Чем легированная сталь отличается от нержавеющей стали?

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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:

  1. Легированная сталь более устойчива к износу по сравнению с нержавеющей сталью.
  2. Легированные стали легче свариваются по сравнению с нержавеющими. Хотя нержавеющая сталь поддается сварке, этот процесс не так прост, как другие сварные швы.
  3. Легированная сталь менее дорогая и легко поддается механической обработке по сравнению со стандартными нержавеющими марками.
  4. 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:

  1. Легированная сталь менее устойчива к коррозии по сравнению с нержавеющей сталью. В связи с этим после изготовления требуется защитная отделка.
  2. Легированная сталь имеет низкую прочность при высоких температурах.
  3. 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:

  1. Титановые сплавы : Титановые сплавы известны своим высоким отношением прочности к весу. Эти свойства делают их идеальным выбором для многих применений, где важен вес.
  2. 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:

  1. 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.
  2. 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:

  1. 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.
  2. 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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

5 × пять =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: