1. Įvadas
Anglies plienas ir nerūdijantis plienas kartu sudaro daugiau 90 % pasaulinės plieno gamybos, Pagrindų pramonės šakos nuo statybos iki sveikatos priežiūros.
Anglies plienas- Geležies ir anglies lydinys su anglies kiekiu paprastai tarp 0.05 % ir 2.0 %—Ariai varomi dangoraižiai, tiltai, ir automobilių rėmai daugiau nei šimtmetį.
Priešingai, Nerūdijantis plienas, apibrėžta bent 10.5 % Chromas ir nikelis, molibdenas, ar kiti elementai, atsirado XX amžiaus pradžioje, siekiant patenkinti atstovaujančio korozijos paklausą, Higieniniai paviršiai.
Laikui bėgant, Abi šeimos išsivystė per pažangias metalurgijos ir perdirbimo technologijas.
Šis straipsnis nagrinėja jų Cheminis makiažas, mikrostruktūros, mechaninis elgesys, Korozijos atlikimas, Gaminimas,
ekonominiai veiksniai, paraiškos, Priežiūra, ir Ateities tendencijos, Įgalinantys inžinierius pasirinkti pagrįstą medžiagą.
2. Cheminė sudėtis & Metalurgija
Anglies plieno sudėtis
Anglies plienasApibrėžti charakteristiką yra jo anglies kiekis, kuri daro tiesioginę įtaką jo mechaninėms savybėms. Jis klasifikuojamas į tris pagrindinius tipus, atsižvelgiant į anglies procentą:
- Mažai anglies plienas: Su mažiau nei 0.25% Anglies, Tai siūlo gerą lankstumą ir formavimąsi.
Jis dažniausiai naudojamas tose programose, kur lenkimas, formavimas, ir reikalingas suvirinimas,
pavyzdžiui, gaminant automobilių kūnų lapus ir bendrosios paskirties struktūrinius komponentus. - Vidutinio anglies plienas: Kuriame yra 0.25 - 0.6% Anglies, Tai sukelia pusiausvyrą tarp jėgos ir lankstumo.
Šiluminis apdorojimas gali žymiai sustiprinti jo mechanines savybes, todėl tai tinka tokioms dalims kaip ašys, pavaros, ir velenai mašinose. - Aukštų anglies plienas: Turėdamas daugiau nei 0.6% Anglies, Tai ypač kietas ir stiprus, bet ne toks lankstus.
Jis dažnai naudojamas įrankiams, Spyruoklės, ir ašmenys, kuri.
Be anglies, Anglies pliene gali būti nedidelis kiekis kitų elementų, pavyzdžiui, mangano, Silicis, Sieros, ir fosforas, kuris gali paveikti jo jėgą, kietumas, ir apdirbamumas.
Nerūdijančio plieno kompozicija
Nerūdijantis plienas yra skolingas korozijai atsparioms savybėms, daugiausia dėl chromo buvimo, kuris sudaro ploną, Pritaikytas oksido sluoksnis ant paviršiaus.
Mažiausias chromo kiekis nerūdijantis plienas paprastai yra 10.5%.
Tačiau, Nerūdijantis plienas yra įvairios lydinių šeima, suskirstyti į skirtingus tipus pagal jų mikrostruktūrą ir legiruotus elementus:
- Austenitinis nerūdijantis plienas: Dažniausias tipas, įskaitant tokius pažymius 304 ir 316.
Jame yra nikelio, o tai padidina jo atsparumą korozijai, ausmingumas, ir formavimas.
Austenitiniai nerūdijantys plienai yra plačiai naudojami apdorojant maistą, Architektūra, ir chemijos pramonė. - Feritinis nerūdijantis plienas: Su mažesniu chromo kiekiu, palyginti su austenitiniais tipais, Jis turi gerą atsparumą korozijai švelnioje aplinkoje.
Jis dažnai naudojamas tokiose programose kaip automobilių išmetimo sistemos ir prietaisai. - Martensitinis nerūdijantis plienas: Termiškai apdorojamas, Tai siūlo didelį stiprumą ir kietumą, bet mažesnį atsparumą korozijai, palyginti su austenitiniais ir ferito tipais.
Jis naudojamas stalo įrankiams, Chirurginiai instrumentai, ir vožtuvai. - Dupleksinis nerūdijantis plienas: Austenitinių ir feritinių mikrostruktūrų derinys, Tai suteikia didelę jėgą, Puikus atsparumas korozijai, ir geras atsparumas streso korozijai.
Paprastai jis naudojamas naftos ir dujų bei cheminio perdirbimo pramonėje.
Kiti legiruoti elementai, tokie kaip molibdenas, Manganas, ir azotas gali dar labiau modifikuoti nerūdijančio plieno savybes, pagerindamas jo atsparumą tam tikroms korozijos tipams arba sustiprinant jo mechaninį stiprumą.
