1. Увођење
Угљени челик вс нехрђајући челик заједно чине 90 % глобалне производње челика, Индустрије унстрага од изградње до здравствене заштите.
Карбонски челик-У легуру гвожђе-угљеника са садржајем угљеника обично између 0.05 % и 2.0 %-Постале су небодери напајања, мостови, и аутомобилски оквири више од једног века.
У супротности, нерђајући челик, дефинисано најмање 10.5 % Цхромиум плус никл, молибден, или други елементи, појавио се почетком 20. века да испуни потражњу за отпорно на корозију, Хигијенске површине.
Временски, Обе породице су се развиле кроз напредна технологија металургије и прераде.
Овај чланак испитује своје Хемијска шминка, микроструктуре, механичко понашање, наступ корозије, измишљотина,
Економски фактори, апликације, одржавање, и Будући трендови, Омогућавање инжењера да изврше обавештене селекције материјала.
2. Хемијски састав & Металургија
Композиција угљеника челика
Карбонски челикКарактеристика дефинисања је њен садржај угљеника, који директно утиче на његова механичка својства. Класификовано је у три главне врсте засноване на проценту угљеника:
- Челик са ниским угљеником: Са мање од 0.25% угљеник, Нуди добру дуктилност и обманитивост.
Обично се користи у апликацијама на којима се савија, обликовање, и заваривање је потребно,
као што су у производњи листова за аутомобилски органи и структурне компоненте опште намене. - Стрибни карбонски челик: Који садржи 0.25 - 0.6% угљеник, удари на равнотежу између снаге и дуктилности.
Топлотни третман значајно може побољшати своје механичке својства, чинећи га погодним за дијелове попут осовина, зупчаници, и осовине у машинама. - Стеел високог угљеника: Имати више од тога 0.6% угљеник, Изузетно је тврда и снажна, али мање дуктилна.
Често се користи за алате, опруга, и сечива у којима су висока тврдоћа и отпорност на хабање од суштинског значаја.
Поред угљеника, угљени челик може да садржи мале количине осталих елемената попут мангана, силицијум, сумпорни, и фосфор, што може утицати на његову снагу, тврдоћа, и обрада.
Састав од нехрђајућег челика
Нехрђајући челик дугује свој својства отпорна на корозију углавном на присуство хрома, који формира танко, Адхерентни оксидни слој на површини.
Минимални садржај хромима у нехрђајућем челику је обично 10.5%.
Међутим, Нехрђајући челик је разнолика породица легура, категорисано у различите врсте на основу њихове микроструктуре и легираних елемената:
- Аустенитни од нехрђајућег челика: Најчешћи тип, укључујући оцене попут 304 и 316.
Садржи никл, што повећава његову отпорност на корозију, дуктилност, и формалност.
Аустенитни нехрђајући челици се широко користе у преради хране, архитектура, и хемијска индустрија. - Феритни од нехрђајућег челика: Са нижим садржајем хромима у поређењу са аустенитским типовима, Има добру отпорност на корозију у благим окружењима.
Често се користи у апликацијама као што су аутомобилски издувни системи и уређаји. - Мартензитни од нехрђајућег челика: Топлотни, Нуди високу чврстоћу и тврдоћу, али нижу отпорност на корозију у поређењу са аустенитским и феринским типовима.
Користи се за прибор за јело, Хируршки инструменти, и вентили. - Дуплек нерђајући челик: Комбинација аустенитских и феринских микроструктура, Омогућава велику чврстоћу, Одлична отпорност на корозију, и добар отпорност на корозију стреса-корозије.
Обично се користи у индустрији нафте и гаса и хемијске прераде.
Остали легирајући елементи попут молибдена, манган, а азот може даље модификовати својства нерђајућег челика, Побољшање његовог отпора на специфичне врсте корозије или унапређивањем његове механичке снаге.
