부식 저항 |
| 니켈 (~ 안에) | 0–35 | 오스테 나이트를 안정화시킵니다; 연성과 인성을 향상시킵니다 |
| 몰리브덴 (모) | 0–6 | 피팅/틈새 부식에 대한 저항을 향상시킵니다 |
| 탄소 (기음) | ≤ 1.2 | 경도와 힘을 제어합니다 |
| 망간 (MN) | 0.5–2 | 뜨거운 일과 힘을 향상시킵니다 |
| 질소 (N) | 0–0.3 | 견고한 용액을 강화합니다; 구덩이 저항을 향상시킵니다 |
스테인레스 스틸의 주요 범주
| 유형 | 예 | 미세 구조 | 주요 속성 | 일반적인 용도 |
| 오스테 나이트 | 304, 316, 321 | 얼굴 중심 입방 (FCC) | 탁월한 부식 저항, 비기성, 높은 연성, 좋은 용접성 | 식품 가공 장비, 관, 탱크, 주방 용품 |
| 페라이트 | 409, 430, 446 | 신체 중심 입방 (BCC) | 자기, 적당한 부식 저항, 좋은 산화 저항, 저렴한 비용 | 자동차 배기 시스템, 가전 제품, 장식 트림 |
| Martensitic | 410, 420, 440기음 | 신체 중심 정각 (BCT) | 열처리시 높은 경도와 힘, 적당한 부식 저항, 자기 | 주방용 칼, 터빈 블레이드, 수술 도구, 슬리퍼 |
| 이중 | 2205, 2507 | 혼합 FCC + BCC | 매우 높은 강도, 응력 부식 크래킹 및 피팅에 대한 탁월한 저항 | 해양 구조, 화학 탱크, 압력 용기 |
| 강수 경화 (ph) | 17-4 ph, 15-5 ph | Martensitic/semi-austenitic | 노화 후 매우 높은 강도, 좋은 부식 저항, 열 처리 가능 | 항공 우주 구성 요소, 원자로, 정밀 도구 |
4. 주철 대 스테인레스 스틸의 기계적 특성
사이를 선택할 때 주철 그리고 스테인레스 스틸, 기계적 특성은 평가해야 할 가장 중요한 요소 중 하나입니다..
비교 테이블:
| 재산 | 회색 주철 | 연성 주철 | 오스테 나이트 스테인레스 스틸 (예를 들어. 304) | Martensitic Stainless Steel (예를 들어. 440기음) | 이중 스테인리스 스틸 (예를 들어. 2205) |
| 인장 강도 | 150–300 MPa | 450–700 MPa | 500–750 MPa | 760–1950 MPa | 620–900 MPa |
| 항복 강도 | 잘 정의되지 않았습니다 | 310–450 MPa | 200–300 MPa | 450–1600 MPA | 450–650 MPa |
| 경도 (브리넬) | 180–230 HB | 150–300 HB | 150–200 HB | 200–600 HB | 250–300 HB |
| 연성 (연장) | < 1% (다루기 힘든) | 10–18% | 40–60% | 2–20% | 25–35% |
| 피로 저항 | 가난한 | 보통의 | 훌륭한 | 좋은 | 훌륭한 |
| 충격 공차 | 가난한 | 좋은 | 훌륭한 | 보통의 | 좋은 |
| 연마적인 내마모성 | 보통의 | 적당한 - 좋은 | 보통의 | 훌륭한 | 좋은 |
| 접착제 내마모성 | 좋은 (흑연 뿌리) | 보통의 | 보통의 | 보통의 | 좋은 |
| 프렛 팅/담즙 저항 | 가난한 | 보통의 | 좋은 (수파화로 개선) | 좋은 (경화 후) | 좋은 |
5. 열의 & 주철 대 스테인레스 스틸의 물리적 특성
열 시스템 용 엔지니어링 자재를 선택할 때, 조리기구, 구조 구성 요소, 또는 기계,
와 같은 열 및 물리적 행동 밀도, 열전도율, 비열, 그리고 열 팽창 중추적입니다.