Lydinių elementų palyginimas
| Elementas | Anglies plienas (wt%) | Nerūdijantis plienas (wt%) | Pirminė funkcija |
| Anglies (C) | 0.05 - 2.00 | ≤ 0.08 (300- Serijos)≤ 0.15 (400- Serijos) | Padidina kietumą ir tempimo stiprumą per karbido formavimąsi; Perteklius sumažina lankstumą ir suvirinamumą. |
| Chromas (Kr) | ≤ 1.00 | 10.5 - 30.0 | Nerūdijantis: formuoja pasyvią cr₂o₃ plėvelę, skirtą atsparumui korozijai; anglies pliene (pėdsakas) pagerina kietą. |
| Manganas (Mn) | 0.30 - 1.65 | ≤ 2.00 | Deoksidizatorius; pagerina tempimo stiprumą ir sukietėjimą; neutralizuoja sieros įkalnumą anglies pliene. |
| Silicis (Ir) | 0.10 - 0.60 | ≤ 1.00 | Deoksidizatorius plieno gamyboje; padidina jėgą ir kietumą; nerūdijantis, AIDS atsparumas oksidacijai. |
| Nikelis (Į) | - | 8.0 - 20.0 (300- Serijos) | Stabilizuoja austenitinę struktūrą (FCC), sustiprina tvirtumą, ausmingumas, ir atsparumas korozijai. |
| Molibdenas (MO) | - | 2.0 - 3.0 (316, Duplex) | Padidina duobių ir plyšių atsparumas korozijai chlorido aplinkoje; sustiprėja aukštoje temperatūroje. |
| Fosforas (P) | ≤ 0.04 | ≤ 0.045 | Kontroliuojama priemaiša: pagerina anglies plieno stiprumą ir apdirbimą; Perteklius sukelia trapumą. |
| Sieros (S) | ≤ 0.05 | ≤ 0.03 | Pagerina apdirbamumą formuodamas mangano sulfidus anglies pliene; nerūdijantis, laikė žemai, kad būtų išvengta korozijos. |
| Azotas (N) | - | ≤ 0.10 (Kai kurie pažymiai) | Duplex ir super -austenitiniuose klasėse, padidina stiprumą ir pasipriešinimą be nikelio. |
3. Fizinės anglies plieno ir nerūdijančio plieno savybės
Pagrindinės anglies plieno ir nerūdijančio plieno fizinės savybės diktuoja jų pasirinkimą šiluminei, elektrinė, ir struktūrinės programos.
Žemiau pateikiamas tipiško švelnaus anglies plieno pagrindinių savybių palyginimas (A36) ir dažnas austenitinis nerūdijantis plienas (304):
| Nuosavybė | Anglies plienas (A36) | Nerūdijantis plienas (304) |
| Tankis | 7.85 g/cm³ (0.284 lb/in³) | 8.00 g/cm³ (0.289 lb/in³) |
| Lydymosi diapazonas | 1,420–1,530 ° C. (2,588–2,786 ° F.) | 1,370–1,400 ° C. (2,498–2,552 ° F.) |
| Šilumos laidumas | 50 W/m · k (29 Btu · pėdų/h · ft² · ° F.) | 16 W/m · k (9 Btu · pėdų/h · ft² · ° F.) |
| Šilumos išsiplėtimo koeficientas | 11–13 × 10⁻⁶ /k (6.1–7,2 × 10⁻⁶ /° F.) | 16–17 × 10⁻⁶ /k (8.9–9,4 × 10⁻⁶ /° F.) |
| Specifinė šilumos talpa | 460 J/kg · k (0.11 BTU/lb · ° F.) | 500 J/kg · k (0.12 BTU/lb · ° F.) |
| Elektros varža | 0.095 µΩ · m (6.0 µΩ · cm) | 0.72 µΩ · m (45 µΩ · cm) |
| Magnetinis pralaidumas | ≈ 200 (feromagnetinis) | ≈ 1 (Iš esmės nemagnetinis) |
4. Atsparumas korozijai & Patvarumas
Anglies plieno korozijos mechanizmai
Anglies plienas yra labai jautrus korozijai, Pirmiausia per rūdijimą. Kai veikiama drėgmės ir deguonies, Geležis pliene reaguoja, kad susidarytų geležies oksidas (rūdis).
Šis procesas pagreitinamas esant elektrolitams, pavyzdžiui, druskos ar rūgštys. Chlorido jonai, pavyzdžiui, gali prasiskverbti į plieno paviršių, veda prie korozijos.
Be to, Anglies plienas gali koroduoti rūgštinėje ar šarminėje aplinkoje, priklausomai nuo specifinių cheminių reakcijų.
Nerūdijančio plieno atsparumas korozijai
Nerūdijančio plieno chromas sudaro pasyvų oksido sluoksnį (Cr₂o₃) ant paviršiaus, kuris veikia kaip kliūtis nuo deguonies ir drėgmės, užkirsti kelią tolesnei oksidacijai.
Šis pasyvus sluoksnis yra savęs gydymas; Jei sugadintas, Chromas pliene reaguoja su deguonimi aplinkoje, kad greitai reformuotų apsauginį sluoksnį.
Tačiau, Nerūdijantis plienas nėra visiškai apsaugotas nuo korozijos. Skirtingiems nerūdijančio plieno tipams gali paveikti specifinės korozijos formos:
- Korozija: Paplitusi aplinkoje su chloridais, tokių kaip jūros vanduo ar druskos druskos.