Поређење легирских елемената
| Елемент | угљенични челик (вт%) | нерђајући челик (вт%) | Примарна функција |
| Угљеник (Ц) | 0.05 - 2.00 | ≤ 0.08 (300-Сериес)≤ 0.15 (400-Сериес) | Повећава тврдоћу и затеглу чврстоћу путем формирања карбида; Вишак смањује дуктилност и заваривост. |
| Хром (ЦР) | ≤ 1.00 | 10.5 - 30.0 | У нерђајућем: формира пасивни картон филм за отпорност на корозију; У угљеничном челику (траг) Побољшава отродовање. |
| Манган (Мн) | 0.30 - 1.65 | ≤ 2.00 | Деоксидизер; Побољшава затезну чврстоћу и казненост; спречава сумпор у амбобонски челик. |
| Силицијум (И) | 0.10 - 0.60 | ≤ 1.00 | Деоксидизер у челичном прављењу; Повећава снагу и тврдоћу; у нерђајућем, АИДС отпорност на оксидацију. |
| Никл (У) | - | 8.0 - 20.0 (300-Сериес) | Стабилизује аустенитну структуру (ФЦЦ), побољшава жилавост, дуктилност, и отпорност на корозију. |
| Молибден (Мо) | - | 2.0 - 3.0 (316, дуплекс) | Повећава питтинг и Цревице отпорност на корозију у окружењима хлорида; јача на високом температури. |
| Фосфор (П) | ≤ 0.04 | ≤ 0.045 | Контролисана нечистоћа: Побољшава снагу и израду у карбон челику; вишак узрокује крхку. |
| Сумпорни (С) | ≤ 0.05 | ≤ 0.03 | Побољшава израду израде формирања манганских сулфида у угљеничном челику; у нерђајућем, чувао се ниско да би се избегло корозију. |
| Азот (Н) | - | ≤ 0.10 (неке оцене) | У дуплексу и супер-аустенитским оценама, Повећава јачину и питтив отпорност без никла. |
3. Физичка својства угљеника челика вс нерђајући челик
Темељна физичка својства угљеника челика вс нехрђајућег челика диктирају свој избор термичким, електрични, и структурне примене.
Испод је поређење кључних својстава за типичан благи карбонски челик (А36) и уобичајени аустенитни од нехрђајућег челика (304):
| Имовина | угљенични челик (А36) | нерђајући челик (304) |
| Густина | 7.85 Г / цм³ (0.284 лб / ун) | 8.00 Г / цм³ (0.289 лб / ун) |
| Опсег топљења | 1,420-1,530 ° Ц (2,588-2,786 ° Ф) | 1,370-1.44 ° Ц (2,498-2,552 ° Ф) |
| Топлотна проводљивост | 50 В / м · к (29 БТУ · фт / х · фт² · ° Ф) | 16 В / м · к (9 БТУ · фт / х · фт² · ° Ф) |
| Коефицијент топлотне експанзије | 11-13 × 10⁻⁶ / к (6.1-7.2 × 10⁻⁶ / ° Ф) | 16-17 × 10⁻⁶ / к (8.9-9.4 × 10⁻⁶ / ° Ф) |
| Специфични топлотни капацитет | 460 Ј / кг · к (0.11 БТУ / ЛБ · ° Ф) | 500 Ј / кг · к (0.12 БТУ / ЛБ · ° Ф) |
| Електрична отпорност | 0.095 ω · м (6.0 Ω · цм) | 0.72 ω · м (45 Ω · цм) |
| Магнетна пропустљивост | ≈ 200 (ферромагнетски) | ≈ 1 (у суштини не-магнетни) |
4. Отпорност на корозију & Издржљивост
Механизми корозије у угљеничном челику
Угљенични челик је високо подложан корозији, првенствено кроз хрђање. Када су изложени влаги и кисеонику, Гвожђе у челику реагује да би се формирало гвожђе оксид (хрђа).
Овај поступак се убрзава у присуству електролита, као што су соли или киселине. Хлоридни јони, на пример, може продрети на површину челика, што води до корозије.
Додатно, Угљен челик може корити у киселом или алкалном окружењу, у зависности од специфичних хемијских реакција које се јављају.
Отпорност на корозију од нерђајућег челика
Хром у нехрђајућем челику формира слој пасивног оксида (Црдо₃) на површини, који делује као баријера против кисеоника и влаге, Спречавање даљње оксидације.
Овај пасивни слој је само-лечење; Ако је оштећен, хром у челику реагује са кисеоником у околини да би се брзо реформисао заштитни слој.
