1. Ievads
Oglekļa tērauda vs nerūsējošais tērauds kopā veido vairāk 90 % globālā tērauda ražošana, Nozares pamatā no būvniecības līdz veselības aprūpei.
Oglekļa tērauds- dzelzs un oglekļa sakausējums ar oglekļa saturu parasti starp 0.05 % un 2.0 %— Ir darbināmi debesskrāpji, tilti, un automobiļu rāmji vairāk nekā gadsimtu.
Turpretī, nerūsējošais tērauds, Noteikts vismaz 10.5 % hroms plus niķelis, molibdēns, vai citi elementi, parādījās 20. gadsimta sākumā, lai apmierinātu pieprasījumu pēc korozijas pretrunīguma, higiēniskas virsmas.
Laika gaitā, Abas ģimenes ir attīstījušās, izmantojot progresīvas metalurģijas un apstrādes tehnoloģijas.
Šajā rakstā tiek pārbaudīts viņu ķīmiskais aplauzums, mikrostruktūras, mehāniska uzvedība, korozijas veiktspēja, izgatavošana,
ekonomiskie faktori, pieteikumi, uzturēšana, un Nākotnes tendences, Iespējot inženierus veikt apzinātu materiālu izvēli.
2. Ķīmiskais sastāvs & Metalurģija
Oglekļa tērauda sastāvs
Oglekļa tēraudsRaksturīgais raksturlielums ir tā oglekļa saturs, kas tieši ietekmē tā mehāniskās īpašības. Tas tiek klasificēts trīs galvenajos tipos, pamatojoties uz oglekļa procentuālo daudzumu:
- Zema oglekļa satura tērauds: Ar mazāk nekā 0.25% ogleklis, Tas piedāvā labu elastību un formējamību.
To parasti izmanto lietojumprogrammās, kur saliekšana, veidošana, un ir nepieciešama metināšana,
piemēram, automobiļu ķermeņu loksņu ražošanā un vispārējās struktūras sastāvdaļas. - Vidēja oglekļa tērauda: Saturošs 0.25 - 0.6% ogleklis, tas rada līdzsvaru starp spēku un elastību.
Termiskā apstrāde var ievērojami uzlabot tā mehāniskās īpašības, padarot to piemērotu tādām detaļām kā asis, pārnesumi, un šahtas mašīnās. - Augsta oglekļa satura tērauds: Kam ir vairāk nekā 0.6% ogleklis, Tas ir ārkārtīgi grūti un stiprs, bet mazāk kā lifts.
To bieži izmanto instrumentiem, avoti, un asmeņi, kur ir būtiska augsta cietība un izturība pret nodilumu.
Papildus ogleklim, Oglekļa tērauds var saturēt nelielu daudzumu citu elementu, piemēram, mangānu, silīcijs, sērs, un fosfors, kas var ietekmēt tā izturību, cietība, un apstrādājamība.
Nerūsējošā tērauda sastāvs
Nerūsējošais tērauds ir parādā tās pret koroziju izturīgās īpašības galvenokārt ar hroma klātbūtni, kas veido plānu, pielipts oksīda slānis uz virsmas.
Minimālais hroma saturs nerūsējošā tēraudā parasti ir 10.5%.
Tomēr, Nerūsējošais tērauds ir daudzveidīga sakausējumu ģimene, klasificēts dažādos veidos, pamatojoties uz to mikrostruktūru un leģējošiem elementiem:
- Austenīta nerūsējošais tērauds: Visizplatītākais tips, ieskaitot tādas pakāpes kā 304 un 316.
Tas satur niķeli, kas uzlabo tā izturību pret koroziju, elastība, un formablitāte.
Austenīta nerūsējošos tēraudus plaši izmanto pārtikas pārstrādē, arhitektūra, un ķīmiskā rūpniecība. - Ferīta nerūsējošā tērauda: Ar zemāku hroma saturu, salīdzinot ar austenītiskajiem tipiem, Tam ir laba izturība pret koroziju vieglā vidē.
To bieži izmanto tādās lietojumprogrammās kā automobiļu izplūdes sistēmas un ierīces. - Martensīta nerūsējošais tērauds: Termiski apstrādājams, Tas piedāvā augstu izturību un cietību, bet zemāku izturību pret koroziju, salīdzinot ar austenītiskajiem un ferītiskajiem tipiem.
To izmanto galda piederumiem, ķirurģiski instrumenti, un vārsti. - Dupleksa nerūsējošā tērauda: Austenitisko un ferīta mikrostruktūru kombinācija, Tas nodrošina augstu izturību, lieliska izturība pret koroziju, un laba stresa korozijas plaisāšanas pretestība.
To parasti izmanto naftas un gāzes un ķīmiskās pārstrādes nozarē.
Citi leģējoši elementi, piemēram, molibdēns, mangāns, un slāpeklis var vēl vairāk mainīt nerūsējošā tērauda īpašības, uzlabot tā izturību pret konkrētiem korozijas veidiem vai uzlabot tā mehānisko izturību.