Chlorido jonai gali sutrikdyti pasyvų sluoksnį, sukelia mažų duobių susidarymą paviršiuje. - Įtrūkimų korozija: Atsiranda uždarose vietose ar plyšiuose, kur ėsdinančių medžiagų koncentracija gali tapti didelė, užkirsti kelią apsauginio oksido sluoksnio susidarymui.
- Tarpgranuliuota korozija: Gali įvykti, kai nerūdijantis plienas kaitinamas tam tikrame temperatūros diapazone (jautrumas), todėl chromas reaguoja su anglimi ir sudaro karbidus ties grūdų ribomis.
Šis chromo išeikvojimas esant riboms sumažina atsparumą korozijai tose vietose.
Atsparumo korozijai palyginimas
Anglies plienas reikalauja apsauginių priemonių, tokių kaip dažymas, galvanizavimas, arba danga, kad būtų išvengta korozijos, Ypač lauko ar ėsdinančioje aplinkoje.
Priešingai, Nerūdijantis plienas suteikia būdingą atsparumą korozijai, todėl tai yra pageidaujamas pasirinkimas, kai drėgmės poveikis, Chemikalai, arba tikimasi atšiaurių atmosferų.
Pavyzdžiui, jūrų pramonėje, Nerūdijantis plienas naudojamas laivų jungiamžiams ir konstrukcijoms,
Nors anglies plieno komponentams reikės apsaugoti nuo korozijos, kad būtų galima išgyventi sūrus ir drėgnas sąlygas.
Lyginamasis patvarumas
| Aplinka | Anglies plienas | Nerūdijantis plienas |
| Gėlas vanduo | 0.05–0,2 mm per metus | < 0.01 mm per metus |
| Jūrų atmosfera | 0.5–1,0 mm per metus | 0.01–0,05 mm per metus (316/2205) |
| 3 % NaCl sprendimas | Lokalus duobė (0.5 mm/mėnuo) | Įdėjimas, jei t > Cpt; kitaip nereikšminga |
| Aukštos oksidacija (400 ° C.) | Greitas mastelio keitimas (masto storis > 100 µm in 100 h) | Lėta skalė (10–20 µm in 100 h) |
6. Gaminimas & Aparatas
Veiksmingas anglies plieno ir nerūdijančio plieno vyrių gamyba pagal jų skirtingą metalurginį elgesį ir pasirinktą gamybos kelią.
Anglies plieno gamyba
Liejimas & Kalimas:
Anglies plieno santykinai žemas lydymosi temperatūra (1,420–1,530 ° C.) ir paprasta chemija daro tai gerai tinkama smėlis arba Investicijų liejimas didelių dalių,
tokių kaip variklio blokai ir pavarų korpusai, kur geležies ir anglies lydalas užpildo sudėtingas formas.
Alternatyviai, kalvystės presavimas šildomų ruošinių (900–1,200 ° C.) Patobulinkite mikrostruktūrą pailgindami grūdus išilgai srauto linijų,
Siūlo aukštesnio poveikio kietumą ir nuovargio atsparumą kritiniams komponentams, tokiems kaip alkūniniai velenai ir nusileidimo pirštų jungiamosios detalės.
Riedėjimas & Lapų gamyba:
Į Karštas riedėjimas, Plokštės sumažinamos esant 1 100–1 250 ° C, kad būtų sudarytos plokštės ir konstrukcinės formos.
Vėliau šaltas riedėjimas Kambario temperatūroje padidėja stiprumas iki iki galo 30 % per darbą sukietėjimas, Gamina plieną automobilių plokštėse ir didelio stiprumo vamzdelius.
Apdirbimas:
„Carbon Steel“ apdirbamumo įvertinimas (~ 70 % iš B1112) kinta atsižvelgiant į anglies kiekį.
Mažų anglies laipsniai (≤ 0.25 % C) Pjaustykite švariai didesniu greičiu (100–200 m/min paviršiaus greitis) ir išimties poliruoti paviršiai.
Aukštos anglies ar lydinio plienams reikia lėtesnių pašarų greičių ir karbido įrankių, kad būtų išvengta darbo ir priešlaikinio įrankio susidėvėjimo.
Nerūdijančio plieno gamyba
Tirpimas & Liejimas:
Nerūdijančio plieno gamyba prasideda Elektrinis lanko krosnis, kur tikslūs chromo pridėjimas, Nikelis, ir Molybdenum pasiekia tikslines kompozicijas.
Plienas yra aktoriai į luitus ar nuolat liejant ruošinius, reikalauti griežtos priemaišų kontrolės (S, P < 0.03 %) išlaikyti korozijos efektyvumą.
Riedėjimas & Dirbkite sukietėjimą:
Karštos nerūdijančios plokštės (1,100–1 250 ° C.) Tapkite ritinėmis ar plokštelėmis tolesniam šaltam valcavimui.
Austenitiniai pažymiai (304, 316) įgyti 50 % jėga per šaltą darbą, bet reikalauja tarpinių atkaitų (1,050 ° C tirpalo apdorojimas) Norėdami palengvinti stresą ir atkurti elastingumą.
Suvirinimas & Prisijungimas:
Nerūdijančio plieno suvirinimas ragina Tig arba pulse -me Technikos, naudojant suderinamus užpildo strypus (Pvz., ER308L už 304 netauriškas metalas).
Išankstinis valymas pašalina paviršiaus teršalus; Tarptautinės temperatūros turi išlikti žemiau 150 ° C, kad būtų išvengta chromo karbido kritulių.
Povandeninis pasyvavimas arba lengvas marinavimas atkuria apsauginį oksido sluoksnį, Apsaugojimas nuo tarpgranuliuoto išpuolio.
Apdirbimas:
Artėjant apdirbamumo įvertinimui 50 %, Austenitinis nerūdijantis plienas sukuria ilgai, Darbo plakimo lustai.
Naudokite standžius sąrankas, lėtas greitis (30–60 m/aš), ir aukšto lygio, Šlifuotos karbido įdėklai.
7. Šiluminis anglies plieno ir nerūdijančio plieno apdorojimas
Terminis apdorojimas Tiek anglies, tiek nerūdijančio plieno pritaiko mikrostruktūrą, taigi ir mechanines ir korozijos atstovavimo savybes.
Anglies plieno šilumos apdorojimas
Atkaitinimas
- Tikslas: Sušvelninkite plieną, palengvinkite vidinius stresus, pagerinti apdirbamumą ir lankstumą.
- Procesas: Šiluma iki 700–750 ° C., laikyk 30 min. colio storio, Tada Lėta riba (krosnis arba palaidota izoliacijoje) at 20 ° C per valandą iki 500 ° C prieš orą
- Rezultatas: Vienoda ferito -Pearlito mikrostruktūra, kietumas ≈ 180 Hb, pailgėjimas > 25 %.
Normalizavimas
- Tikslas: Patobulinkite grūdų dydį vienodoms mechaninėms savybėms.
- Procesas: Šiluma iki 820–900 ° C., Laikykitės iki uniformos, Tada Oro aušinimas.
- Rezultatas: Puikūs ferito -pearlito grūdai, tempimo stiprumas ~ 450–550 MPa.
Gesinimas & Grūdinimas
- Gesinimas: Austenitize at 820–880 ° C., Tada greitai atvėsinkite aliejuje ar vandenyje, kad susidarytų martensitas. Duoda kietumą HRC 50–60 aukštų anglies klasių klasėse.
- Grūdinimas: Pakartotinai pašildyti 200–650 ° C. (priklausomai nuo norimo kompromiso) už 1 h už colį storio, Tada oro aušinimas.
-
- 200–300 ° C temperatūra: Išlaiko aukštą kietumą (~ HRC 50), tempimas 800–1 000 MPa.
- 400–550 ° C temperatūra: Subalansuoja kietumą (~ HRC 40) su tvirtumu ir lankstumu (> 15 % pailgėjimas).
Carburizacija & Nitridavimas (Bylos sukietėjimas)
- Tikslas: Sunku, Atskirtas paviršiaus sluoksnis su kieta šerdimi.
- Procesas:
-
- Carburizacija: Eksponuoti anglies turtingą atmosferą 900 ° C 2–24 valandas, Tada numalšinkite & nuotaika. Atvejo gylis 0,5–2 mm, Paviršiaus kietumas HRC 60–62.
- Nitridavimas: 500–550 ° C amoniako atmosferoje, formuodami kietus nitridus; Nereikia numalšinti. Paviršiaus kietumas HV 700–1 000.
Nerūdijančio plieno šilumos apdorojimas
Sprendimo atkaitinimas
- Tikslas: Ištirpinkite karbidus, maksimaliai padidinti atsparumą korozijai, Atkurti lankstumą po šalto darbo ar suvirinimo.
- Procesas: Šiluma iki 1,050–1,100 ° C., Laikykite 15–30 min, Tada Vandens gelbėjimas.
- Rezultatas: Vienos fazės austenitinė struktūra (už 300 serverį) arba optimizuotas ferito/austenito balansas (Dvipusis), kietumas ~ 200 Hb.
Kritulių kietėjimas (PH pažymiai)
- Pažymiai: 17--4ph, 15–5ph, 13–8ph.
- Procesas:
-
- Sprendimo gydymas: 1,015–1,045 ° C., Vandens gelbėjimas.
- Senėjimas:
-
-
- 17--4ph: 480 ° C 1–4 h → kietumas ~ ~ HRC 40–45, tempimas 950–1 100 MPa.
- 15–5ph: 540 ° C 4 H → Kietumas ~ ~ HRC 42–48.
-
- Rezultatas: Didelis stiprumas su vidutinio stiprumo, Derinamas su gera atsparumu korozijai.
Stabilizavimas (Ferito pažymiai)
- Tikslas: Užkirsti kelią sensibilizacijai tokiose klasėse kaip 430ti arba 446 formuojant stabilius karbidus.