Међутим, нехрђајући челик није потпуно имун на корозију. Различите врсте нехрђајућег челика могу утицати одређени облици корозије:
- Питтинг Цорросион: Уобичајено у окружењима са хлоридима, као што су соли за морску воду или де-ледене.
Миони хлориде могу пореметити пасивни слој, што доводи до формирања малих јама на површини. - Цревице Цорросион: Јавља се у затвореним просторима или пукотинама где концентрација корозивних материја може постати висока, Спречавање формирања заштитног оксидног слоја.
- Интергрануларна корозија: Може се догодити када се нехрђајући челик загрева у одређеном температурном опсегу (сензибилизација), проузрокујући хрома да реагује са угљеним и формирајући карбиди у границама зрна.
Ово исцрпљивање хрома на границама смањује отпорност на корозију у тим областима.
Поређење отпорности на корозију
Карбонски челик захтева заштитне мере попут сликања, поцинљив, или премаз да спречи корозију, посебно у спољним или корозивним окружењима.
У супротности, Нехрђајући челик нуди инхерентну отпорност на корозију, Пожељни избор за апликације у којима је излагање влаги, хемикалије, или се очекују оштре атмосфере.
На пример, у морској индустрији, Нехрђајући челик се користи за бродски прикључци и структуре,
Иако би компоненте угљених челика била потребна широка заштита од корозије како би преживела слане и влажне услове.
Упоредна трајност
| Окружење | угљенични челик | нерђајући челик |
| Слатка вода | 0.05-0,2 мм / год | < 0.01 мм / год |
| Маринска атмосфера | 0.5-1.0 мм / год | 0.01-0,05 мм / год (316/2205) |
| 3 % НаЦл решење | Локализовани питтинг (0.5 мм / месец) | Питтинг ако т > Цпт; иначе занемарљив |
| Оксидација високог температура (400 ° Ц) | Брзо скалирање (дебљина скале > 100 μм ин 100 хмерово) | Спор скала (10-20 μм у 100 хмерово) |
6. Измишљотина & Обрада
Ефективна израда угљеника и нехрђајућег челика шарке на њиховом различитом металургијском понашању и изабрани производни пут.
Израда угљеног челика
Цастинг & Ковање:
Релативно ниска тачка топљења угљеника челика (1,420-1,530 ° Ц) и једноставна хемија то чине добро погодним песак или Инвестициони ливење великих делова,
као што су блокови мотора и кућишта зупчаника, где се гвоздени угљеник угљеник испуњава сложене калупе.
Алтернативно, притискање форге грејне грејне (900-1,200 ° Ц) Пречишћава микроструктуру издужбилним зрнама дуж линија протока,
ИСПИТИВАЊЕ СУПЕРИОРНОГ ТОБНОСТИ И ГОРИВА И ГОРИВА ОТПОРА ЗА КРИТИЧКЕ КОМПОНЕНТЕ попут радилице и опрема за зупчанике за слетање.
Котрљање & Производња листова:
У топло котрљање, Плоче се смањују на 1.100-1,250 ° Ц формираће плоче и структурне облике.
Следећи хладно котрљање на собној температури повећава снагу до 30 % кроз очвршћавање на раду, производњу челика за аутомобилски панели и цеви са високом чврстоћом.
Обрада:
Оцена машине за израду угљеника челика (~ 70 % од Б1112) варира са садржајем угљеника.
Оцене са ниским угљеником (≤ 0.25 % Ц) исеците чисто на веће брзине (100-200 м / мин брзина површине) и дају полиране површине.
Челици високог угљеника или легура захтевају спорије стопе за храњење и алат за карбиде како би се избегло учвршћивање рада и превремени алат.
Израда од нехрђајућег челика
Топљење & Цастинг:
Производња од нехрђајућег челика започиње у ан Електрична лучна пећ, где прецизно додавање хрома, никл, а молибден постиже циљне композиције.
Челик је лишити у инготе или непрекидно одложите грелце, захтевна строга контрола нечистоћа (С, П < 0.03 %) Да би се одржало перформансе корозије.
Котрљање & Отврдњавање:
Вруће ваљане нерђајуће плоче (1,100-1,250 ° Ц) постају завојнице или плоче за даљу хладноће.
