Koolstofstaal vs Roestvrij Staal: Belangrijkste verschillen

I. Gelegeerde elementen van staal

Staal

Staal is een verzamelnaam voor ijzerlegeringen met een koolstofgehalte variërend van 0,02% tot 2,04% per massa. De chemische samenstelling van staal kan aanzienlijk variëren. Staal dat alleen koolstof bevat, wordt koolstofstaal of gewoon staal genoemd.

Bij de productie bevat staal echter vaak verschillende legeringselementen op basis van het beoogde gebruik, zoals mangaan, nikkel en vanadium.

Op basis van prestaties en gebruik worden ze verder onderverdeeld in constructiestaal, gereedschapsstaal en staal met speciale prestaties.

Koolstof

Koolstof, aanwezig in alle staalsoorten, is het meest essentiële verhardingselement. Het helpt de sterkte van het staal te verhogen. Gereedschapsstaal moet meestal meer dan 0,6% koolstof bevatten, ook bekend als hoog koolstofstaal.

Chroom

Chroom verbetert de slijtvastheid, hardheid en vooral de corrosiebestendigheid. Als een staal meer dan 13% chroom bevat, wordt het beschouwd als roestvrij staal. Alle staalsoorten kunnen echter roesten als ze niet goed worden onderhouden.

Mangaan

Mangaan is een cruciaal element dat helpt bij de vorming van de korrelstructuur en het verbeteren van taaiheid, sterkte en slijtvastheid. Het wordt gebruikt voor het deoxideren van staal tijdens warmtebehandeling en walsprocessen.

Mangaan is aanwezig in de meeste soorten staal gebruikt voor messen en scharen, behalve voor A-2, L-6 en CPM 420V.

Molybdeen

Als carbidevormer voorkomt molybdeen dat staal bros wordt en behoudt het de sterkte van staal bij hoge temperaturen. Het zit in veel staalsoorten.

Luchthardende staalsoorten (zoals A-2, ATS-34) bevatten altijd 1% of meer molybdeen, waardoor ze kunnen uitharden in lucht.

Nikkel

Nikkel zorgt voor sterkte, corrosiebestendigheid en taaiheid. Het is aanwezig in L-6, AUS-6 en AUS-8.

Silicium

Silicium helpt de sterkte te verhogen. Net als mangaan wordt het gebruikt in het staalproductieproces om de sterkte van staal te behouden.

Wolfraam

Wolfraam verbetert de slijtvastheid. Het wordt gemengd met een geschikte verhouding chroom of mangaan om hogesnelheidsstaal te produceren. Hogesnelheidsstaal M-2 bevat een aanzienlijke hoeveelheid wolfraam.

Vanadium

Vanadium verbetert de slijtvastheid en taaiheid. Een carbide van vanadium wordt gebruikt bij de vervaardiging van stalen staven. Veel staalsoorten bevatten vanadium, waaronder M-2, Vascowear, CPM T440V en 420VA, die een hoog vanadiumgehalte hebben.

Het belangrijkste verschil tussen BG-42 en ATS-34 is het vanadiumgehalte van BG-42.

II. Soorten staal

(1) Gewoon staal

   a. Koolstof constructiestaal:

(a) V195;
(b) Q215 (A, B);
(c) Q235 (A, B, C);
(d) V255 (A, B);
(e) Q275.

   b. Laaggelegeerd constructiestaal

   c. Gemeenschappelijk constructiestaal voor specifieke doeleinden

(2) Kwaliteitsstaal (inclusief hoogwaardig kwaliteitsstaal)

a. Constructiestaal:

(a) Koolstof constructiestaal van hoge kwaliteit;

(b) Gelegeerd constructiestaal;

(c) Verenstaal;

(d) Vrij staal;

(e) Lager staal;

(f) Constructiestaal van hoge kwaliteit voor specifieke doeleinden.

b. Gereedschapsstaal:

(a) Koolstof gereedschapsstaal;

(b) Gelegeerd gereedschapsstaal;

(c) Gereedschapsstaal met hoge snelheid.

c. Speciaal prestatiestaal:

(a) Roestvrij zuurbestendig staal;

(b) Hittebestendig staal;

(c) Elektrische verwarming gelegeerd staal;

(d) Elektrisch staal;

(e) Slijtvast staal met een hoog mangaangehalte.

III. Wat is koolstofstaal?

De belangrijkste mechanische eigenschappen van staal afhankelijk van het koolstofgehalte. Staal dat geen grote hoeveelheid legeringselementen bevat, wordt ook wel gewoon koolstofstaal of koolstofstaal genoemd.