비교 테이블:
| 재산 | 회색 주철 | 연성 주철 | 오스테 나이트 스테인레스 스틸 (304) | Martensitic Stainless Steel (440기음) | 이중 스테인리스 스틸 (2205) |
| 밀도 (kg/m³) | 7,100–7,300 | 7,000–7,300 | 7,900–8,000 | 7,700–7,800 | 7,800–8,000 |
| 특정 강도 (MPA/(kg/m³)) | 낮은 (≈ 0.03–0.05) | 보통의 (≈ 0.07–0.09) | 보통의 (≈ 0.09) | 높은 (최대 0.25) | 높은 (≈ 0.12–0.15) |
| 열전도율 (w/m · k) | 45–55 (훌륭한) | 35–50 | 14–16 (낮은) | 24–30 (보통의) | 20–30 (보통의) |
| 열 팽창 (µm/m · k) | ~ 10–11 | ~ 11–12 | 16–18 (높은) | 10–12 | 13–15 |
| 비열 용량 (J/KG · K) | 450–550 | 450–500 | 500–520 | 460–500 | 470–500 |
| 열 충격 저항 | 좋은 (회색 철) | 보통의 | 불쌍한 중대한 | 가난한 | 좋은 |
| 스케일링 저항 (>600° C) | 가난한 | 공정한 | 훌륭한 | 보통의 | 훌륭한 |
6. 부식 & 표면 행동
부식 저항과 표면 특성은 둘 다의 수명과 성능에 큰 영향을 미칩니다. 주철 그리고 스테인레스 스틸 다양한 환경에서.
산화 및 녹슬 경향
- 주철:
주철, 특히 회색과 연성 유형, 산소 및 습기와 쉽게 반응하는 상당한 철분 함량이 포함되어있어 산화철을 형성합니다. (녹).
형성된 표면 산화물 층은 다공성이고 보호되지 않는다, 촉촉하거나 습한 환경에서 지속적인 부식을 허용합니다. - 스테인레스 스틸:
스테인레스 스틸은 얇은에 대한 내식성을 빚지고 있습니다, 자기편 크롬 산화물 (cr₂o₂) 수동 층 표면에 자연스럽게 형성됩니다.
이 영화는 장벽 역할을합니다, 추가 산화 방지. 수동 층은 산소의 존재하에 자조입니다., 사소한 표면 손상 후에도 보호 유지.
부식 성능 요약:
| 특징 | 주철 | 스테인레스 스틸 |
| 일반적인 부식 | 녹이기 쉽다 | 우수한 저항 |
| 구덩이 저항 | 낮은 | 높은 (316 그리고 이중 등급) |
| 틈새 부식 | 위험 | 패권을 통해 완화 |
| 갈바닉 호환성 | 가난한 | 제대로 짝을 이루면 더 좋습니다 |
표면 처리 & 보호
| 재료 | 일반적인 표면 처리 | 효과 & 목적 |
| 주철 | - 양념 (오일 경화) | 소수성 탄산 층을 형성합니다; 조리기구 사용 |
| - 페인트와 코팅 (에폭시, 에나멜) | 직접 수분 접촉을 방지합니다; 구조적 사용 | |
| - 직류 전기 치료 (아연 코팅) | 희생 양극 보호 | |
| 스테인레스 스틸 | - 패시베이션 (산성 치료) | CR 산화 층 두께 및 균일 성을 향상시킵니다 |
| - 전기 폴리싱 | 표면 거칠기를 줄입니다; 부식 저항을 향상시킵니다 | |
| - 코팅 (PVD, 질화) | 특수 용도의 마모 및 부식 저항을 향상시킵니다 |
7. 조작 & 주철 대 스테인레스 스틸의 제조
재료 선택은 제조 방법에 큰 영향을 미칩니다, 제조 비용, 그리고 다운 스트림 어셈블리 도전.
주철 및 스테인레스 스틸 각각은 그들의 영향을 미치는 독특한 특성을 나타냅니다. 주조, 단조, 가공 가능성, 용접, 그리고 기능에 참여합니다.
캐스팅 대 단조/단조 과정
| 프로세스 측면 | 주철 | 스테인레스 스틸 |
| 일반적인 프로세스 | 주로 주조; 모래를 포함 할 수 있습니다, 껍데기, 그리고 투자 캐스팅 | 주로 단조 및 단조 과정; 캐스팅은 사용되었지만 덜 일반적입니다 |
| 주파수 | 우수 - 주철의 그래피이트는 유동성을 향상시키고 수축 결함을 줄입니다. | 좋은, 그러나 스테인레스 스틸은 더 높은 온도에서 녹습니다 (약 1400-1450 ° C) 더 엄격한 컨트롤이 필요합니다 |
| 복잡한 형상 | 복잡한 모양과 중공 부품에 이상적입니다 (엔진 블록, 펌프 하우징) | 단조 및 롤링은 강도가 높습니다, 정확한 모양; 복잡한 주물이 가능하지만 차원 내성이 낮습니다 |
| 후 처리 | 최소 단조가 필요합니다; 종종 캐스트에서 직접 가공됩니다 | 기계적 특성을 향상시키기 위해 가공하기 전에 일반적으로 단조 또는 롤 |
주요 통찰력:
주철의 우수한 주파수는 비용 효율적입니다 복잡한, 무거운, 그리고 큰 구성 요소,
스테인레스 스틸은 종종 단조 과정에 의존합니다 우수한 기계적 성능과 더 엄격한 차원 공차.
가공 가능성
| 재료 | 가공 가능성 | 의견 |
| 회색 주철 | 높은 (우수한 칩 브레이킹 및 자체 러브레이션) | 흑연 플레이크는 윤활제 역할을합니다, 도구 마모 감소 |
| 연성 주철 | 보통 - 회색 철보다 더 | 더 어려운 툴링이 필요합니다; 회색 철보다 짧은 도구 수명 |
| 오스테 나이트 스테인레스 스틸 | 가난한 것입니다 | 작업 하드 렌스 빠르게; 날카로운 도구와 낮은 속도가 필요합니다 |
| Martensitic Stainless Steel | 보통에서 좋다 (열처리 후) | 어닐링 된 상태에서는 더 어렵지만 가공 가능합니다 |
| 이중 스테인리스 스틸 | 보통의 | 균형 잡힌 강인성과 가공 가능성 |
용접, 브레이징, 그리고 조립 도전
| 측면 | 주철 | 스테인레스 스틸 |
| 용접 | 탄소 함량이 높기 때문에 어렵다.; 특수 기술과 같은 기술 니켈 기반 필러 금속, 예열, 그리고 후원 후 열처리가 필요합니다 | 오스테 나이트 및 이중 등급의 우수한 용접 성; Martensitic 등급은 균열을 피하기 위해 열처리가 필요합니다 |
| 브레이징/납땜 | 수리 및 조립에 일반적입니다; 흑연 함량은 열 분포에 도움이됩니다 | 얇은 부분에서 널리 사용됩니다; 제어 된 대기 브레이징은 부식성에 선호됩니다 |
| 집회 | 종종 볼트 나 플랜지로 조립됩니다; 가공이 필요한 가공 | 용접되거나 기계적으로 고정 될 수 있습니다; 용접은 강력합니다, 부식 방지 관절 |
| 왜곡 | 낮은 열 팽창으로 인한 최소 왜곡; 부적절하게 가열되면 균열의 위험 | 열 팽창이 높을수록 뒤틀림이 발생할 수 있습니다; 제어 된 냉각이 필요합니다 |
주요 도전:
- 주철 용접 위험 차가운 균열과 다공성 흑연 플레이크 및 잔류 응력으로 인해. 예열 (>200° C) 열 충격을 피하려면 필수적입니다.
- 스테인레스 스틸 용접이 발생하기 쉽습니다 감작 및 변형 내 부식 부적절하게 냉각되지만 일반적으로 용접하기 쉬운 경우, 특히 오스테 나이트 및 이중 등급에서.
- 브레이징은 주철 수리에서 더 일반적입니다, 스테인레스 스틸은 종종 융합 용접 또는 구조적 무결성을위한 기계적 고정에 의존하지만.