Leģējošo elementu salīdzinājums
| Elements | Oglekļa tērauds (WT%) | Nerūsējošais tērauds (WT%) | Primārā funkcija |
| Ogleklis (C) | 0.05 - 2.00 | ≤ 0.08 (300- serdes)≤ 0.15 (400- serdes) | Palielina cietību un stiepes izturību, veidojot karbīdu; Pārmērība samazina elastību un metināmību. |
| Hroms (Krekls) | ≤ 1.00 | 10.5 - 30.0 | Nerūsējošā: veido pasīvu cr₂o₃ plēve korozijas pretestībai; oglekļa tēraudā (izsekot) Uzlabo sacietējamību. |
| Mangāns (Nojaukšanās) | 0.30 - 1.65 | ≤ 2.00 | Dezoksidētājs; Uzlabo stiepes izturību un sacietējamību; neitralizē sēra emociju oglekļa tēraudā. |
| Silīcijs (Un) | 0.10 - 0.60 | ≤ 1.00 | Deoksidizators tērauda ražošanā; palielina spēku un cietību; nerūsējošā, AIDS pretestība pret oksidāciju. |
| Niķelis (Iekšā) | - | 8.0 - 20.0 (300- serdes) | Stabilizē austenīta struktūru (FCC), uzlabo izturību, elastība, un izturība pret koroziju. |
| Molibdēns (Noplūde) | - | 2.0 - 3.0 (316, divstāvu) | Palielina izturību pret lāpstiņu un plaisu koroziju hlorīdu vidē; stiprina augstā temperatūrā. |
| Fosfors (Pūtīt) | ≤ 0.04 | ≤ 0.045 | Kontrolēts piemaisījums: Uzlabo oglekļa tērauda izturību un apstrādi; Pārmērība izraisa trauslumu. |
| Sērs (S) | ≤ 0.05 | ≤ 0.03 | Uzlabo apstrādi, veidojot mangāna sulfīdus oglekļa tēraudā; nerūsējošā, turēt zemu, lai izvairītos no korozijas. |
| Slāpeklis (N) | - | ≤ 0.10 (dažas pakāpes) | Dupleksas un supernaustenītiskās pakāpēs, palielina izturību un pretestību bez niķeļa. |
3. Oglekļa tērauda vs nerūsējošā tērauda fizikālās īpašības
Oglekļa tērauda un nerūsējošā tērauda pamatīpašības diktē to izvēli termiskajam, elektrības, un strukturālas lietojumprogrammas.
Zemāk ir tipiska maiga oglekļa tērauda galveno īpašību salīdzinājums (A36) un kopīgs austenīts nerūsējošais tērauds (304):
| Īpašums | Oglekļa tērauds (A36) | Nerūsējošais tērauds (304) |
| Blīvums | 7.85 G/cm³ (0.284 lb/in³) | 8.00 G/cm³ (0.289 lb/in³) |
| Kušanas diapazons | 1,420–1,530 ° C (2,588–2,786 ° F) | 1,370–1 400 ° C (2,498–2,552 ° F) |
| Siltumvadītspēja | 50 Ar m/m · k (29 Btu · ft/h · ft² · ° F) | 16 Ar m/m · k (9 Btu · ft/h · ft² · ° F) |
| Termiskās izplešanās koeficients | 11–13 × 10⁻⁶ /k (6.1–7,2 × 10⁻⁶ /° F) | 16–17 × 10⁻⁶ /k (8.9–9,4 × 10⁻⁶ /° F) |
| Īpaša siltuma jauda | 460 J/kg · k (0.11 Btu/lb · ° F) | 500 J/kg · k (0.12 Btu/lb · ° F) |
| Elektriskā pretestība | 0.095 µΩ · m (6.0 µΩ · cm) | 0.72 µΩ · m (45 µΩ · cm) |
| Magnētiskā caurlaidība | ≈ 200 (feromagnētisks) | ≈ 1 (Būtībā nemagnētisks) |
4. Izturība pret koroziju & Izturība
Korozijas mehānismi oglekļa tēraudā
Oglekļa tērauds ir ļoti jutīgs pret koroziju, galvenokārt caur rūsēšanu. Kad pakļauj mitrumam un skābeklim, dzelzs tēraudā reaģē, veidojot dzelzs oksīdu (rūsēt).
Šis process ir paātrināts elektrolītu klātbūtnē, piemēram, sāļi vai skābes. Hlorīda joni, piemēram, var iekļūt tērauda virsmā, kas noved pie korozijas bedres.
Turklāt, Oglekļa tērauds var korozēt skābā vai sārmainā vidē, Atkarībā no specifiskajām ķīmiskajām reakcijām.
Nerūsējošā tērauda izturība pret koroziju
Hroms nerūsējošā tērauda veido pasīvu oksīda slāni (Cr₂o₃) uz virsmas, kas darbojas kā barjera pret skābekli un mitrumu, novēršot turpmāku oksidāciju.
Šis pasīvais slānis ir pats - dziedina; Ja sabojāts, Hroms tērauda vidē reaģē ar skābekli, lai ātri reformētu aizsargājošo slāni.
Tomēr, Nerūsējošais tērauds nav pilnīgi imūns pret koroziju. Specifiskas korozijas formas var ietekmēt dažāda veida nerūsējošo tēraudu:
- Korozija: Izplatīta vidē ar hlorīdiem, piemēram, Seawater vai sāļu atņemšana.