Koolstofstaal, ook wel gewoon koolstofstaal genoemd, verwijst naar ijzer-koolstoflegeringen met een koolstofgehalte (WC) van minder dan 2%.

Naast koolstof bevat koolstofstaal over het algemeen kleine hoeveelheden silicium, mangaan, zwavel en fosfor.

Koolstofstaal kan worden ingedeeld in drie soorten op basis van de toepassing: koolstof constructiestaal, koolstof gereedschapsstaal en vrij snijdend constructiestaal. Koolstof constructiestaal kan verder worden onderverdeeld in constructiestaal voor gebouwen en constructiestaal voor machines.

Volgens de smeltmethode kan koolstofstaal worden onderverdeeld in open-haard staal, convertorstaal en elektrisch ovenstaal.

Volgens de deoxidatiemethode kan koolstofstaal worden ingedeeld als kokend staal (F), gedood staal (Z), halfgekookt staal (b) en speciaal gedood staal (TZ).

Gebaseerd op koolstofgehaltekoolstofstaal kan worden onderverdeeld in staal met een laag koolstofgehalte (WC ≤ 0,25%), staal met een gemiddeld koolstofgehalte (WC 0,25%-0,6%) en staal met een hoog koolstofgehalte (WC > 0,6%).

Op basis van het fosfor- en zwavelgehalte kan koolstofstaal worden onderverdeeld in gewoon koolstofstaal (hoger fosfor- en zwavelgehalte), hoogwaardig koolstofstaal (lager fosfor- en zwavelgehalte), superieur hoogwaardig staal (nog lager fosfor- en zwavelgehalte) en speciaal hoogwaardig staal.

Over het algemeen nemen de hardheid en sterkte van koolstofstaal toe naarmate het koolstofgehalte toeneemt, maar de vervormbaarheid neemt af.

IV. Wat is roestvrij staal?

Roestvrij staal, ook bekend als zuurbestendig staal, bestaat uit twee hoofdcomponenten: roestvrij staal en zuurbestendig staal. Eenvoudig gezegd wordt staal dat bestand is tegen atmosferische corrosie roestvrij staal genoemd, terwijl staal dat bestand is tegen corrosie door chemische media zuurbestendig staal wordt genoemd. Roestvast staal is een hooggelegeerd staal met meer dan 60% ijzer als basis, met legeringselementen zoals chroom, nikkel en molybdeen.

Als het staal meer dan 12% chroom bevat, is het bestand tegen corrosie en roest in de atmosfeer en verdund salpeterzuur. Dit komt doordat chroom een hechte chroomoxidefilm op het staaloppervlak kan vormen, die het staal effectief tegen corrosie beschermt. Het chroomgehalte in roestvast staal is over het algemeen hoger dan 14%, maar roestvast staal is niet volledig immuun tegen roestvorming.

In kustgebieden of plaatsen met ernstige luchtvervuiling, wanneer de lucht een grote hoeveelheid chloride-ionen bevat, kan het blootgestelde oppervlak van roestvast staal wat roestvlekken ontwikkelen. Deze roestvlekken blijven echter beperkt tot het oppervlak en tasten de interne matrix van roestvrij staal niet aan.

In het algemeen vertoont staal met een chroomgehalte (Wcr) hoger dan 12% de volgende kenmerken eigenschappen van roestvrij staal. Roestvast staal kan verder worden ingedeeld in vijf categorieën op basis van de microstructuur na warmtebehandeling: ferritisch roestvast staal, martensitisch roestvrij staalaustenitisch roestvast staal, austenitisch-ferritisch (duplex) roestvast staal en precipitatiehardend roestvast staal.

Roestvrij staal wordt gewoonlijk gecategoriseerd op basis van de matrixstructuur:

Ferritisch roestvrij staal: Bevat 12% tot 30% chroom. De corrosiebestendigheid, taaiheid en lasbaarheid verbetert met toenemend chroomgehalte. Het vertoont een betere weerstand tegen chloride spanningscorrosie dan andere soorten roestvast staal.

Austenitisch roestvast staal: Bevat meer dan 18% chroom, samen met ongeveer 8% nikkel en kleine hoeveelheden molybdeen, titaniumstikstof en andere elementen. Het heeft uitstekende uitgebreide eigenschappen en is bestand tegen corrosie in verschillende media.

Austenitisch-ferritisch (duplex) roestvast staal: Combineert de voordelen van austenitisch en ferritisch roestvrij staalen vertoont superplasticiteit.

Martensitisch roestvast staal: Heeft een hoge sterkte maar een slechte vervormbaarheid en lasbaarheid.