Аустенитнице (304, 316) довести до 50 % Снага кроз хладни рад, Али захтевају средње средишње жањеве (1,050 ° Ц Лечење решења) да се ослободи стреса и враћање дуктилности.
Заваривање & Придружити се:
Заваривање нерђајућег челика позива на Тиг или Пулсе -МЕ Технике користећи подударне шипке за пуњење (Нпр., ЕР308Л за 304 базни метал).
Чишћење пре заваривања уклања површинске контаминације; Интерпаси температуре морају остати испод 150 ° Ц Да бисте спречили падавине Цхромиум Царбиде.
Пост-заваривање пасивација или лагано звоњење обнавља заштитни оксидни слој, чување против интергрануларног напада.
Обрада:
Са оценом израде у близини 50 %, Аустенитни нехрђајући челици стварају дуго, чипс за качвршћавање.
Запошљавају круте подешавања, Полажне брзине (30-60 м / ме), и високохорнијан, Полирани уметци за карбиде за минимализацију трљања и накупљања ивица.
7. Топлотно лечење угљеног челика вс нерђајући челик
Топлотни третман кројачи микроструктуре - и самим тим механички и својства отпорности на корозију - и угљеника и нехрђајућег челика.
Тјелетни третман у угљенику
Враголовање
- Сврха: Омекшати челик, ублажити унутрашње напрезање, Побољшајте обрада и дуктилност.
- Процес: Загрејати 700-750 ° Ц, задрзати 30 мин по инчу дебљине, онда спор (пећи или сахрањени у изолацији) у 20 ° Ц / сат до 500 ° Ц пре хлађења ваздуха
- Резултат: Уједначена микроструктура ферите-бисера, Тврдоћа ≈ 180 Хб, издужење > 25 %.
Нормализација
- Сврха: Побољшајте величину зрна за једнолична механичка својства.
- Процес: Загрејати 820-900 ° Ц, држите до униформе, онда охлађен.
- Резултат: Зрно ситних ферита-бисера, Тензилна снага ~ 450-550 МПА.
Гашење & Ублажавање
- Гашење: Аустентизирајте на 820-880 ° Ц, Затим се брзо хлади у уљу или води да формира мартенсите. Даје тврдоћу ХРЦ 50-60 у оценама високог угљеника.
- Ублажавање: Загрејати се 200-650 ° Ц (у зависности од жељене трговине) за 1 х по инчу дебљине дебљине, затим ваздух-цоол.
-
- 200-300 ° Ц темперамента: Задржава велику тврдоћу (~ ХРЦ 50), Тензииле 800-1.000 МПА.
- 400-550 ° Ц темперамента: Стања тврдоће (~ ХРЦ 40) са жилавошћу и дуктизношћу (> 15 % издужење).
Карбуризам & Нитрирање (Стврдњавање случаја)
- Сврха: Тежак, површински слој отпоран на ношење са жилавим језгром.
- Процес:
-
- Карбуризам: Излажите атмосферу богатом угљеном на 900 ° Ц за 2-24 х, онда угасити & нарав. Дубина предмета 0,5-2 мм, тврдоћа површине ХРЦ 60-62.
- Нитрирање: 500-550 ° Ц у амонији АММОНИА, формирање тврдих нитрида; Није потребно гашење. Тврдоћа површине ХВ 700-1,000.
Топлотно лечење од нехрђајућег челика
Решење жарења
- Сврха: Растворите карбиде, Максимизирање отпорности на корозију, Вратите дуктилност након хладног рада или заваривања.
- Процес: Загрејати 1,050-1,100 ° Ц, Држите 15-30 мин, онда утерати се.
- Резултат: Једнофазна аустенитна структура (За 300 серије) или оптимизовани феритни / аустенитни баланс (за дуплекс), тврдоћа ~ 200 Хб.
Отврђивање падавина (ПХ оцене)
- Оцене: 17--4пх, 15-5пх, 13-8пх.
- Процес:
-
- Раствор третирати: 1,015-1,045 ° Ц, утерати се.
- Старење:
-
-
- 17--4пх: 480 ° Ц За 1-4 х → Тврдоћа ~~ ХРЦ 40-45, Тензилил 950-1,100 МПА.
- 15-5пх: 540 ° Ц За 4 Х → Тврдоћа ~~ ХРЦ 42-48.
