- Легированная сталь и углеродистая сталь — в чем различия?
- Что такое легированная сталь?
- Что такое углеродистая сталь?
- Свойства легированной стали
- Свойства углеродистой стали?
- Виды легированной стали?
- Виды углеродистой стали
- Преимущества легированной стали по сравнению с углеродистой сталью
- Недостатки легированной стали по сравнению с углеродистой сталью
- Сравнение между легированной сталью и углеродистой сталью
- Альтернативы легированной стали и углеродистой стали?
- Сходства между легированной сталью и углеродистой сталью?
- Аналоги углеродистой стали
- Аналоги легированной стали
Легированная сталь и углеродистая сталь — в чем различия?
Легированная сталь и углеродистая сталь обладают очень полезными свойствами. Углеродистая сталь представляет собой сплав железа и углерода, обычно содержащий до 2% углерода по весу. Она часто используется в производстве: машин, инструментов, стальных зданий, мостов и другой инфраструктуры.
Легированная сталь, представляет собой тип, который содержит один или несколько легирующих элементов (обычно другие металлы, такие как: марганец, хром и никель) в дополнение к углероду. Легированная сталь часто используется в высокопрочных деталях, таких как шестерни, валы и оси.
При выборе правильной стали для проекта важно учитывать, какими свойствами должен обладать конечный продукт. Например, если ключевыми требованиями являются прочность и твердость, лучшим выбором может быть легированная сталь.
Если свариваемость является ключевой проблемой, углеродистая сталь может быть лучшим вариантом. В этой статье будут подробно рассмотрены некоторые ключевые различия между легированной сталью и углеродистой сталью.
Что такое легированная сталь?
Легированная сталь — это тип стали, который содержит легирующие элементы (например, алюминий, хром, медь, марганец, никель, кремний и титан) в дополнение к углероду, содержащемуся в обычной углеродистой стали.
Эти легирующие элементы улучшают механические свойства стали. Некоторые сплавы улучшают: прочность, твердость, износостойкость и/или сопротивление коррозии.
Легированная сталь широко используется в различных областях, особенно в строительстве, автомобилестроении и аэрокосмической промышленности.
Что такое углеродистая сталь?
Углеродистая сталь — это тип стали, который содержит углерод в качестве основного легирующего элемента. Он обычно имеет более высокое содержание углерода, чем легированная сталь.
Углеродистая сталь может использоваться для различных применений, включая автомобильные детали, строительные материалы и ручные инструменты.
Она известна своей прочностью и долговечностью и может подвергаться термообработке для повышения твердости. Углеродистая сталь также более подвержена ржавчине, чем другие виды стали. Детали из углеродистой стали могут быть изготовлены ковкой, литьем и механической обработкой.
Свойства легированной стали
Легированная сталь может содержать самые разнообразные элементы, улучшающие ее свойства. В таблице 1 приведены некоторые физические и химические свойства легированной стали:
| Физические свойства | Химические свойства |
|---|---|
|
Высокая прочность |
Легированные стали содержат легирующие элементы (такие как хром, марганец, молибден и никель) в пределах 1-50%. |
|
Хорошая пластичность |
|
|
Хорошая теплопроводность |
|
|
Высокая устойчивость к износу |
|
|
Высокая устойчивость к коррозии |
|
|
Хорошая свариваемость |
Свойства углеродистой стали?
Углеродистая сталь состоит из железа, легированного углеродом. В таблице 2 представлены свойства углеродистой стали:
| Физические свойства | Химические свойства | |
|---|---|---|
|
Жесткий и прочный материал |
Углеродистая сталь представляет собой сплав железа с углеродом с содержанием углерода менее 2,11% по массе. |
|
|
Стойкость к износу |
||
|
Пластичен и легко принимает различные формы |
||
|
Углеродистая сталь обладает магнитными свойствами и может использоваться в электротехнике. |
||
|
Он имеет низкую температуру плавления и легко поддается сварке. |
Виды легированной стали?
Существует множество различных типов легированной стали, каждый из которых имеет уникальные свойства и области применения. Несколько широких категорий перечислены ниже:
- Низколегированная сталь : эти стали являются наиболее распространенными и содержат углерод, марганец, кремний, медь, никель и/или молибден. Низколегированные стали обычно слабее и пластичнее других. Они широко используются в строительной отрасли в виде труб и балок.
- Высоколегированная сталь : Высоколегированная сталь содержит более 5% другого элемента, такого как хром, ванадий или вольфрам. Эти стали невероятно прочные и твердые, что делает их идеальными для использования в автомобилестроении, производстве электроэнергии и оборудовании для химической обработки.
- Инструментальная сталь : Инструментальная сталь — это разновидность легированной стали, которая особенно хорошо подходит для изготовления инструментов. Он содержит большое количество углерода, а также других элементов, таких как хром, марганец и/или вольфрам. Инструментальные стали невероятно твердые и долговечные, что делает их идеальными для использования в режущих и сверлильных инструментах.
Виды углеродистой стали
Различные типы углеродистой стали классифицируются в зависимости от количества углерода, присутствующего в сплаве. Ниже приведены категории углеродистой стали:
- Низкоуглеродистая сталь (или мягкая сталь): (также известная как мягкая сталь) Содержит до 0,30% углерода.
- Среднеуглеродистая сталь: содержит от 0,31% до 0,60% углерода.
- Высокоуглеродистая сталь: содержит от 0,61% до 1,50% углерода.
- Сверхвысокоуглеродистая сталь: содержит от 1,51% до 2% углерода.