Hlorīda joni var izjaukt pasīvo slāni, novedot pie mazu bedru veidošanās uz virsmas. - Plaisas korozija: Notiek slēgtās telpās vai plaisās, kur korozīvu vielu koncentrācija var kļūt augsta, novēršot aizsargājoša oksīda slāņa veidošanos.
- Starpgranulārā korozija: Var notikt, kad nerūsējošo tēraudu karsē noteiktā temperatūras diapazonā (sensibilizācija), izraisot hromu reaģēt ar oglekli un veidot karbīdus pie graudu robežām.
Šī hroma samazināšanās pie robežām samazina korozijas pretestību šajās vietās.
Korozijas izturības salīdzinājums
Oglekļa tēraudam nepieciešami aizsardzības pasākumi, piemēram, gleznošana, cinkojošs, vai pārklājums, lai novērstu koroziju, Īpaši āra vai kodīgā vidē.
Turpretī, Nerūsējošā tērauda piedāvā raksturīgu izturību pret koroziju, Padarot to par vēlamo izvēli lietojumprogrammām, kad mitruma iedarbība, ķīmiskās vielas, vai sagaidāms skarba atmosfēra.
Piemēram, Jūras rūpniecībā, Nerūsējošo tēraudu izmanto kuģu veidgabaliem un konstrukcijām,
Kamēr oglekļa tērauda komponentiem būtu nepieciešama plaša aizsardzība pret koroziju, lai izdzīvotu sāļos un mitrā apstākļos.
Salīdzinošā izturība
| Vide | Oglekļa tērauds | Nerūsējošais tērauds |
| Saldūdens | 0.05–0,2 mm gadā | < 0.01 mm/gadā |
| Jūras atmosfēra | 0.5–1,0 mm gadā | 0.01–0,05 mm gadā (316/2205) |
| 3 % NaCl šķīdums | Lokalizēta bedre (0.5 mm mēnesī) | Pitting, ja t > CPT; citādi nenozīmīgs |
| Augstas Tempas oksidācija (400 ° C) | Ātra mērogošana (mēroga biezums > 100 µm 100 h) | Lēns mērogs (10–20 µm 100 h) |
6. Izgatavošana & Mašīnīgums
Efektīva oglekļa tērauda un nerūsējošā tērauda eņģu izgatavošana uz to atšķirīgo metalurģisko izturēšanos un izvēlēto ražošanas ceļu.
Oglekļa tērauda izgatavošana
Liešana & Kalšana:
Oglekļa tērauda salīdzinoši zemais kausēšanas punkts (1,420–1,530 ° C) un vienkārša ķīmija padara to labi piemērotu smiltis vai investīciju liešana lielu daļu,
piemēram, motora bloki un pārnesumu korpusi, kur dzelzs un oglekļa kausēšana piepilda sarežģītas veidnes.
Alternatīvi, kalt no apsildāmām sagatavēm (900–1 200 ° C) Precizējiet mikrostruktūru, iegarojot graudus pa plūsmas līnijām,
Piegādājot augstākas ietekmes izturību un izturību pret nogurumu kritiskām sastāvdaļām, piemēram, kloķvārpstām un nosēšanās veidiem.
Ritošs & Lokšņu ražošana:
Iekšā karsts ripošana, Plātnes tiek samazinātas pie 1100–1 250 ° C, veidojot plāksnes un strukturālās formas.
Sekojošais aukstā ripošana istabas temperatūrā palielinās izturība līdz līdz 30 % Caur darba sacietēšanu, Tēraudu ražošana automobiļu paneļiem un augstas stiprības caurulēm.
Apstrāde:
Oglekļa tērauda apstrādes pakāpe (~ 70 % no B1112) mainās atkarībā no oglekļa satura.
Zema oglekļa pakāpe (≤ 0.25 % C) Tīri sagrieziet ar lielāku ātrumu (100–200 m/min virsmas ātrums) un raža pulētas virsmas.
Lai izvairītos no darba un priekšlaicīgas instrumentu nodiluma, augsta oglekļa vai sakausējumu tēraudiem ir nepieciešami lēnāki barības ātrumi un karbīda instrumenti.
Nerūsējošā tērauda izgatavošana
Kūstošs & Liešana:
Nerūsējošā tērauda ražošana sākas elektriskā loka krāsns, kur precīzi hroma papildinājumi, niķelis, un molibdenums sasniedz mērķa kompozīcijas.
Tērauds ir atlaist lietās vai nepārtraukti izlieto sagataves, pieprasot stingru piemaisījumu kontroli (S, Pūtīt < 0.03 %) Lai saglabātu korozijas veiktspēju.
Ritošs & Darba sacietēšana:
Karsti ripinātas nerūsējošās plāksnes (1,100–1 250 ° C) kļūt par spolēm vai plāksnēm turpmākai aukstai ritēšanai.
Austenītiskās pakāpes (304, 316) iegūt 50 % spēks caur aukstu darbu, bet pieprasa starpposma rūdus (1,050 ° C šķīduma ārstēšana) lai mazinātu stresu un atjaunotu elastību.