-
- Резултат: Висока чврстоћа са умереном дуктирством, у комбинацији са добрим отпором корозије.
Стабилизација (Феритнице)
- Сврха: Спречите сензибилизацију у разредима попут 430ти или 446 формирањем стабилних карбида.
- Процес: Загрејати 815-845 ° Ц, задрзати, Затим угашени ваздух.
- Резултат: Побољшана интергрануларна отпорност на корозију на зонама захваћеним заварима и топлотом.
Ублажавање стреса
- Сврха: Смањите заостале напрезате након заваривања или хладне формирање.
- Процес: Загрејати 600-650 ° Ц за 1 хмерово, затим ваздух-цоол.
- Резултат: Минимална промена тврдоће; Побољшана димензијска стабилност.
Кључни контрасти
| Значајка | угљенични челик | нерђајући челик |
| Очвршљивост | Високо; Широк распон преко гашења & нарав | Ограничен; само пХ и мартензитски разреде |
| Утицај корозије | Гашење може промовисати рђу; захтева премазивање | Решење Аннеал обнавља отпорност на корозију |
| Температуре процеса | 700-900 ° Ц (аннеал / угасити) | 600-1,100 ° Ц (решење, старење) |
| Резултирајући тврдоћом | До ХРЦ 60-62 (високо-ц, каљено) | До ХРЦ 48-50 (ПХ оцене) |
| Микроструктурна контрола | Ферите / Пеарлите / Баините / Мартенсите | Аустенитски / феритни / дуплекс / фазе путем топлоте |
8. Трошак и доступност
Анализа трошкова карбонског челика
Угљеник челик је релативно јефтино због једноставне композиције и широко распрострањеност сировина.
Трошкове угљеног челика углавном утичу трошкови гвоздене руде, Енергија за производњу, и потражња за тржишту.
Ниско-угљенични челик је најповољнији, Док је челик високог угљеника може бити мало скупљи због додатних захтева за обраду.
Његова приступачност чини га популарним избором за велике грађевинске пројекте, попут оквира грађевина и мостова, где је исплативост пресудна.
Анализа трошкова од нехрђајућег челика
Нехрђајући челик је скупљи од карбонског челика.
Примарни возачи трошкова су трошкови легирских елемената, Посебно хромима и никла, што може бити скупо и подложно флуктуацијама цена на глобалном тржишту.
Додатно, сложенији производни процеси и веће захтеве за контролу квалитета доприносе већем трошку.
Аустенитни нехрђајући челик, који садрже значајне количине никла, су углавном скупљи од феринских или мартензитских врста.
Поређење трошкова и користи
У апликацијама где отпорност на корозију није главна брига, Царбон Стеел нуди економично решење.
Међутим, У окружењима где би корозија брзо деградирала компоненте угљеника челика, Дугорочни трошкови употребе нехрђајућег челика могу бити нижи због смањеног трошкова одржавања и замјена.
9. Типичне примене угљеног челика вс нехрђајућег челика
Обоје карбонски челик и нерђајући челик су интегрални у модерној индустрији, Али њихове се пријаве разликују значајно због разлика у отпорност на корозију, Механичке перформансе, и Естетска својства.