- Procesas: Šiluma iki 815–845 ° C., sulaikyti, Tada oro gelbėjimas.
- Rezultatas: Patobulintas tarpgranuliuotas atsparumas korozijai suvirinant ir šilumos paveiktas zonas.
Stresas palengvina
- Tikslas: Sumažinkite likusius įtempius po suvirinimo ar šalčio formavimo.
- Procesas: Šiluma iki 600–650 ° C. už 1 h, Tada oro aušinimas.
- Rezultatas: Minimalus kietumo pokytis; Patobulintas matmenų stabilumas.
Pagrindiniai kontrastai
| Savybė | Anglies plienas | Nerūdijantis plienas |
| Kietas | Aukštas; platus diapazonas per gesinimą & nuotaika | Ribotas; Tik ph ir martensitic klasė sukietėja |
| Poveikis korozijai | Gesinimas gali skatinti rūdis; reikalauja dangos | Sprendimo metinė atkuria atsparumą korozijai |
| Proceso temperatūra | 700–900 ° C. (metalo metimas/gesinimas) | 600–1,100 ° C. (Sprendimas, senėjimas) |
| Atsirandantis kietumas | Iki HRC 60–62 (Aukštas C., grūdinta) | Iki HRC 48–50 (PH pažymiai) |
| Mikrostruktūrinis valdymas | Feritas/perlitas/bainitas/martensitas | Austenitinis/feritas/dupleksas/fazės per šilumą |
8. Išlaidos ir prieinamumas
Anglies plieno išlaidų analizė
Anglies plienas yra palyginti nebrangus dėl savo paprastos sudėties ir plačiai paplitusios žaliavų prieinamumo.
Anglies plieno kainai daugiausia įtakos turi geležies rūdos kaina, energija gamybai, ir rinkos paklausa.
Mažo anglies plienas yra labiausiai prieinamas, Nors didelio anglies plienas gali būti šiek tiek brangesnis dėl papildomų apdorojimo reikalavimų.
Dėl prieinamumo jis tampa populiariu pasirinkimu didelio masto statybos projektams, tokių kaip rėmų ir tiltų statyba, kur labai svarbu ekonomiškai efektyvumas.
Nerūdijančio plieno išlaidų analizė
Nerūdijantis plienas yra brangesnis nei anglies plienas.
Pagrindinės išlaidos vairuotojai yra legiruotų elementų kaina, ypač chromas ir nikelis, kuri gali būti brangiai kainuojanti ir atsižvelgiant į kainų svyravimus pasaulinėje rinkoje.
Be to, Sudėtingesni gamybos procesai ir aukštesnės kokybės kontrolės reikalavimai prisideda prie didesnių išlaidų.
Austenitinis nerūdijantis plienas, kurie turi nemažą kiekį nikelio, paprastai yra brangesni nei ferito ar martensitic tipai.
Išlaidų ir naudos palyginimas
Programose, kur atsparumas korozijai nėra pagrindinis rūpestis, Anglies plienas siūlo ekonomišką sprendimą.
Tačiau, aplinkoje, kur korozija greitai skaido anglies plieno komponentus, Ilgalaikės nerūdijančio plieno naudojimo išlaidos gali būti mažesnės dėl sumažėjusios priežiūros ir pakeitimo išlaidų.
9. Tipiškos anglies plieno ir nerūdijančio plieno pritaikymai
Abu Anglies plienas ir Nerūdijantis plienas yra neatsiejama šiuolaikinė pramonė, tačiau jų programos labai skiriasi dėl skirtumų atsparumas korozijai, Mechaninis atlikimas, ir estetinės savybės.
Anglies plieno pritaikymai
Statyba & Infrastruktūra
- Konstrukcinės sijos, stulpeliai, Ir kadrai komerciniuose pastatuose ir tiltuose
- Atstačiai gelžbetoniui
- Vamzdynai naftai, dujos, ir vanduo (paprastai padengtas arba dažytas)
- Geležinkelio bėgiai ir geležinkelio komponentai
Automobilių pramonė
- Važiuoklės rėmai, kūno plokštės, ir pakabos sistemos
- Pavaros, ašis, alkūniniai velenai (ypač vidutinio ar aukšto anglies plienai)
- Pasirinktas nuo stiprumo iki kainos Efektyvumas ir formavimo paprastumas
Pramoninės mašinos
- Mašinų bazės, Spaudos rėmai, ir sunkiųjų komponentų
- Įprasta programose, kur stiprumas ir suvirinamumas yra prioritetas, o ne atsparumas korozijai
Įrankiai ir įranga
- Rankiniai įrankiai (veržliarakčiai, Plaktuvai) naudojant didelio anglies plieną
- Miršta ir štampai reikalaujant didelio kietumo ir jėgos
Energijos sektorius
- Vėjo turbinų bokštai ir atramos
- Naftos gręžimo platformos ir konstrukciniai vamzdeliai
Nerūdijančio plieno programos
Maisto ir gėrimų apdorojimas
- Cisternos, vamzdynai, Konvejeriai, ir maišytuvai sanitarinėms sąlygoms
- Pažymiai kaip 304 (Bendras naudojimas) ir 316 (Chlorido atsparumas) užtikrinti Higiena, Apsauga nuo korozijos, Ir lengvas valymas
Medicinos ir farmacijos
- Chirurginiai instrumentai, implantuojami įtaisai, Ligoninės įranga
