Выбор между сплавовой сталью и углеродистой сталью может стать подавляющей задачей. Процесс становится еще более сложным, если вы не знаете, в чем различия и сходства этих двух видов стали.
Это руководство исследует все сходства и различия между сплавовой сталью и углеродистой сталью.
Итак, давайте погрузимся в эту тему.
По определению: Сплавовая сталь против Углеродистой стали
Сплавовая сталь – это инженерный материал, производимый путем добавления углерода к железу вместе с другими элементами для улучшения свойств стали.
Углеродистая сталь включает в себя углерод и железо как основные элементы и обладает высокой прочностью и твердостью.
Классификация сплавовой стали и углеродистой стали
Сходства
Классификация как сплавовой стали, так и углеродистой стали осуществляется в зависимости от процента легирующих элементов. Вы можете найти следующие категории:
Сплавовая сталь
- Низколегированная сталь: Содержит меньшее количество элементов в процессе легирования, обычно менее 8%.
- Высоколегированная сталь: Относится к сплавовой стали с долей легирующих элементов более 8%.
Углеродистая сталь
- Низкоуглеродистая сталь: Содержит углерода от 0.05% до 0.25%, что делает ее свариваемой и относительно обрабатываемой.
- Среднеуглеродистая сталь: Содержание углерода составляет от 0.29% до 0.54%, может подвергаться термической обработке и обладает хорошей износостойкостью. Однако выполнить процессы обработки, такие как сварка, формовка и резка, сложно.
- Высокоуглеродистая сталь: С содержанием углерода от 55% до 0.95%, этот тип стали обеспечивает высокую прочность, но возможности сварки и механической обработки ограничены.
Состав сплавовой стали против углеродистой стали
Сходства
И в сплавах, и в углеродистой стали применяется железо и углерод в качестве элементов состава, последний способствует увеличению прочности и твердости.
Различия
Кроме углерода, в сплавной стали используются следующие элементы:
Хром
- Увеличивает сопротивление сплавной стали коррозии, а также твердость и прочность.
- В сочетании с кобальтом способствует повышенной износоустойчивости.
Кремний
- Повышает предел текучести, твердость и магнитные свойства сплавной стали.
Молибден
- Увеличивает прочность на растяжение и вязкость сплавной стали, препятствуя росту зерен.
- Использование вместе с марганцем снижает скорость закалки.
Никель
- Повышает сопротивление коррозии, способствует вязкости и высокой ударной прочности.
Ванадий
- Регулирует размер зерна в процессе термической обработки, увеличивая твердость и прочность.
- Необходим для тонкозернистой структуры сплавной стали и ее пластичности.
Марганец
- Полезен при термообработке сплавной стали, так как замедляет скорость охлаждения.
Свойства сплавной стали по сравнению с углеродистой сталью
Сжимаемая прочность
Сжимаемая прочность материала — это его способность выдерживать сжимающие нагрузки до окончательного разрушения. И углеродистая, и сплавная стали обладают впечатляющими сжимаемыми прочностями, что находит применение в строительстве. Поскольку содержание углерода является ключевым для сжимаемой прочности, углеродистая сталь обеспечивает более высокие возможности прочности.
Коррозионная стойкость
Коррозия – это склонность материалов к ухудшению в результате взаимодействия с окружающей средой. Сплавная сталь обеспечивает повышенную коррозионную стойкость по сравнению с углеродистой сталью. Добавление элементов, таких как никель и хром, помогает увеличить качества коррозионной стойкости сплавной стали.
Пластичность
Способность материала к пластической деформации без разрушения описывает его пластичность. Материалы с высоким содержанием углерода легко ломаются при пластической деформации. Соответственно, сплавная сталь обладает повышенной пластичностью по сравнению с углеродистой сталью благодаря своему низкому содержанию углерода.
Температура плавления
Температура плавления металла – это температура, при которой происходит изменение его кристаллической структуры при переходе из твердого состояния в жидкое. Хотя у сплавной и углеродистой сталей довольно высокие температуры плавления, у сплавной стали температура плавления выше.
Ковкость
Ковкость — это свойство материала, описывающее его способность к обработке без повреждения. Структура сплавной стали с несколькими элементами делает ее менее ковкой, чем углеродистая сталь. Наличие углерода является фактором повышенной ковкости углеродистой стали.