Апликације у угљенику
Изградња & Инфраструктура
- Структурне греде, колоне, и оквири у комерцијалним зградама и мостовима
- Ребари за армирани бетон
- Цевоводи за уље, гас, и вода (обично пресвучен или обојен)
- Жељезничке пруге и железничке компоненте
Аутомобилска индустрија
- Црамови шасије, каросерија, и суспензијски системи
- Зупчаници, осовине, Цранксхафттс (посебно средње до високих челика угљеника)
- Изабран за трошак снаге Ефикасност и једноставност формирања
Индустриал Мацхинери
- Машинске базе, Пресс Фрамес, и тешке компоненте
- Уобичајено у апликацијама где Снага и заваривост приоритети су приоритетној отпорности на корозију
Алати и опрема
- Ручни алати (кључеви, чекићи) Коришћење високо-карбонског челика
- Умире и удари захтевајући велику тврдоћу и снагу
Енергетски сектор
- Куле и подршке ветром турбине
- Опрема за бушење нафте и структурне цеви
Апликације од нехрђајућег челика
Прерада хране и пића
- Резервоари, цевовод, транспортери, и мешалице за санитарне услове
- Оцене попут 304 (Општа употреба) и 316 (отпорност на хлориде) осигурати хигијена, Заштита од корозије, и лако чишћење
Медицински и фармацеутски
- Хируршки инструменти, Уређаји у имплантаљима, болничка опрема
- 316Л и 17-4пх нехрђајући се користе за Компатибилност биокомпатибилности и стерилизације
Архитектура и дизајн
- Облагање облогом, ограде, Кухињски апарати, лифтови
- Комбинат естетска жалба са отпорношћу на корозију
- Брушени и огледало завршава се модеран изглед
Маринац и батина
- Опрема за брод, Осовине пропелера, Оффсхоре платформе
- Нехрђајући челик, посебно 316 и дуплекс оцене, наступити добро у Слановатна средина
Хемијска и петрохемијска индустрија
- Под притиском, Измењивачи топлоте, вентили, пумпе
- Ручке од нехрђајућег челика Корозивне течности и високе температуре
Електроника и роба широке потрошње
- Оквири за мобилне телефоне, шасија за лаптоп, сатови
- Користи се за отпорност на корозију, Елегантно изглед, и тактилни осећај
Хибрид & Цлад решења
- Цевовода: Цеви од угљеничних челика прекривене са а 3 ММ мм нерђајући слој комбинује структурну чврстоћу са отпорношћу на корозију - широко се користи у хемијским постројењима и млини за пулпе и папир.
- Биметаллиц плоче: А 5 мм нехрђајуће коже везано за подлоге угљеника челичне подлоге пружа и трајност заваривања и површине за измењиваче топлоте и праксе.
10. Предности & ОГРАНИЧЕЊА КРОНСКОГ ЧЕЛИКА ВС ОДЈЉИВАЊА ЧЕЛИКА
Разумевање предности и ограничења карбонски челик и нерђајући челик је пресудан за избор материјала у инжењерингу, конструкција, производња, и дизајн производа.
Предности угљеничног челика вс нерђајући челик
| Аспект | угљенични челик | нерђајући челик |
| Ефикасност трошкова | Ниска цена, широко доступно, Економичан за велику употребу | Дуги животни циклус смањује трошкове одржавања упркос већим почетним трошковима |
| Снага & Тврдоћа | Висока механичка чврстоћа, топлотно-третирање за још већу тврдоћу | Одлична омјер снаге до тежине, посебно у дуплекс разредима |
| Обрада | Лако обрађен и формиран (Посебно разреде ниског угљеника) | Добра израда (посебно у разредима слободних обраде попут 303) |
| Завабилност | Добра заваривост у малим / средњим угљеним оценама | Специјализоване технике заваривања омогућавају снажно, Зглобови отпорни на корозију |
| Свестраност | Широк спектар апликација (структурални, механички, алат за алате) | Идеално за чист, корозивни, и украсно окружење |
| Рециклирање | Потпуно рециклиран | 100% рециклирати са високом вредношћу отпада |
| Топлотна проводљивост | Висока топлотна проводљивост - добра за апликације за пренос топлоте | Стабилне перформансе на високим температурама; отпоран на оксидацију |
| Обликавост | Одлично у обрасцима ниског угљеника | Аустенитнице (Нпр., 304, 316) су такође врло обликоване |
ОГРАНИЧЕЊА КРОНСКОГ ЧЕЛИКА ВС ОДЈЉИВАЊА ЧЕЛИКА
| Аспект | угљенични челик | нерђајући челик |
| Отпорност на корозију | Лоше отпорност; склони рђе и оксидацији | Одлична отпорност; формира заштитни слој хромима оксида |
| Одржавање | Захтева редовне премазе и инспекције | Минимално одржавање потребно у већини окружења |
| Естетска вредност | Досадан, мрље, и хрђа се лако | Чист, полирани изглед; Одржава завршну обраду |
| Тежина | Тежи у облицима велике чврстоће | Лакше опције доступне са сличном снагом (Нпр., дуплекс) |
| Осетљивост за заваривање | Челик од високог угљеника може да пукне или отврдне у зонама заваривања | Потреба контролисана топлотна уноса како би се избегла сензибилизација и пуцање |
| Сложеност израде | Једноставан, Али тврди разреде могу бити ломљиве | Захтева посебне алате, брзине, и брига током израде |
| Термално ширење | Умерен | Већа топлотна експанзија у аустенитским оценама може изазвати искривање |
| Унапред коштати | Нижи трошкови материјала и обраде | Трошкови веће легуре и обраде због хрома / садржаја никла |
11. Одржавање и трајност угљеничног челика вс нерђајући челик
Одржавање и трајност су критична разматрања приликом одабира између угљеног челика и нехрђајућег челика.
