Чем легированная сталь отличается от углеродистой 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:

Таблица 1: 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:

Таблица 2: 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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:

  1. Низкоуглеродистая сталь (или мягкая сталь): (также известная как мягкая сталь) Содержит до 0,30% углерода.
  2. Среднеуглеродистая сталь: содержит от 0,31% до 0,60% углерода.
  3. Высокоуглеродистая сталь: содержит от 0,61% до 1,50% углерода.
  4. 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:

  1. Легированные стали более устойчивы к износу, чем углеродистая сталь.
  2. Легированные стали более устойчивы к коррозии и могут использоваться в высокотемпературных средах, не опасаясь повреждений.
  3. Легированные стали могут подвергаться термической обработке для повышения их прочности и твердости, что делает их еще более долговечными.
  4. 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:

  1. Производство легированных сталей дороже, чем углеродистых.
  2. Легированные стали труднее сваривать, чем углеродистые.
  3. Легированные стали более подвержены коррозии, чем углеродистые стали.
  4. Легированные стали имеют меньшую твердость и прочность по сравнению с углеродистыми сталями.
  5. 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:

Таблица 3: Сравнение легированной стали и углеродистой стали
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:

  1. 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.
  2. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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:

  1. Хромированная сталь: Хромистая сталь создается путем нанесения слоя хрома на углеродистую сталь. Он обладает высокой коррозионной стойкостью и используется для сверл, инструментов и посуды.
  2. Медная сталь: сплав меди и стали, используемый в производстве железнодорожных цистерн и мостов.
  3. Бериллиевая сталь: этот сплав бериллия и железа регулярно используется в аэрокосмической промышленности из-за его высокой прочности и малого веса.
  4. 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.
  5. Магниевая сталь:  сплав магния и стали, этот материал используется в автомобильной промышленности из-за его низкой плотности и высокой прочности.
  6. 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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

одиннадцать − два =

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