Metināšana & Pievienošanās:
Nerūsējošā tērauda metināšana aicināt Tig vai Pulse -me paņēmieni, izmantojot atbilstošus pildvielas stieņus (Piem., ER308L par 304 parastais metāls).
Iepriekšējā tīrīšana noņem virsmas piesārņotājus; starpposma temperatūrai jāpaliek zemāk 150 ° C, lai novērstu hroma karbīda nokrišņus.
Pēcvilkts pasniegšana vai viegla marinēšana atjauno aizsargājošo oksīda slāni, apsardze pret starpgranulāru uzbrukumu.
Apstrāde:
Ar mašīnas vērtību tuvu 50 %, austenīta nerūsējošo tēraudu ģenerē ilgi, Darba barošanas mikroshēmas.
Izmantojiet stingrus iestatījumus, lēns ātrums (30–60 m/es), un augstas barības, Pulēta karbīda ieliktņi, lai samazinātu berzēšanu un malu veidošanos.
7. Oglekļa tērauda vai nerūsējošā tērauda termiskā apstrāde
Termiskā apstrāde Pielāgojiet mikrostruktūru un līdz ar to arī mehāniskās un korozijas pretestības īpašības - gan oglekļa, gan nerūsējošā tēraudu.
Oglekļa tērauda siltumizturība
Rūdīšana
- Mērķis: Mīkstināt tēraudu, Atbrīvojiet iekšējos stresus, Uzlabot apstrādājamību un elastību.
- Apstrādāt: Uzkarsēt 700–750 ° C, turēties 30 min biezuma collu, tad lēni (krāsns vai apglabāta izolācijā) pie 20 ° C/stunda uz leju līdz 500 ° C pirms gaisa dzesēšanas
- Rezultāts: Vienota ferīta -apakšdaļas mikrostruktūra, Cietība ≈ 180 HB, pagarināšana > 25 %.
Normalizēšana
- Mērķis: Precizējiet graudu lielumu vienveidīgām mehāniskām īpašībām.
- Apstrādāt: Uzkarsēt 820–900 ° C, turiet līdz formas tērpam, tad gājiens.
- Rezultāts: Smalki ferīta -vaigarlīta graudi, stiepes izturība ~ 450–550 MPa.
Rūdīšana & Rūdījums
- Rūdīšana: Austenitizēt plkst 820–880 ° C, tad ātri atdzesē eļļā vai ūdenī, lai veidotu martensītu. Dariet cietību HRC 50–60 Augstas oglekļa pakāpes klasēs.
- Rūdījums: Uzkarsēt 200–650 ° C (Atkarībā no vēlamās tirdzniecības) par 1 H uz collu biezumu, Tad gaisa dzesēt.
-
- 200–300 ° C temperatūra: Saglabā lielu cietību (~ HRC 50), stiepes 800–1 000 MPa.
- 400–550 ° C temperatūra: Līdzsvaro cietību (~ HRC 40) ar izturību un elastību (> 15 % pagarināšana).
Karburizējošs & Nitrings (Gadījuma sacietēšana)
- Mērķis: Smagi, nodiluma pretestības virsmas slānis ar izturīgu kodolu.
- Apstrādāt:
-
- Karburizējošs: Pakļauj oglekļa bagātinātai atmosfērai plkst 900 ° C 2–24 h, Tad dzemdēt & rūdījums. Gadījuma dziļums 0,5–2 mm, virsmas cietība HRC 60–62.
- Nitrings: 500–550 ° C amonjaka atmosfērā, Cietu nitrīdu veidošana; Nav nepieciešama rūdīšana. Virsmas cietība HV 700–1 000.
Nerūsējošā tērauda termiskā apstrāde
Risinājumu rūdīšana
- Mērķis: Izšķīdināt karbīdus, Maksimizēt korozijas izturību, Atjaunot elastību pēc aukstā darba vai metināšanas.
- Apstrādāt: Uzkarsēt 1,050–1,100 ° C, Turiet 15-30 minūtes, tad ūdens seja.
- Rezultāts: Vienfāzes austenīta struktūra (par 300 sērijām) vai optimizēts ferīta/austenīta līdzsvars (par divstāvu), Cietība ~ 200 HB.
Nokrišņu sacietēšana (PH pakāpes)
- Pakāpes: 17-4Ph, 15–5ph, 13–8ph.
- Apstrādāt:
-
- Risinājums: 1,015–1 045 ° C, ūdens seja.
- Novecošanās:
-
-
- 17-4Ph: 480 ° C 1–4 h → cietība ~ ~ HRC 40–45, stiepes 950–1 100 MPa.
- 15–5ph: 540 ° C 4 H → Cietība ~~ HRC 42–48.
-
- Rezultāts: Augsta izturība ar mērenu elastību, apvienojumā ar labu izturību pret koroziju.
Stabilizācija (Ferīta pakāpes)
- Mērķis: Novērst sensibilizāciju tādās pakāpēs kā 430TI vai 446 veidojot stabilus karbīdus.
- Apstrādāt: Uzkarsēt 815–845 ° C, turēt, Tad gaisaquench.
- Rezultāts: Uzlabota starpgranulārā korozijas pretestība metinājumiem un siltuma ietekmētajām zonām.