- 316L ir 17-4PH nerūdijantis biologinis suderinamumas ir sterilizacijos suderinamumas
Architektūra ir dizainas
- Apvalkalas, turėklai, virtuvės prietaisai, liftai
- Sujungti estetinis patrauklumas su atsparumu korozijai
- Šepečio ir veidrodžio apdaila suteikia modernią išvaizdą
Jūrų ir jūrų jūroje
- Valčių jungiamosios detalės, Sraigto velenai, jūroje esančios platformos
- Nerūdijantis plienas, ypač 316 ir dvipusiai pažymiai, gerai pasirodyti Sūraus vandens aplinka
Cheminė ir naftos chemijos pramonė
- Slėgio indai, Šilumokaičiai, vožtuvai, Siurbliai
- Nerūdijančio plieno rankenos Koroziniai skysčiai ir aukšta temperatūra
Elektronika ir vartojimo prekės
- Mobiliųjų telefonų rėmai, Nešiojamojo kompiuterio važiuoklė, laikrodžiai
- Naudojamas atsparumas korozijai, Aptaki išvaizda, ir lytėjimo jausmas
Hibridas & Apdoroti sprendimai
- Plakiruoti vamzdynai: Anglies plieno vamzdžiai, uždengti a 3 MM nerūdijantis sluoksnis sujungia konstrukcinį stiprumą su atsparumu korozijai - plačiai naudojamas chemijos gamyklose ir minkštimo ir popieriaus malūnuose.
- Bimetalinės plokštelės: A 5 MM nerūdijančios odos, sujungtos su anglies plieno substratais.
10. Privalumai & Anglies plieno ir nerūdijančio plieno apribojimai
Suprasti pranašumus ir apribojimus Anglies plienas ir Nerūdijantis plienas yra labai svarbus medžiagų atrankai inžinerijoje, statyba, Gamyba, ir produkto dizainas.
Anglies plieno ir nerūdijančio plieno pranašumai
| Aspektas | Anglies plienas | Nerūdijantis plienas |
| Ekonominis efektyvumas | Mažos išlaidos, plačiai prieinamas, ekonomiškas didelio masto naudojimui | Ilgas gyvenimo ciklas sumažina priežiūros išlaidas, nepaisant didesnių pradinių išlaidų |
| Stiprybė & Kietumas | Aukštas mechaninis stiprumas, šilumos apdorojama dar didesniam kietumui | Puikus stiprumo ir svorio santykis, ypač dvipusės klasės |
| Aparatas | Lengvai apdirbamas ir suformuotas (Ypač mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantys pažymiai) | Geras apdirbamumas (ypač nemokamai mokant klases, tokias kaip 303) |
| Suvirinamumas | Geras suvialumas žemose/vidutinėse anglies klasėse | Specializuoti suvirinimo būdai leidžia stipriai, Korozijai atsparios sąnariai |
| Universalumas | Platus programų asortimentas (struktūrinis, mechaninis, įrankiai) | Idealiai tinka švariai, korozija, ir dekoratyvinės aplinkos |
| Perdirbimas | Visiškai perdirbamas | 100% Perdirbama su didele laužo verte |
| Šilumos laidumas | Didelis šilumos laidumas - geras šilumos perdavimo pritaikymui | Stabilus našumas aukštoje temperatūroje; atsparios oksidacijai |
| Formavimas | Puikiai tinka mažai anglies | Austenitiniai pažymiai (Pvz., 304, 316) taip pat yra labai formuojami |
Anglies plieno ir nerūdijančio plieno apribojimai
| Aspektas | Anglies plienas | Nerūdijantis plienas |
| Atsparumas korozijai | Prastas pasipriešinimas; linkęs į rūdis ir oksidaciją | Puikus pasipriešinimas; sudaro apsauginį chromo oksido sluoksnį |
| Priežiūra | Reikia įprastų dangų ir patikrinimų | Daugelyje aplinkų reikalinga minimali priežiūra |
| Estetinė vertė | Dulls, dėmės, Ir lengvai rūdys | Išvalyti, poliruota išvaizda; prižiūri apdailą |
| Svoris | Sunkesnės aukšto stiprumo formomis | Lengvesnės parinktys, turinčios panašų stiprumą (Pvz., Duplex) |
| Suvirinimo jautrumas | Aukštų anglies plienas gali įtrūkti arba sukietėti suvirinimo zonose | Reikia kontroliuojamo šilumos įvesties, kad būtų išvengta sensibilizacijos ir įtrūkimų |
| Gamybos sudėtingumas | Paprasta, Tačiau sunkūs pažymiai gali būti trapūs | Reikalauja specialių įrankių, greitis, ir priežiūra gamybos metu |
| Šiluminis išplėtimas | Vidutinis | Didesnis šiluminis išsiplėtimas Austenitinių klasių srityse gali sukelti deformaciją |
| Išankstinė kaina | Mažesnės medžiagos ir apdorojimo išlaidos | Didesnės lydinio ir apdorojimo išlaidos dėl chromo/nikelio kiekio |
11. Anglies plieno priežiūra ir patvarumas ir nerūdijantis plienas
Priežiūra ir ilgaamžiškumas yra kritinės aplinkybės renkantis anglies plieną ir nerūdijantį plieną.