V. Koolstofstaal vs Roestvrij Staal

Kleur: Roestvast staal bevat meer chroom en nikkel, waardoor het er zilverachtig uitziet. Koolstofstaal bestaat voornamelijk uit koolstof en ijzer, met minder andere stoffen. metalen onderdelenwaardoor het een overwegend ijzeren kleur krijgt die donkerder is.

Oppervlaktestructuur: Roestvast staal, met een hoger gehalte aan andere metaalelementen, heeft een glad oppervlak. Koolstofstaal, dat meer ijzer en koolstof bevat, heeft een ruwer oppervlak en mist de gladheid van roestvrij staal.

Magnetisme: Koolstofstaal heeft magnetische eigenschappen aan het oppervlak en kan worden aangetrokken door een magneet. Roestvrij staal is over het algemeen niet magnetisch onder normale omstandigheden en wordt niet aangetrokken door magneten.

Koolstofgehalte: De mechanische eigenschappen van koolstofstaal hangen af van het koolstofgehalte, waarbij staal minder dan 2% koolstof bevat en over het algemeen geen significante hoeveelheid legeringselementen toevoegt. Roestvast staal daarentegen heeft, om zijn corrosiebestendigheid te behouden, een relatief laag koolstofgehalte, meestal niet meer dan 1,2%.

Inhoud legering: Koolstofstaal bevat een kleine hoeveelheid legeringselementen, zoals silicium, mangaan, zwavel en fosfor. Roestvast staal heeft een hoger gehalte aan legeringselementen, voornamelijk chroom en nikkel, dan 12%.

Corrosiebestendigheid: Koolstofstaal, met een laag gehalte aan legeringen, heeft een zwakkere corrosiebestendigheid. Roestvrij staal, met een hoger gehalte aan chroom en nikkel, heeft een sterkere corrosiebestendigheid.

Het onderscheid tussen koolstofstaal en roestvast staal zit voornamelijk in hun corrosiebestendigheid. Roestvast staal met zijn superieure eigenschappen vervult echter functies die andere staalsoorten in praktische toepassingen niet kunnen vervangen.

Sommige hittebestendige roestvaste staalsoorten en roestvaste staalsoorten met uitstekende oppervlakte-eigenschappen worden bijvoorbeeld veel gebruikt als decoratieve materialen.

Bovendien maken de uitzonderlijke mechanische eigenschappen van roestvrij staal het onmisbaar in verschillende productiesectoren.

Gewoon staal, ook wel koolstofstaal genoemd, is een ijzer-koolstoflegering. Op basis van het koolstofgehalte wordt het ingedeeld in koolstofarm staal, koolstofstaal met een gemiddeld koolstofgehalte en gietijzer.

Over het algemeen wordt staal met minder dan 0,2% koolstof koolstofstaal genoemd, ook wel zacht ijzer of puur ijzer genoemd; staal met een koolstofgehalte tussen 0,2-1,7% wordt staal genoemd; en staal met meer dan 1,7% koolstof wordt ruwijzer genoemd.

1. Staal met een chroomgehalte hoger dan 12,5% heeft een hoge weerstand tegen corrosie door externe media (zuur, alkalizout) en wordt daarom roestvast staal genoemd.

Afhankelijk van de interne structuur van het staal, kan roestvast staal worden onderverdeeld in martensitische, ferritische, austenitische, ferritisch-austenitische en precipitatiegeharde soorten, met een totaal van 55 soorten gespecificeerd door de nationale norm GB3280-92.

In het dagelijks leven komen we vaak austenitisch roestvast staal tegen (sommigen noemen het nikkel roestvast staal) en martensitisch roestvast staal (sommigen noemen het "roestvast ijzer", wat wetenschappelijk onjuist is en vatbaar voor misverstanden).

Typische kwaliteiten van austenitisch roestvast staal zijn 0Cr18Ni9, of "304", en 1Cr18Ni9Ti. Martensitisch roestvast staal, dat wordt gebruikt voor de productie van scharen en messen, omvat voornamelijk kwaliteiten 2Cr13, 3Cr13, 6Cr13, 7Cr17, enz.

2. Verschillen in de samenstelling van deze twee soorten roestvast staal resulteren in verschillende interne metaalmicrostructuren.

3. Austenitisch roestvast staal heeft door het hoge chroom- en nikkelgehalte (ongeveer 18% chroom en meer dan 4% nikkel) een austenitische inwendige structuur.

Deze structuur is niet-magnetisch en kan niet worden aangetrokken door een magneet. Het wordt vaak gebruikt voor decoratieve materialen, zoals roestvrijstalen buizen, handdoekrekken, bestek, fornuizen, enz.

4. Martensitisch roestvrij staal wordt gebruikt om messen en scharen te maken. Omdat snijgereedschap scherp moet zijn, moet het een bepaalde hardheid hebben.