Stresa mazināšana
- Mērķis: Samaziniet atlikušos spriegumus pēc metināšanas vai aukstuma veidošanās.
- Apstrādāt: Uzkarsēt 600–650 ° C par 1 h, Tad gaisa dzesēt.
- Rezultāts: Minimālas cietības izmaiņas; Uzlabota dimensijas stabilitāte.
Galvenie kontrasti
| Iezīmēt | Oglekļa tērauds | Nerūsējošais tērauds |
| Sacietējamība | Augsts; plašs diapazons, izmantojot atdzesēšanu & rūdījums | Ierobežots; Tikai pH un martensīta pakāpes sacietē |
| Korozijas ietekme | Rūdīšana var veicināt rūsu; Nepieciešams pārklājums | Risinājuma rite atjauno korozijas pretestību |
| Procesa temperatūra | 700–900 ° C (rūdīšana/dzeršana) | 600–1,100 ° C (šķīdums, novecošanās) |
| Iegūtā cietība | Līdz HRC 60–62 (ar lielu-C, rūdīts) | Līdz HRC 48–50 (PH pakāpes) |
| Mikrostruktūras kontrole | Ferīts/pērlīts/bainīts/martensīts | Austenīta/ferīta/dupleksa/fāzes caur siltumu |
8. Izmaksas un pieejamība
Oglekļa tērauda izmaksu analīze
Oglekļa tērauds ir salīdzinoši lēts, ņemot vērā tā vienkāršo sastāvu un plaši izplatīto izejvielu pieejamību.
Oglekļa tērauda izmaksas galvenokārt ietekmē dzelzs rūdas izmaksas, enerģija ražošanai, un tirgus pieprasījums.
Lētākais tērauds ir zems oglekļa saturs ir vispieejamākais, Kaut arī augsta oglekļa satura tērauds var būt nedaudz dārgāks papildu apstrādes prasību dēļ.
Tā pieejamība padara to par populāru izvēli liela mēroga būvniecības projektiem, piemēram, rāmju un tiltu būvēšana, kur izmaksu efektivitāte ir izšķiroša.
Nerūsējošā tērauda izmaksu analīze
Nerūsējošais tērauds ir dārgāks nekā oglekļa tērauds.
Primārie izmaksu vadītāji ir leģējošo elementu izmaksas, Īpaši hroms un niķelis, kas var būt dārgi un uz tiem var būt cenu svārstības pasaules tirgū.
Turklāt, Sarežģītāki ražošanas procesi un augstākas kvalitātes kontroles prasības veicina augstākas izmaksas.
Austenīta nerūsējošā tēraudi, kas satur ievērojamu daudzumu niķeļa, parasti ir dārgāki nekā ferītiskie vai martensīta tipi.
Izmaksu un ieguvumu salīdzinājums
Lietojumos, kur pretestība korozijai nav liela bažas, Oglekļa tērauds piedāvā rentablu risinājumu.
Tomēr, vidē, kur korozija ātri noārdītu oglekļa tērauda komponentus, Nerūsējošā tērauda ilgtermiņa izmaksas var būt zemākas samazinātas uzturēšanas un nomaiņas izmaksu dēļ.
9. Tipiski oglekļa tērauda vs nerūsējošā tērauda pielietojumi
Abi oglekļa tērauds un nerūsējošais tērauds ir neatņemama mūsdienu rūpniecībā, bet to lietojumprogrammas ievērojami atšķiras atšķirību dēļ izturība pret koroziju, mehāniskā veiktspēja, un estētiskās īpašības.
Oglekļa tērauda lietojumi
Būvniecība & Infrastruktūra
- Strukturālās staras, kolonnas, un rāmji Komerciālajās ēkās un tiltos
- Armatūra par dzelzsbetonu
- Cauruļvadi eļļu, gāze, un ūdens (parasti pārklāts vai krāsots)
- Dzelzceļa sliedes un dzelzceļa komponenti
Automobiļu rūpniecība
- Šasijas rāmji, ķermeņa paneļi, un balstiekārtas sistēmas
- Pārnesumi, asi, kloķvārpstas (Īpaši vidēja vai augsta oglekļa tērauda tēraudi)
- Izvēlēts izturība līdz izmaksai efektivitāte un formēšanas vieglums
Rūpnieciskās iekārtas
- Mašīnu bāzes, nospiediet rāmjus, un lieljaudas komponenti
- Izplatīts lietojumprogrammās, kur spēks un metināmība ir prioritāte salīdzinājumā ar izturību pret koroziju
Instrumenti
- Rokas instrumenti (uzgriežņu atslēgas, āmuri) Izmantojot augstu oglekļa saturu tēraudu
- Mirst un sitieni Nepieciešama augsta cietība un izturība
Enerģētikas nozare
- Vēja turbīnu torņi un atbalsta
- Eļļas urbšanas platformas un konstrukcijas caurules
Nerūsējošā tērauda lietojumi
Pārtikas un dzērienu pārstrāde
- Tvertnes, cauruļvadi, konveijeri, un maisītāji par sanitārajiem apstākļiem
- Klases patīk 304 (vispārēja lietošana) un 316 (hlorīda izturība) nodrošināt higiēna, Korozijas aizsardzība, un viegla tīrīšana
Medicīniska un farmaceitiska
- Ķirurģiski instrumenti, implantējamas ierīces, slimnīcas aprīkojums
