[Чем легированная сталь отличается от нержавеющей стали?]
Содержание
- Легированная сталь и нержавеющая сталь — в чем различия?
- Что такое легированная сталь?
- Что такое нержавеющая сталь?
- Свойства легированной стали
- Свойства нержавеющей стали
- Виды нержавеющей стали
- Виды легированной стали
- Преимущества легированной стали по сравнению с нержавеющей сталью
- Недостатки легированной стали по сравнению с нержавеющей сталью
- Сравнение между легированной сталью и нержавеющей сталью
- Альтернативы легированной стали и нержавеющей стали
- Сходства между легированной сталью и нержавеющей сталью
- Сравнение нержавеющей стали с другими материалами
Легированная сталь и нержавеющая сталь — в чем различия?
Легированная сталь — это металл, состоящий в основном из железа, но включающий небольшое количество других элементов, таких как: углерод, хром, марганец, молибден, никель, кремний, вольфрам или ванадий.
Эти элементы добавляются для изменения физических свойств стали, чтобы улучшить такие показатели, как твердость, прочность или коррозионная стойкость.
Легированная сталь часто используется в приложениях, требующих высокой прочности, таких как строительство или производство.
Нержавеющая сталь — это особый тип легированной стали, который содержит относительно большую долю хрома.
Добавленный элемент придает этому металлу характерный блеск и коррозионную стойкость. Нержавеющая сталь часто используется в кухонной посуде, медицинском оборудовании или открытых архитектурных элементах.
Нержавеющая сталь более устойчива к коррозии, чем большинство других стальных сплавов, но зачастую она не такая прочная.
В этой статье будет проведено сравнение легированной стали и нержавеющей стали с точки зрения их свойств и областей применения.
Что такое легированная сталь?
Легированная сталь — это универсальная категория стальных материалов, содержащих один или несколько легирующих элементов (вещество, добавляемое к другому материалу для улучшения его свойств).
Вся основная сталь состоит из железа и небольшого количества углерода. Наиболее распространенным дополнительным легирующим элементом является хром, придающий стали антикоррозионные свойства.
Другие элементы, которые можно использовать для легирования стали, включают: марганец, молибден, никель, титан, вольфрам и ванадий.
Свойства легированной стали зависят от конкретных элементов, которые в нее добавляют. Например, хром увеличивает твердость, износостойкость и ударную вязкость стали, а марганец увеличивает ее пластичность, прокаливаемость и износостойкость.
Что такое нержавеющая сталь?
Нержавеющая сталь — это тип легированной стали, которая содержит не менее 10,5% хрома, что делает ее очень устойчивой к коррозии.
Добавленный хром делает его идеальным материалом для широкого спектра применений, от кухонной посуды до медицинского оборудования.
Его уникальные свойства делают его популярным выбором как для потребителей, так и для бизнеса. Важно отметить, что существуют также разные марки нержавеющей стали, каждая из которых имеет свой набор свойств.
Свойства легированной стали
В таблице 1 представлены свойства легированной стали:
Таблица 1: Свойства легированной стали
| Физические свойства | Химические свойства |
|---|---|
|
Высокое соотношение прочности и веса. |
Содержит высокие уровни хрома, молибдена и/или других легирующих элементов. |
|
Хорошая коррозионная стойкость |
Более высокие уровни легирующих элементов часто позволяют подвергать сплавы термообработке до широкого диапазона уровней твердости. |
|
Высокая прочность и долговечность |
|
|
Износостойкость |
|
|
Твердость при высоких температурах |
Свойства нержавеющей стали
В таблице 2 представлены свойства нержавеющей стали:
Таблица 2: Свойства нержавеющей стали
| Физические свойства | Химические свойства |
|---|---|
|
Стойкость к коррозии и окрашиванию |
Стойкий к основаниям, кислотам, а также органическим соединениям |
|
Прочный |
Состоит из железа, хрома и углерода. Некоторые разновидности могут включать марганец, кремний, никель или другие элементы. |
|
Легко чистить и обслуживать |
|
|
Немагнитный |
|
|
Высокая устойчивость к теплу |
|
|
Электропроводящий |
Виды нержавеющей стали
Были разработаны тысячи различных марок нержавеющей стали, но их можно разделить на четыре отдельные группы:
- Аустенитные нержавеющие стали : Эта группа содержит не менее 16% хрома и 6% никеля (основной сорт 304 — 18% хрома, 8% никеля). Он широко используется на химических заводах и в оборудовании для пищевой промышленности, потому что не подвержен коррозии, ржавчине или пятнам после контакта с водой.
- Ферритные нержавеющие стали : эта группа содержит хром (обычно от 11 до 27%) и мало или совсем не содержит никеля. Они менее устойчивы к коррозии, чем аустенитные марки, но более похожи на железо и демонстрируют лучшие механические свойства при повышенных температурах.
- Мартенситные нержавеющие стали : эта группа содержит хром (от 14 до 18%) и умеренное количество углерода (обычно от 0,2% до 1,2%). Их можно закалять и отпускать, как углеродистую сталь.
- Дуплексные нержавеющие стали : эта группа содержит хром (от 18 до 28%) и никель (от 3,5% до 5,5%). Они обладают лучшей коррозионной стойкостью, чем аустенитные марки, и из-за более низкого содержания углерода менее подвержены охрупчиванию, чем мартенситные марки.