8. 주철 대 스테인레스 스틸의 응용
| 응용 프로그램 필드 | 주철 전형적인 구성 요소 | 스테인리스 스틸 일반적인 구성 요소 |
| 자동차 | 엔진 블록, 실린더 헤드, 브레이크 로터 | 배기 시스템, 촉매 변환기, 부품을 다듬습니다 |
| 건설 & 하부 구조 | 맨홀 덮개, 파이프, 배수 피팅 | 건축 패널, 난간, 구조적 패스너 |
| 식품 서비스 & 조리기구 | 프라이팬, 네덜란드 오븐, 그리드 | 부엌 싱크, 주방용 칼, 베이크웨어, 식품 가공 장비 |
| 기계 & 산업 장비 | 펌프 케이싱, 기어 하우징, 밸브 | 컨베이어 벨트, 화학 가공 탱크, 열교환 기 |
| 에너지 & 발전 | 터빈 하우징, 엔진 구성 요소 | 열교환 기, 관, 원자로 |
| 선박 & 난바다 쪽으로 부는 | 프로펠러 허브, 엔진 부품 | 데크 피팅, 부식 방지 패스너 |
9. 프로 & 주철 대 스테인레스 스틸의 단점
주철
프로:
- 우수한 압축 강도와 내마모성
- 우수한 진동 댐핑, 기계의 소음 감소
- 높은 열전도율과 우수한 열 보유
- 뛰어난 주파수, 복잡한 모양과 큰 부품을 활성화합니다
- 좋은 가공 가능성, 특히 회색 주철
- 일반적으로 원자재 및 생산 비용이 낮습니다
단점:
- 인장 강도가 낮은 부서지기 쉬운, 충격 아래 크래킹 경향이 있습니다
- 연성 주철 변이체를 제외한 충격 내성 불량
- 제대로 코팅되거나 양념되지 않으면 녹과 부식에 취약합니다.
- 탄소 함량이 높고 균열 위험으로 인해 용접하기가 어렵습니다.
- 비교적 강도 대 중량비로 무겁습니다
- 부식을 방지하기 위해 정기적 인 유지 보수가 필요합니다
스테인레스 스틸
프로:
- 탁월한 연성 및 인성으로 높은 인장 및 항복 강도
- 보호 크롬 산화물 층으로 인한 우수한 부식 저항
- 산화에 대한 저항성, 스케일링, 고온 환경
- 우수한 용접성, 특히 오스테 나이트 및 이중 등급에서
- 단조를 포함한 다목적 제조 옵션, 구르는, 그리고 가공
- 주철에 비해 더 나은 강도 대 중량비
단점:
- 더 비싼 원료 및 가공 비용
- 작업 경화 경향은 가공 및 도구 수명을 복잡하게합니다
- 열전도율이 낮 으면 열 전달 응용이 제한됩니다
- 더 높은 열 팽창은 용접 또는 가열 중에 왜곡을 유발할 수 있습니다.
- 염화물 환경에서 구덩이 및 틈새 부식과 같은 국소 부식에 취약하다
- 감작 및 용접 결함을 피하기 위해 제어 된 제조 공정이 필요합니다.