Твердость
Твердость материала — это его способность выдерживать приложенную силу при ударе до разрушения. Углеродистая сталь обладает повышенной твердостью по сравнению со сплавной сталью. Содержание углерода в углеродистой стали является определяющим для высокого уровня прочности с прямой корреляцией.
Прочность на растяжение
Напряжение, которое материал может выдержать при растяжении до его окончательного разрыва, относится к его прочности на растяжение. Сплавная сталь демонстрирует более высокую прочность на растяжение, достигая 1800 МПа, чем углеродистая сталь (950 МПа). Аналогично, высокоуглеродистая сталь демонстрирует повышенную прочность на растяжение по сравнению с низкоуглеродистой сталью (примерно 450 МПа).
Вязкость
Материал с высокой вязкостью может поглощать большое количество энергии при пластической деформации до его разрушения. Углеродистая сталь обладает повышенной вязкостью по сравнению со сплавной сталью из-за ее высокого содержания углерода.
Свариваемость
Способность материала соединяться посредством сварки относится к его свариваемости. Углеродистая сталь обладает более высокой свариваемостью, чем сплавная сталь, которая склонна к растрескиванию во время сварки.
Содержание феррита влияет на свариваемость, в то время как наличие множества элементов усложняет процесс, так что наиболее свариваемой является низкоуглеродистая сталь.
Стоимость
Сплавные стали стоят дороже, чем углеродистая сталь. Стоимость сплавной и углеродистой стали даже зависит от применяемых конституентных элементов.
Сплавные стали, использующие исключительные элементы, такие как ванадий, стоят намного дороже, чем те, которые содержат общие вещества, такие как кремний. Аналогично, высокоуглеродистая сталь стоит дороже, чем низкоуглеродистая сталь.
Применение сплавных сталей и углеродистой стали
Сплавная и углеродистая стали обладают различными свойствами, улучшающими их, что позволяет широко использовать их в разных отраслях промышленности. Среди таких свойств — твердость, коррозионная стойкость, машиностроение и прочность.
Строительная индустрия
Использование сплавной стали в строительстве и архитектуре, обычно подвергающихся воздействию элементов, идеально благодаря ее некорродирующему свойству. Например, многие конструкционные сечения и балки изготавливаются из сплавной стали.
Углеродистая сталь также находит применение в строительстве благодаря своим свойствам прочности и твердости. Она используется для изготовления компонентов мостов и зданий, таких как винты и болты.
Автомобильная промышленность
Сплавная сталь обладает значительной вязкостью и обрабатываемостью, позволяющей использовать ее для изготовления автомобильных деталей, таких как дверные панели и балки.
Прочность и вязкость углеродистой стали делают ее пригодной для автомобильного применения в изготовлении компонентов, таких как втулки, кронштейны и корпуса.
Горнодобывающая промышленность
Сплавная сталь находит применение в горнодобывающей среде, где возможна угроза коррозии и необходима вязкость. Горнодобывающие инструменты и оборудование, в которых используется сплавная сталь, выдерживают корродирующую среду и жесткие условия.
Углеродистая сталь широко используется в горнодобывающем оборудовании благодаря своей универсальности. Платформы на нефтяных и газовых вышках изготовлены из этого типа стали.
Аэрокосмическая отрасль
Сплавная сталь используется для изготовления деталей самолета, таких как компоненты закрылок, включая опорные тележки, приводы и направляющие. Твердость углеродистой стали позволяет применять ее в шасси, крепежах и трубных зажимах.
Судостроение
Углеродистая сталь надежна в качестве материала для судостроения за счет своей свариваемости, прочности и износостойкости. Детали двигателя и различные палубные зоны используют высокоуглеродистую сталь.
Применение сплавной стали в судостроении заметно на подводных частях корпуса и в системе привода. Сопротивляемость коррозии сплавной стали важна в этом отношении.
Заключение
Как видите, и сплавная сталь, и углеродистая сталь являются хорошими инженерными материалами.
С информацией из этого руководства вы, безусловно, сможете решить, выбирать ли сплавную сталь или углеродистую сталь.
Тем не менее, если у вас есть вопросы о проекте обработки стали, мы готовы помочь — свяжитесь с нами сейчас.
Дополнительные ресурсы:
Сплавная сталь – Источник: Science Direct
Углеродистая сталь – Источник: Science Direct
Обработка листового металла – Источник: KDMFAB