- 316L un 17-4ph nerūsējošais, ko izmanto bioloģiski savietojamība un sterilizācijas saderība
Arhitektūra un dizains
- Apšuvums, margas, virtuves ierīces, lifti
- Apvienot estētiska pievilcība ar izturību pret koroziju
- Matēta un spoguļa apdare nodrošina modernu izskatu
Jūras un jūrā
- Laivu veidgabali, propellera vārpstas, Jūras platformas
- Nerūsējošais tērauds, it īpaši 316 un divstāvu pakāpes, Veiciet labi iekšā sālsūdens vide
Ķīmiskā un naftas ķīmijas rūpniecība
- Spiediena tvertnes, siltummaiņi, vārsti, sūkņi
- Nerūsējošā tērauda rokturi kodīgi šķidrumi un augsta temperatūra
Elektronika un patēriņa preces
- Mobilā tālruņa rāmji, klēpjdatora šasija, pulksteņi
- Izmantots izturība pret koroziju, Gluds izskats, un taustes sajūta
Hibrīds & Plaķēti risinājumi
- Plaķēts cauruļvads: Oglekļa tērauda caurules pārklāj ar a 3 MM nerūsējošais slānis apvieno strukturālo izturību ar izturību pret koroziju - to izmanto ķīmiskos augos un mīkstumu un papīra dzirnavās.
- Bimetālas plāksnes: Izšķirt 5 MM nerūsējošā āda, kas savienota ar oglekļa tērauda substrātiem.
10. Priekšrocības & Oglekļa tērauda un nerūsējošā tērauda ierobežojumi
Izprast priekšrocības un ierobežojumus oglekļa tērauds un nerūsējošais tērauds ir būtiska materiālu izvēlei inženierzinātnēs, būvniecība, ražošana, un produkta dizains.
Oglekļa tērauda un nerūsējošā tērauda priekšrocības
| Aspekts | Oglekļa tērauds | Nerūsējošais tērauds |
| Izmaksu efektivitāte | Zemas izmaksas, plaši pieejams, ekonomiski liela mēroga lietošanai | Ilgs dzīves cikls samazina uzturēšanas izmaksas, neskatoties uz augstākiem sākotnējiem izdevumiem |
| Izturība & Cietība | Augsta mehāniskā izturība, siltumizējams vēl lielākai cietībai | Lieliska izturības un svara attiecība, Īpaši dupleksās klasēs |
| Mašīnīgums | Viegli apstrādājams un veidots (Īpaši zema oglekļa satura pakāpes) | Laba mašīnīgums (it īpaši brīvas mašīnas atzīmēs, piemēram, 303) |
| Metināmība | Laba metināmība zemas/vidējas oglekļa pakāpes | Specializētās metināšanas metodes ļauj spēcīgi, pret koroziju izturīgas locītavas |
| Daudzpusība | Plašs lietojumprogrammu klāsts (struktūras, mehānisks, instrumentus) | Ideāli piemērots tīram, kodīgs, un dekoratīvā vide |
| Pārstrāde | Pilnībā pārstrādājams | 100% pārstrādājams ar augstu lūžņu vērtību |
| Siltumvadītspēja | Augsta siltumvadītspēja - laba siltuma pārneses lietojumprogrammām | Stabila veiktspēja augstā temperatūrā; izturīgs pret oksidāciju |
| Formīgums | Lieliski zemas oglekļa satura formās | Austenītiskās pakāpes (Piem., 304, 316) ir arī ļoti formējami |
Oglekļa tērauda un nerūsējošā tērauda ierobežojumi
| Aspekts | Oglekļa tērauds | Nerūsējošais tērauds |
| Izturība pret koroziju | Slikta pretestība; nosliece uz rūsu un oksidāciju | Lieliska pretestība; veido aizsargājošu hroma oksīda slāni |
| Uzturēšana | Nepieciešami regulāri pārklājumi un pārbaudes | Minimāla apkope, kas nepieciešama lielākajā daļā vides |
| Estētiskā vērtība | Blāvi, traipi, un rūsas viegli | Tīrs, Pulēts izskats; Uztur finišu |
| Svars | Smagāks augstas stipruma formās | Pieejamas vieglākas iespējas ar līdzīgu izturību (Piem., divstāvu) |
| Metināšanas jutība | Tērauds ar augstu oglekļa saturu var plaisāt vai sacietēt metinātajās zonās | Nepieciešama kontrolēta siltuma ievade, lai izvairītos no sensibilizācijas un plaisāšanas |
| Izgatavošanas sarežģītība | Vienkāršs, Bet cietās pakāpes var būt trauslas | Nepieciešami īpaši rīki, ātrums, un aprūpe izgatavošanas laikā |
| Termiskā izplešanās | Mērens | Augstāka termiskā izplešanās austenītiskajās pakāpēs var izraisīt deformāciju |
| Sākotnējās izmaksas | Zemākas materiāla un apstrādes izmaksas | Augstākas sakausējuma un apstrādes izmaksas hroma/niķeļa satura dēļ |
11. Oglekļa tērauda un nerūsējošā tērauda uzturēšana un izturība
Uzturēšana un izturība ir kritiski apsvērumi, izvēloties starp oglekļa tēraudu un nerūsējošo tēraudu.