10. 비교 테이블: 주철 대 스테인레스 스틸
| 재산 / 측면 | 주철 | 스테인레스 스틸 |
| 구성 | 주로 2-4% 탄소를 가진 철; 흑연 미세 구조 | 10-30% 크롬 플러스 니켈이있는 철, 몰리브덴, 기타 |
| 미세 구조 유형 | 회색, 공작, 하얀색, 압축 흑연 철 | 오스테 나이트, 페라이트, Martensitic, 이중, 강수 경화 |
| 기계적 강도 | 압축 강도: 150–300 MPa; 긴장이 부서지기 | 인장 강도: 500–1000+ MPA; 연성과 거친 |
| 경도 | 150–400 HB (유형에 따라) | 150–600 HB (등급 및 열처리에 따라) |
| 연성 | 낮은 (1–3% 신장) | 높은 (40오스테 나이트 등급의 –60% 신장) |
| 피로 저항 | 보통의; Brittleness에 의해 제한됩니다 | 높은; 우수한 피로 강도 |
| 열전도율 | 40–55 w/m · k | 15–25 w/m · k |
| 열 팽창 | ~ 10–12 × 10 ° /° C | ~ 16–17 × 10 ° /° C |
| 부식 저항 | 코팅되거나 양념되지 않는 한 가난합니다 | 훌륭한; 패시베이션 층은 자체 보호를 제공합니다 |
| 주파수 | 훌륭한 | 보통에서 좋다; 녹는 온도가 높습니다 |
| 가공 가능성 | 좋은 (특히 회색 철) | 보통에서 가난한 곳 (일을 강화합니다) |
| 용접 성 | 어려운; 예열 및 특수 필러가 필요합니다 | 좋은; 등급과 프로세스에 따라 다릅니다 |
| 일반적인 응용 프로그램 | 엔진 블록, 파이프, 조리기구, 펌프 하우징 | 식품 장비, 건축 피팅, 화학 탱크 |
| 비용 | 원자재 및 생산 비용이 낮습니다 | 더 높은 원료 및 가공 비용 |
| 밀도 | ~ 7.0 g/cm³ | ~ 7.7–8.0 g/cm³ |
11. 결론
주철과 스테인레스 스틸의 대비는 뚜렷하지만 보완 적입니다..
주철 정적으로 탁월합니다, 고열, 또는 진동 감쇠 및 비용 효율성이 중요한 연마 환경.
대조적으로, 스테인레스 스틸 장기 부식 저항이 필요한 응용 프로그램을 지배합니다, 위생, 또는 동적 하중 하의 기계적 탄력성.
재료 선택은 우월성에 관한 것이 아니라 적합성에 관한 것입니다.
엔지니어와 설계자는 환경의 무게를 측정해야합니다, 로딩 조건, 열 사이클링, 이 두 시간 테스트 된 재료 중에서 선택할 때 유지 보수.
기술이 발전함에 따라, Clad 조리기구 및 복합 어셈블리와 같은 하이브리드는이 재료 클래스 사이의 간격을 점차적으로 연결합니다., 두 세계의 최고를 제공합니다.
FAQ
주철은 스테인레스 스틸보다 녹이 더 쉽습니다.?
예, 주철은 보호 산화 층이 없기 때문에 더 쉽게 부식됩니다.. 스테인레스 스틸은 탁월한 부식 저항을 제공하는자가 치유 크롬 산화 크롬 수동 필름을 형성합니다..
두 재료간에 비용 차이가 있습니까??
예, 주철은 일반적으로 초기 비용이 낮습니다, 원자재와 가공.
스테인레스 스틸은 더 비싸지 만 내구성과 부식 저항으로 인한 수명주기 비용이 낮아질 수 있습니다..
더 건강합니다, 스테인레스 스틸 또는 주철?
둘 다 요리에 안전합니다, 그러나 스테인레스 스틸은 반응하지 않으며 금속이 음식에 침출되지 않습니다.. 주철은식이 요법에 유익한 철을 첨가 할 수 있지만 산성 식품에 반응 할 수 있습니다..
요리사가 스테인레스 스틸 또는 주철을 선호합니까??
많은 요리사가 둘 다 사용합니다: 열과 타이어를위한 주철, 다목적 용 스테인리스 스틸, 청소하기 쉬운 조리기구와 섬세한 요리 작업.
더 오래 지속되는 것, 스테인레스 스틸 또는 주철?
적절하게 유지 된 주철은 세대를 마지막으로 할 수 있습니다, 그러나 스테인레스 스틸은 일반적으로 유지 보수가 적고 내식성이 향상되면 내구성.
더 낫습니다, 주철 또는 강철?
사용에 따라 다릅니다 - 캐스트 아이언은 열 보류 및 내마모성에 탁월합니다., 강철 (특히 스테인리스) 우수한 힘을 제공합니다, 부식 저항, 그리고 다양성.