Преимущества легированной стали по сравнению с углеродистой сталью
Ниже перечислены преимущества легированной стали по сравнению с углеродистой сталью:
- Легированные стали более устойчивы к износу, чем углеродистая сталь.
- Легированные стали более устойчивы к коррозии и могут использоваться в высокотемпературных средах, не опасаясь повреждений.
- Легированные стали могут подвергаться термической обработке для повышения их прочности и твердости, что делает их еще более долговечными.
- Легированные стали, как правило, прочнее и жестче, чем углеродистые стали.
Недостатки легированной стали по сравнению с углеродистой сталью
Ниже перечислены недостатки легированной стали по сравнению с углеродистой сталью:
- Производство легированных сталей дороже, чем углеродистых.
- Легированные стали труднее сваривать, чем углеродистые.
- Легированные стали более подвержены коррозии, чем углеродистые стали.
- Легированные стали имеют меньшую твердость и прочность по сравнению с углеродистыми сталями.
- Углеродистые стали легче поддаются механической обработке, чем легированные.
Сравнение между легированной сталью и углеродистой сталью
В таблице 3 приведены сравнения между легированной и углеродистой сталью:
| Легированная сталь | Углеродистая сталь | |
|---|---|---|
|
Теплопроводность |
Легированные стали различаются по теплопроводности, но, как правило, имеют меньшую проводимость, чем углеродистые стали. |
Углеродистые стали имеют более высокую теплопроводность около 45 Вт/(мК). |
|
Предел прочности |
Легированные стали имеют более высокую прочность на растяжение, чем углеродистые стали (до 960 МПа). |
Углеродистые стали имеют меньшую прочность на растяжение (450 МПа). |
|
Приложения |
Используется в различных высокотемпературных приложениях, таких как нефтехимические и электростанции. |
Используется в приложениях без особо высоких температур |
Альтернативы легированной стали и углеродистой стали?
Ниже приведены некоторые взаимные альтернативы как легированной, так и углеродистой стали:
- Нержавеющая сталь : как и легированная, и углеродистая сталь, нержавеющая сталь не подвержена коррозии, ржавчине или пятнам от воды. Нержавеющая сталь представляет собой сплав углерода и хрома.
- Никелевые сплавы : никелевые сплавы содержат сталь и никель, что делает их устойчивыми к коррозии и окислению. Они также могут выдерживать высокие температуры, что делает их идеальными для использования на электростанциях и химических заводах.
Сходства между легированной сталью и углеродистой сталью?
Легированные стали и углеродистые стали состоят в основном из железа. Они также содержат небольшое количество других элементов, таких как: углерод, марганец, хром, молибден и никель. Оба типа также могут производиться в широком ассортименте сортов, каждый со своим уникальным набором свойств и характеристик. И легированная сталь, и углеродистая сталь прочны, тверды и долговечны. Их можно подвергать термической обработке для повышения прочности и твердости.
Аналоги углеродистой стали
Ниже перечислены некоторые другие материалы, которые, в зависимости от области применения, могут заменить углеродистую сталь:
- Чугун: этот металл производится путем переплавки чугуна, обычно со значительным количеством железного лома, а иногда и со сталью. Он обычно используется для изготовления отливок из серого чугуна.
- Ковкий чугун: также называемый чугуном с шаровидным графитом, чугуном с шаровидным графитом или чугуном с шаровидным графитом, это разновидность чугуна, который был обработан таким элементом, как церий или магний, в расплавленном состоянии. Процесс проводится для того, чтобы вызвать образование свободного графита в виде узелков в металлической матрице.
- Кованое железо: это сплав железа с очень низким содержанием углерода. Это полурасплавленная масса железа с добавками волокнистого шлака (до 2% по весу), что придает ему «зерно», напоминающее древесину, которое видно при травлении или изгибании до разрушения.
- Бериллиевый медный сплав: этот медный сплав содержит 0,5-3% бериллия и иногда другие элементы. Бериллиевая медь сочетает в себе высокую прочность с немагнитными и искробезопасными свойствами.
- Алюминиевая бронза: это сплав меди с алюминием в различных пропорциях. Типичные составы: 8–12% Al, 0,5–3% Fe и 89–91% Cu. Он прочен и устойчив к коррозии и находит применение в морской технике.
- Латунь: пропорции цинка и меди в этом сплаве можно варьировать для достижения различных механических и электрических свойств.
Аналоги легированной стали
Ниже перечислены несколько альтернатив легированной стали:
- Хромированная сталь: Хромистая сталь создается путем нанесения слоя хрома на углеродистую сталь. Он обладает высокой коррозионной стойкостью и используется для сверл, инструментов и посуды.
- Медная сталь: сплав меди и стали, используемый в производстве железнодорожных цистерн и мостов.
- Бериллиевая сталь: этот сплав бериллия и железа регулярно используется в аэрокосмической промышленности из-за его высокой прочности и малого веса.
- Алюминий Сталь: алюминий может быть легирован другими металлами для придания ему превосходных свойств. Алюминиевые сплавы включают алюминиевый сплав 3003 и алюминиевый сплав 3004. Они используются в производстве кухонной утвари, сосудов под давлением, банок для напитков и изделий из листового металла.
- Магниевая сталь: сплав магния и стали, этот материал используется в автомобильной промышленности из-за его низкой плотности и высокой прочности.
- Вольфрамовая сталь: сплав вольфрама и стали регулярно используется в производстве режущих инструментов и других износостойких деталей.
В этой статье представлены легированная сталь и углеродистая сталь, объяснено, что они из себя представляют, и обсуждены различные области применения каждой из них.