Šie faktori ietekmē kopējās īpašumtiesību izmaksas, kalpošanas laiks, un veiktspējas uzticamība, Īpaši skarbā vai prasīgā vidē.
Oglekļa tērauda uzturēšana
- Augstas uzturēšanas prasības: Oglekļa tērauds ir pakļauts oksidēšanai un rūsai, kad tas ir pakļauts mitrumam un skābeklim.
Bez aizsardzības pārklājumiem (Piem., krāsot, eļļas, vai cinkošana), tas ātri korodē. - Nepieciešamie aizsardzības pasākumi: Parastā pārbaude, gleznošana, vai korozijas inhibitoru pielietojums ir būtisks lielākajā daļā āra vai mitru vidi.
- Virsmas apstrāde: Cinkojošs, pulvera pārklājums, vai galvu bieži izmanto, lai pagarinātu kalpošanas laiku.
Nerūsējošā tērauda uzturēšana
- Tīrīšana: Regulāra virsmas tīrīšana, lai noņemtu netīrumus, netīrums, un potenciālie piesārņotāji, kas varētu izraisīt koroziju.
Dažos gadījumos, Var izmantot maigus mazgāšanas līdzekļus vai specializētus nerūsējošā tērauda tīrītājus.
Piemēram, Pārtikas pārstrādes iestādē, Nerūsējošā tērauda aprīkojumu bieži notīra ar sārmainiem tīrītājiem, lai noņemtu pārtikas atliekas un uzturētu higiēnu. - Aizsardzība pret hlorīdiem: Vidē ar augstu hlorīda līmeni, piemēram, piekrastes zonas vai telpas, kuras izmanto sāļus, kas iziet no atlases, Nepieciešama papildu aprūpe.
Hlorīdi var iekļūt pasīvajā nerūsējošā tērauda slānī un izraisīt koroziju. Regulāra skalošana, lai noņemtu hlorīdu nogulumus, var palīdzēt to novērst. - Pārbaude par bojājumiem: Kaut arī nerūsējošais tērauds ir izturīgs, To joprojām var sabojāt trieciens vai nepareiza apstrāde.
Regulāras pārbaudes, lai pārbaudītu skrāpējumus, iespiedumi, vai citi bojājumi, kas varētu apdraudēt pasīvā slāņa integritāti.
12. Jaunās tendences & Jauninājumi
- Uzlaboti augstas izturības tēraudi (Ahss): Stiepes stiprumi līdz 1,200 MPA vieglajām automobiļu drošības struktūrām.
- Supernostenīts & Divstāvu pakāpes: Malka > 40 Pieejams īpaši korozijas jūrā un ķīmiskos lietojumos.
- Virszemes inženierija: Lāzera izraisītas nanostruktūras un keramikas -polimēru nanokoatings paplašina nodilumu un koroziju.
13. Salīdzinošā analīze: Oglekļa tērauda vs nerūsējošais tērauds
| Kategorija | Oglekļa tērauds | Nerūsējošais tērauds |
| Ķīmiskais sastāvs | Fe - C sakausējums (0.05–2,0 % C); Neliels MN, Un, Pūtīt, S | Fe - Cr (≥10,5 %), Iekšā, Noplūde, N; Minimāls c (< 0.08 % Austenitics) |
| Mikrostruktūra | Ferīts + Pērļs; Bainīts/martensīts rūdītajās pakāpēs | Austenīts (300- serdes), Ferīta (400- serdes), Divstāvu, Martensīts |
| Blīvums | ~ 7.85 G/cm³ | ~ 8.00 G/cm³ |
| Stiepes izturība | 400–550 MPa (58–80 ksi) | 520–720 MPa (75–105 ksi) |
| Peļņas izturība | ~ 250 MPA (36 ksi) | 215–275 MPa (31–40 ksi) |
| Pagarināšana | 20–25 % | 40–60 % |
| Cietība | 140–180 HB; līdz HRC 60+ Kad siltums apstrādāts | 150–200 HB; HRC 48–60 martensitikā/pH klasēs |
| Siltumvadītspēja | ~ 50 Ar m/m · k | ~ 16 Ar m/m · k |
| Termiskā izplešanās | 11–13 × 10⁻⁶ /k | 16–17 × 10⁻⁶ /k |
| Izturība pret koroziju | Nabadzīgs (nepieciešami pārklājumi vai cinkošana) | Lielisks (raksturīga pasivācija; Hlorīdu pakāpes, skābes, ar augstu T) |
| Uzturēšana | Augsts: Periodisks pārklājums/remonts | Zems: Vienkārša tīrīšana; Minimāla uzturēšana |
| Izgatavošana | Lieliska metināmība un formabīgums; Viegla apstrāde | Nepieciešama kontrolēta metināšana, lēnāka apstrāde, darba hardens, kad aukstums strādāja |
| Termiskā apstrāde | Pilna diapazons: rūdīt, dzēst, rūdījums | Ierobežots: šķīduma rūdīšana, nokrišņu daudzums; Lielākā daļa nav pārvalde |
| Maksāt (2025 Uz austrumiem.) | ~ 700 USD / tonna | ~ USD 2200 / tonna |
| Pieejamība | Ļoti augsts; globālā produkcija >1.6 miljards t/gadā | Augsts; iestudējums ~ 55 miljons t/gadā, koncentrēts lielākajos reģionos |
| Pārstrāde | > 90 % Metāllūžņu saturs EAF maršrutos | ~ 60 % Metāllūžņu saturs; augsta vērtība, Specializēta šķirošana |
| Tipiski lietojumi | Strukturālās staras, automobiļu šasija, cauruļvadi, instrumenti | Pārtikas pārstrāde, medicīniskās ierīces, jūras aparatūra, arhitektūras apdare |
| Apkopes temperatūra | Līdz 300 ° C (oksidācija/mērogošana virs) | Līdz 800–900 ° C (Atkarīgs no pakāpēm) |
| Dzīves cikla izmaksas | Augstāks pārklājumu un apkopes dēļ | Zemāks korozīvās vai higiēniskās lietojumprogrammās |
14. Secinājums
Izvēle starp oglekļa tērauda un nerūsējošā tērauda eņģēm uz balansēšanu izturība, izturība pret koroziju, izgatavošana, un maksāt.