Šie veiksniai daro įtaką bendroms nuosavybės sąnaudoms, tarnavimo gyvenimas, ir atlikimo patikimumas, ypač atšiaurioje ar reikalaujančioje aplinkoje.
Anglies plieno priežiūra
- Aukštos priežiūros reikalavimai: Anglies plienas yra linkęs į oksidaciją ir rūdys, kai veikiama drėgmės ir deguonies.
Be apsauginių dangų (Pvz., dažyti, aliejus, arba galvanizavimas), Tai greitai korozija. - Reikalingos apsaugos priemonės: Įprastas patikrinimas, Tapyba, arba korozijos inhibitorių taikymas yra būtinas daugelyje lauko ar drėgnų aplinkų.
- Paviršiaus apdorojimas: Galvanizavimas, miltelių danga, arba diegimas dažnai naudojamas tarnavimo laikotarpiui pratęsti.
Nerūdijančio plieno priežiūra
- Valymas: Reguliariai valydami paviršių, kad pašalintumėte nešvarumus, nešvarumai, ir potencialūs teršalai, kurie gali sukelti koroziją.
Kai kuriais atvejais, Gali būti naudojami švelnūs plovikliai arba specializuoti nerūdijančio plieno valikliai.
Pavyzdžiui, maisto perdirbimo įrenginyje, Nerūdijančio plieno įranga dažnai valoma šarminiais valymo priemonėmis, kad būtų pašalinti maisto likučiai ir palaikyti higieną. - Apsauga nuo chloridų: Aplinkoje, kurioje aukštas chlorido kiekis, tokias kaip pakrančių teritorijos ar įrenginiai, naudojantys druskų druskas, Reikia papildomos priežiūros.
Chloridai gali prasiskverbti į pasyvų nerūdijančio plieno sluoksnį ir sukelti koroziją. Reguliarus skalavimas chlorido nuosėdoms pašalinti gali padėti išvengti to. - Pažeidimo patikrinimas: Nors nerūdijantis plienas yra patvarus, Jį vis dar gali pakenkti smūgiams ar netinkamam tvarkymui.
Reguliarūs patikrinimai, kad patikrintumėte įbrėžimus, ląstelė, ar kitos žalos, kuri galėtų pakenkti pasyvaus sluoksnio vientisumui.
12. Kylančios tendencijos & Naujovės
- Išplėstiniai plienai (AHSS): Tempimo stipriosios pusės iki 1,200 MPA lengvoms automobilių saugos konstrukcijoms.
- Super -Austenitinis & Duplex klasės: Mediena > 40 Galima įsigyti ypač korozinių jūrų ir cheminių.
- Paviršiaus inžinerija: Lazerio sukeltos nanostruktūros ir keramikos -polimero nanokošai praplečia atsparumą susidėvėjimui ir korozijai.
13. Lyginamoji analizė: Anglies plienas ir nerūdijantis plienas
| Kategorija | Anglies plienas | Nerūdijantis plienas |
| Cheminė sudėtis | Fe - C lydinys (0.05–2.0 % C); Mažasis Mn, Ir, P, S | Fe - Cr (≥10,5 %), Į, MO, N; minimalus c (< 0.08 % Austenitikoje) |
| Mikrostruktūra | Feritas + Perlitas; Bainitas/martensitas gesintose klasėse | Austenitinis (300- Serijos), Feritas (400- Serijos), Duplex, Martensitic |
| Tankis | ~ 7.85 g/cm³ | ~ 8.00 g/cm³ |
| Tempimo stiprumas | 400–550 MPa (58–80 ksi) | 520–720 MPa (75–105 ksi) |
| Derliaus stiprumas | ~ 250 MPA (36 ksi) | 215–275 MPA (31–40 ksi) |
| Pailgėjimas | 20–25 % | 40–60 % |
| Kietumas | 140–180 HB; iki HRC 60+ Kai šilta apdorota | 150–200 HB; HRC 48–60 „Martensitics“/pH klasėje |
| Šilumos laidumas | ~ 50 W/m · k | ~ 16 W/m · k |
| Šiluminis išplėtimas | 11–13 × 10⁻⁶ /k | 16–17 × 10⁻⁶ /k |
| Atsparumas korozijai | Vargšas (reikalauja dangų ar galvanizuoti) | Puiku (būdingas pasyvavimas; Chloridų pažymiai, rūgštys, aukštas) |
| Priežiūra | Aukštas: Periodinė danga/remontas | Žemas: Paprastas valymas; Minimalus priežiūra |
| Gaminimas | Puikus suvirinamumas ir formavimas; Lengvas apdirbimas | Reikalauja kontroliuojamo suvirinimo, lėtesnis apdirbimas, Darbas, kai veikė šaltis |
| Terminis apdorojimas | Visas diapazonas: metalas, gesinimas, nuotaika | Ribotas: Sprendimo metinė, kritulių kaupimas; Dauguma jų yra nemandagūs |
| Kaina (2025 Į rytus.) | ~ 700 USD / ton | ~ 2200 USD / ton |
| Prieinamumas | Labai aukštas; Pasaulinė produkcija >1.6 milijardas t/metų | Aukštas; Gamyba ~ 55 milijonas t/metai, koncentruota pagrindiniuose regionuose |
| Perdirbimas | > 90 % laužo turinio EAF maršrutuose | ~ 60 % laužo turinys; Didelė vertė, Specializuotas rūšiavimas |
| Tipiški panaudojimo būdai | Konstrukcinės sijos, Automobilių važiuoklė, Vamzdynai, įrankiai | Maisto apdorojimas, Medicinos prietaisai, Jūrų įranga, Architektūrinis apdaila |
| Aptarnavimo temperatūra | Iki 300 ° C. (oksidacija/mastelio keitimas aukščiau) | Iki 800–900 ° C (priklausomi pažymiai) |
| Gyvenimo ciklo kaina | Didesnis dėl dangų ir priežiūros | Mažesnis koroziniame ar higieniniame |
14. Išvada
Pasirinkimas tarp anglies plieno ir nerūdijančio plieno vyrių pagal balansavimą stiprybė, atsparumas korozijai, Gaminimas, ir Kaina.
Anglies plienas išlieka būtinas sunkiems konstrukciniams ir šiltai apdorotiems komponentams, o nerūdijančio plieno išsiskiria ten, kur imunitetas korozija, Higiena, ar estetika.
Supratęs jų metalurgija, savybės, Ekonominės prekybos, ir taikymo kontekstai, Inžinieriai gali nurodyti tinkamą plieną arba hibridinį sprendimą, kad optimizuotų našumą, Gyvenimo ciklo kaina, ir tvarumas.
Tęstinės naujovės abiejose šeimose užtikrina, kad plienas išliks šiuolaikinės pramonės pagrindas ateityje.
DUK
Kuris plienas yra stipresnis - anglies arba nerūdijantis?
Tai priklauso nuo laipsnio ir terminio apdorojimo:
- Aukštos anglies plienai (Pvz., 1045, 1095) gali pasiekti Didesnis kietumas ir jėga nei dauguma nerūdijančių klasių.
- Nerūdijantis plienas kaip 17-4Ph ir martensitic 420 taip pat gali būti sukietėjęs, bet paprastai siūlo Vidutinis stiprumas su geresniu atsparumu korozijai.
Ar nerūdijantis plienas yra brangesnis nei anglies plienas?
Taip. Kaip 2025:
- Nerūdijantis plienas išlaidos 2–3 kartus daugiau už toną dėl legiruotų elementų, pavyzdžiui, Nikelis, Chromas, ir molibdenas.
- Tačiau, mažesnė techninė priežiūra, Ilgesnis tarnavimo gyvenimas, ir estetinis patrauklumas Gali kompensuoti pradinę kainą.
Ar anglies plienas yra tvarus ar perdirbamas nei nerūdijantis plienas?
Abu yra labai perdirbami:
- Anglies plienas turi aukščiau aukščiau perdirbimo normos 90%, Paprastai per elektrinę lanko krosnys (EAF).
- Nerūdijantis plienas taip pat turi Didelė perdirbimo vertė, bet reikalauja Pažangesnis rūšiavimas Dėl savo lydinių elementų.
Kuris yra geresnis struktūrinėms programoms?
Anglies plienas yra plačiai naudojamas Statybos ir konstrukciniai rėmai Dėl jos Didelis stiprumo ir sąnaudų santykis.
Tačiau, ėsdinančioje aplinkoje arba kur estetinė apdaila ir ilgaamžiškumas yra reikalingi, Nerūdijantis plienas gali būti teikiama pirmenybė nepaisant didesnių išlaidų.
Ar nerūdijančio plieno rūdys?
Taip, bet retai.
Nerūdijantis plienas gali korozuoti po Chlorido ekspozicija, Mažo deguonies sąlygos, arba Mechaninė žala į savo pasyvų sluoksnį.
Naudojant teisingą pažymys (Pvz., 316 už sūraus vandens, Agresyvios žiniasklaidos dvipusė) yra būtinas atsparumui korozijai.
Kurį plieną lengviau mašinuoti?
Paprastai, Mažai anglies plienas lengviau mašinuoti.
Austenitinis nerūdijantis plienas (kaip 304) yra griežtesnis ir linkęs dirbti, apsunkina juos, nebent naudojant Tinkami įrankiai ir tepalai.
Ar gali būti naudojamas anglies plienas ir nerūdijantis plienas?
Jie gali būti sujungti struktūriškai, Bet Galvaninė korozija yra rizika, kai abu yra Elektrinis kontaktas drėgnoje aplinkoje. Norint išvengti priešlaikinio gedimo, gali prireikti izoliacijos ar dangų.