Виды легированной стали
Ниже перечислены широкие категории легированной стали:
- Низколегированные стали : низколегированные стали содержат небольшое количество одного или нескольких легирующих элементов для улучшения прочности, твердости, ударной вязкости или других свойств. Примеры обычных легирующих элементов: хром, никель, марганец и молибден. Низколегированные стали обычно используются в оборудовании, требующем хорошего отношения прочности к весу, например, в строительном и горнодобывающем оборудовании.
- Высоколегированные стали : Высоколегированные стали содержат большое количество одного или нескольких легирующих элементов для повышения прочности, твердости или ударной вязкости. Общие легирующие элементы включают: хром, марганец, никель, молибден и ванадий.
- Инструментальные стали : Инструментальные стали являются высоколегированными и особенно хорошо подходят для использования в инструментах и штампах. Инструментальные стали предназначены для сохранения твердости и износостойкости при высоких температурах.
- Мартенсетно-стареющие стали : Маргаринно-стареющие стали известны своей превосходной прочностью и ударной вязкостью. Обычно они используются в приложениях, требующих высокой прочности, таких как аэрокосмическая и военная промышленность.
Преимущества легированной стали по сравнению с нержавеющей сталью
Ниже перечислены преимущества легированной стали по сравнению с нержавеющей сталью:
- Легированная сталь более устойчива к износу по сравнению с нержавеющей сталью.
- Легированные стали легче свариваются по сравнению с нержавеющими. Хотя нержавеющая сталь поддается сварке, этот процесс не так прост, как другие сварные швы.
- Легированная сталь менее дорогая и легко поддается механической обработке по сравнению со стандартными нержавеющими марками.
- Легированные стали более долговечны, чем нержавеющая сталь.
Недостатки легированной стали по сравнению с нержавеющей сталью
Ниже перечислены недостатки легированной стали по сравнению с нержавеющей сталью:
- Легированная сталь менее устойчива к коррозии по сравнению с нержавеющей сталью. В связи с этим после изготовления требуется защитная отделка.
- Легированная сталь имеет низкую прочность при высоких температурах.
- Поверхность легированной стали не так хороша, как у нержавеющей стали.
Сравнение между легированной сталью и нержавеющей сталью
В таблице 3 сравниваются легированная сталь и нержавеющая сталь с точки зрения теплопроводности, прочности на растяжение и области применения:
Таблица 3: Сравнение легированной стали и нержавеющей стали
| Легированная сталь | Нержавеющая сталь | |
|---|---|---|
|
Теплопроводность |
Имеет теплопроводность около 45 Вт/(мК). |
Имеет теплопроводность 15 Вт/(мК). |
|
Предел прочности |
Более прочный и имеет предел прочности до 960 МПа |
Менее прочный и имеет предел прочности около 621 МПа. |
|
Приложение |
Часто используется в строительстве и производстве |
Обычно используется в пищевой промышленности и производстве напитков |
Альтернативы легированной стали и нержавеющей стали
Некоторые из взаимных альтернатив традиционной легированной стали и нержавеющей стали:
- Титановые сплавы : Титановые сплавы известны своим высоким отношением прочности к весу. Эти свойства делают их идеальным выбором для многих применений, где важен вес.
- Алюминиевые сплавы : алюминиевые сплавы часто используются в приложениях, где важными факторами являются прочность и вес.
Сходства между легированной сталью и нержавеющей сталью
Нержавеющая сталь технически представляет собой особый тип легированной стали. Оба содержат множество элементов, что делает их очень универсальными материалами.
Многие сплавы содержат хром, ключевой элемент нержавеющей стали. Сталь с добавлением хрома устойчива к коррозии, поскольку добавленный элемент образует защитный слой на поверхности металла.
Кроме того, нержавеющая, легированная и все другие виды стали создаются из железа и углерода. При правильном сочетании эти элементы образуют очень прочную и долговечную молекулярную решетку.
Наконец, нержавеющая сталь и большинство других сплавов могут подвергаться термической обработке для улучшения их свойств, что делает их универсальными материалами, которые можно настраивать для широкого спектра применений.
Сравнение нержавеющей стали с другими материалами
Нержавеющую сталь часто сравнивают с несколькими другими подобными материалами:
- Углеродистая сталь: Углеродистая сталь является одним из наиболее распространенных типов стали. Он известен своей прочностью и долговечностью. Углеродистая сталь также дешевле нержавеющей стали, что делает ее популярным выбором для различных применений. Минус в том, что ржавеет.
- Инструментальная сталь: Инструментальная сталь — это разновидность углеродистой стали, которая хорошо подходит для изготовления инструментов. Он известен своей твердостью и износостойкостью, что производители используют для таких изделий, как ножи, пилы и сверла.
Другие материалы, которые можно выбрать вместо легированной стали:
- Алюминий: алюминий является наиболее распространенным типом материала, используемого в автомобилестроении. Вода не вызывает его коррозии, как это происходит с металлами на основе железа. Кроме того, алюминий легкий и очень прочный, что делает его идеальным для панелей кузова автомобиля и других структурных компонентов.
- Хром-ванадий: сочетание атомов хрома и ванадия создает решетчатые структуры с очень выгодным соотношением прочности и веса, что делает его идеальным для применений, требующих прочного материала, но при этом легкого. Из-за своей прочности его часто используют при изготовлении режущих инструментов.
В этой статье представлены легированная сталь и нержавеющая сталь, объяснено, что они из себя представляют, и обсуждены различные свойства и области применения каждой из них.