Oglekļa tērauds joprojām ir neaizstājams smagiem konstrukcijas un ar siltumu apstrādātiem komponentiem, Kamēr nerūsējošais tērauds izceļas ar korozijas imunitāti, higiēna, vai estētikas nozīme.
Izprotot viņu metalurģija, īpašības, ekonomikas kompromisi, un lietojumprogrammu konteksti, Inženieri var norādīt pareizo tēraudu vai hibrīdu šķīdumu, lai optimizētu veiktspēju, dzīves cikla izmaksas, un ilgtspējība.
Pastāvīgais jauninājums abās ģimenēs nodrošina, ka tērauds nākotnē paliks mūsdienu nozares mugurkauls.
FAQ
Kurš tērauds ir stiprāks - ogleklis vai nerūsējošs?
Tas ir atkarīgs no pakāpes un termiskās apstrādes:
- Augsta oglekļa satura tēraudi (Piem., 1045, 1095) var sasniegt Augstāka cietība un spēks nekā vairums nerūsējošo pakāpi.
- Nerūsējoši tēraudi piemēram, 17-4Ph un martensīts 420 var arī sacietēt, bet parasti piedāvā mērena izturība ar labāku pretestību korozijai.
Vai nerūsējošais tērauds ir dārgāks nekā oglekļa tērauds?
Jā. Kā 2025:
- Nerūsējošais tērauds izmaksas 2–3 reizes vairāk par tonnu sakarā ar leģējošiem elementiem, piemēram, niķelis, hroms, un molibdēns.
- Tomēr, Zemāka uzturēšana, Ilgāka kalpošanas dzīve, un estētiska pievilcība var kompensēt sākotnējās izmaksas.
Vai oglekļa tērauds ir ilgtspējīgāks vai pārstrādājams nekā nerūsējošais tērauds?
Abi ir ļoti pārstrādājami:
- Oglekļa tērauds ir iepriekš globāls pārstrādes ātrums 90%, Parasti caur elektriskām loka krāsnīm (Eafs).
- Nerūsējošais tērauds arī Augsta pārstrādes vērtība, bet prasa progresīvāka šķirošana Sakarā ar leģējošajiem elementiem.
Kas ir labāka strukturālai lietošanai?
Oglekļa tērauds tiek plaši izmantots būvniecības un strukturālie rāmji tā dēļ Augstas stiprības un izmaksu attiecība.
Tomēr, kodīgā vidē vai kur estētiskā apdare un ilgmūžība nepieciešami, nerūsējošais tērauds var dot priekšroku, neskatoties uz augstākām izmaksām.
Vai nerūsējošā tērauda rūsa?
Jā - bet reti.
Nerūsējošais tērauds var korozēt zem hlorīda iedarbība, Zema skābekļa apstākļi, vai mehānisks bojājums uz tā pasīvo slāni.
Izmantojot pareizo pakāpe (Piem., 316 Par sālsūdens, duplekss agresīviem plašsaziņas līdzekļiem) ir būtiska korozijas rezistencei.
Kuru tēraudu ir vieglāk izgatavot?
Parasti, zema oglekļa satura tērauds ir vieglāk mašīnā.
Austenīta nerūsējošā tēraudi (piemēram, 304) ir Stingrāks un mēdz būt izturīgs, padarot tos grūtāk sagrieztus, ja vien nelieto Pareizi instrumenti un smērvielas.
Vai oglekļa tērauda vs nerūsējošo tēraudu var izmantot kopā?
Tos var kombinēt strukturāli, bet galvaniskā korozija ir risks, kad abi ir iekšā elektriskais kontakts mitrā vidē. Lai novērstu priekšlaicīgu kļūmi, var būt nepieciešami izolācija vai pārklājumi.