Ови фактори утичу на укупне трошкове власништва, сервисни живот, и поузданост перформанси, посебно у оштром или захтевним окружењима.
Одржавање угљеног челика
- Високи захтеви за одржавање: Угљен челик је склон оксидацији и рђу када је изложено влаги и кисеонику.
Без заштитних премаза (Нпр., сликати, уље, или поцинчавање), Брзо кородира. - Потребне заштитне мере: Рутинска инспекција, сликање, или примјена инхибитора корозије је од суштинске важности у већини спољних или влажних окружења.
- Површински третман: Поцинљив, превлака у праху, или се облагање често користи за продужење радног века.
Одржавање нерђајућег челика
- Чишћење: Редовно чистим површину да бисте уклонили прљавштину, грижа, и потенцијални контаминанти који би могли довести до корозије.
У неким случајевима, могу се користити благи детерџенти или специјализовани чистачи од нехрђајућег челика.
На пример, у објекту за прераду хране, Опрема од нехрђајућег челика често се чисти са средством за чишћем на бази алкалних за уклањање остатака хране и одржавање хигијене. - Заштита од хлорида: У окружењима са високим нивоом хлорида, као што су обална подручја или објекти користећи соли за ицење, Потребна је додатна нега.
Хлориди могу продрети у пасивни слој од нехрђајућег челика и изазвати корозију од корозије. Редовни испирање за уклањање налога хлорида може вам помоћи да то спречи. - Инспекција за штету: Иако је нехрђајући челик трајан, и даље се може оштетити ударцем или неправилним руковањем.
Редовне инспекције за проверу огреботина, удубљења, или друге штете које би могле угрозити интегритет пасивног слоја.
12. Трендови у настајању & Иновације
- Напредне челике високе чврстоће (АХСС): Затезне предности до 1,200 МПА за лагане аутомобилске структуре за аутомобиле.
- Супер-аустенитски & Дуплекс редес: Дрва > 40 доступно за ултра-корозивне оффсхоре и хемијске апликације.
- Површински инжењеринг: Наноструктуре изазване ласером и керамичким полимером нанокоатингс проширују отпорност на хабање и корозију.
13. Упоредна анализа: Угљенични челик вс нерђајући челик
| Категорија | угљенични челик | нерђајући челик |
| Хемијски састав | Фе-Ц лелуи (0.05-2.0 % Ц); Малолетни Мн, И, П, С | ФЕ-Цр (≥10.5 %), У, Мо, Н; минималан ц (< 0.08 % у аустенитицима) |
| Микроструктура | Ферит + Бисер; Баините / Мартенсите у угашеним оценама | Аустенитски (300-Сериес), Феритни (400-Сериес), Дуплекс, Мартензитски |
| Густина | ~ 7.85 Г / цм³ | ~ 8.00 Г / цм³ |
| Затезна чврстоћа | 400-550 МПА (58-80 КСИ) | 520-720 МПА (75-105 КСИ) |
| Снага приноса | ~ 250 МПА (36 кси) | 215-275 МПА (31-40 КСИ) |
| Издужење | 20-25 % | 40-60 % |
| Тврдоћа | 140-180 ХБ; до ХРЦ-а 60+ Када се топлоте | 150-200 хб; ХРЦ 48-60 у мартензитичким разредима |
| Топлотна проводљивост | ~ 50 В / м · к | ~ 16 В / м · к |
| Термално ширење | 11-13 × 10⁻⁶ / к | 16-17 × 10⁻⁶ / к |
| Отпорност на корозију | Сиромашан (захтева премазе или поцинчавање) | Одличан (инхерентно пасивизација; оцене за хлориде, киселине, високи т) |
| Одржавање | Високо: Периодични премаз / поправак | Низак: Једноставно чишћење; Минимални одржавање |
| Измишљотина | Одлична заваривост и облика; Једноставна обрада | Захтева контролисано заваривање, спори обрада, Радни отвори када је хладно успело |
| Топлотни третман | Пуни асортиман: антеал, угасити, нарав | Ограничен: Решење Аннеал, Отврдњавање падавина; Већина је неочврсљива |
| Трошак (2025 Исток.) | ~ УС $ 700 / тона | ~ УС $ 2.200 / тона |
| Расположивост | Веома висок; Глобална производња >1.6 милијарду т / године | Високо; производња ~ 55 милион т / године, концентрисани у главним регионима |
| Рециклирање | > 90 % Садржај отпада у ЕАФ рутама | ~ 60 % садржај отпада; велика вредност, Специјализовано сортирање |
| Типична употреба | Структурне греде, Аутомобилски шасија, цевоводи, алата | Прерада хране, Медицински уређаји, марински хардвер, архитектонски облог |
| Температура услуге | До 300 ° Ц (Оксидација / скалирање изнад) | До 800-900 ° Ц (зависе од разреда) |
| Трошак животног циклуса | Виши због премаза и одржавања | Нижи у корозивним или хигијенским апликацијама |
14. Закључак
Одабир између угљеника челика вс нерђајући челични шарки на балансирању снага, отпорност на корозију, измишљотина, и трошак.
Угљени челик остаје неопходан за тешке структурне и топлотне компоненте, Док од нехрђајућег челика истиче где имунитет корозије, хигијена, или естетика материја.
Разумевањем њихових металургија, својства, Економски компромиси, и Апплицатион Цонтектс, Инжењери могу одредити десни челик или хибридни решење - да оптимизирају перформансе, Трошак животног циклуса, и одрживост.
Континуирана иновација у обе породице осигурава да ће челик остати окосница модерне индустрије у будућности.
Често постављана питања
Који челик је јачи угљеник или нехрђајући?
Зависи од оцене и топлоте:
- Стеелс високих угљеника (Нпр., 1045, 1095) може да се досегне Већа тврдоћа и снага него већина нехрђајућег степена.
- Нехрђајући челичан попут 17-4ПХ и мартензитски 420 такође се може очврснути, али опћенито нуде Умерена снага са бољом отпорношћу на корозију.
Је од нехрђајућег челика скупљи од карбонског челика?
Да. Од 2025:
- Нехрђајући челик трошкови 2-3 пута више по тони због легираних елемената попут никл, хром, и молибден.
- Међутим, ниже одржавање, дужи радни живот, и естетска жалба може надокнадити почетне трошкове.
Да ли је угљен челик одрживији или рециклирани од нехрђајућег челика?
Обоје су високо рециклирани:
- Карбонски челик има горњу стопу од глобалне рециклирања 90%, обично путем електричних лучних пећи (Еаф).
- Нехрђајући челик такође има и Висока вредност рециклирања, али захтева напреднији сортирање Због својих легираних елемената.
Што је боље за структурне примене?
Карбонски челик се широко користи у Грађевински и структурни оквири због ње Омјер високе снаге до трошкова.
Међутим, у корозивним окружењима или где естетски финиш и дуговечност су потребни, нерђајући челик може се пожељно преферирати упркос већим трошковима.
Раста од нехрђајућег челика?
Да - али ретко.
Од нехрђајућег челика може да корише испод Изложеност хлорида, услови са ниским кисеоником, или механичка оштећења до пасивног слоја.
Користећи исправно разреда (Нпр., 316 за слану воду, Дуплек за агресивне медије) је неопходно за отпорност на корозију.
Који челик је лакше да се машина лакше?
Уопште, челик са ниским угљеником лакше је машини.
Аустенитни нехрђајући челик (попут 304) су теже и склони се да се очврсне, чинећи их тежим да сече ако не користе Правилно алате и мазива.
Може се користити карбонски челик вс нехрђајући челик да се користи заједно?
Могу се комбиновати структурно, али Галванска корозија је ризик када су оба унутра Електрични контакт у влажном окружењу. Изолација или премази могу бити потребне за спречавање преурањеног квара.