Dit type roestvast staal moet een warmtebehandeling ondergaan om de interne structuur te veranderen en de hardheid te verhogen. snijtang.

Maar dit type roestvrij staal heeft een getemperde martensitische inwendige structuur en is magnetisch, wat betekent dat het aangetrokken kan worden door een magneet.

Daarom kun je niet zomaar bepalen of een materiaal roestvrij staal is op basis van het magnetisme.

VI. Roestvrijstalen Naadloze Buizen vs Koolstofstaal Naadloze Buizen

Het onderscheid tussen naadloze buizen van roestvrij staal en naadloze buizen van koolstofstaal ligt voornamelijk in de verschillende ontwerpregels voor deze twee staalsoorten, wat betekent dat hun ontwerpregels niet uitwisselbaar zijn. De verschillen kunnen als volgt worden samengevat:

Ten eerste verhardt roestvast staal tijdens koudvervormen door een fenomeen dat werkharding wordt genoemd. Tijdens het buigen vertoont het bijvoorbeeld anisotropie, met verschillende eigenschappen in de dwars- en lengterichting.

De toename in sterkte door koudvervormen kan gebruikt worden om de veiligheidsfactor te verhogen, vooral als het gebogen gebied klein is vergeleken met het totale gebied, waardoor de toename verwaarloosbaar is.

Ten tweede verschilt de spanning-rekdiagram voor roestvast staal van die van koolstofstaal. De elasticiteitsgrens van roestvast staal is ongeveer 50% van de vloeispanning, wat volgens de standaardvoorschriften lager is dan de vloeispanning van koolstofstaal.

Ten slotte heeft roestvast staal geen gedefinieerde vloeipunt. In plaats daarvan wordt de vloeispanning over het algemeen weergegeven door σ0,2 en wordt beschouwd als een equivalente waarde.

VII. Warmtebehandeling en mechanische prestatie-indicatoren van staal

Warmtebehandeling is een proces dat de fysieke eigenschappen van een metaal manipuleert door het te verhitten en af te koelen. Door warmtebehandeling kan de microstructuur van staal worden verbeterd om aan specifieke fysieke eisen te voldoen.

Enkele van de eigenschappen die door dit proces worden bereikt, zijn taaiheid, hardheid en slijtvastheid. Deze eigenschappen worden verkregen met behulp van warmtebehandelingstechnieken zoals harden, ontlaten, gloeienen oppervlakteverharding.

VerhardingOok bekend als afschrikken. Hierbij wordt het metaal gelijkmatig verhit tot een geschikte temperatuur en vervolgens snel ondergedompeld in water of olie om abrupt af te koelen, of het wordt afgekoeld in lucht of een vriesruimte om de gewenste hardheid te bereiken.

Temperen is nodig na het harden, omdat het staal bros wordt en breukgevoelig wordt door de spanning die wordt veroorzaakt door het snelle afkoelen.

Om deze brosheid te elimineren, wordt het staal gehard door het opnieuw te verhitten tot een geschikte temperatuur of kleur, gevolgd door snelle afkoeling.

Hoewel dit proces de hardheid van het staal licht vermindert, verhoogt het de taaiheid en vermindert het de brosheid.

Gloeien is een methode die wordt gebruikt om de inwendige spanning in staal en om het te homogeniseren. Het proces omvat het verhitten van het staal tot boven zijn kritieke temperatuur en het vervolgens in droge as, kalk, asbest plaatsen of het in een oven afsluiten om het langzaam te laten afkoelen.

Hardheid verwijst naar het vermogen van een materiaal om penetratie door een extern voorwerp te weerstaan. Een veelgebruikte methode om te testen staalhardheid is door een vijl te gebruiken op de rand van het werkstuk, waarbij de diepte van de vijlmarkeringen de hardheidsgraad aangeeft.

Deze methode is echter niet erg nauwkeurig. Moderne hardheidsmetingen worden meestal uitgevoerd met een hardheidsmeter. De Rockwell hardheidstest is een van de meest gebruikte testen.

De Rockwell hardheidsmeter meet de indringdiepte van een diamant in het metaal; hoe dieper de indringdiepte, hoe lager de hardheid. De indringdiepte kan nauwkeurig worden afgelezen van een wijzerplaat en deze waarde wordt het Rockwell hardheidsgetal genoemd.

Smeden is een proces waarbij metaal wordt gevormd door hameren. Als staal wordt verhit tot smeedtemperatuur, kan het worden gesmeed, gebogen, getrokken en gevormd. Het meeste staal is gemakkelijk te smeden als het verhit wordt tot een heldere kersenrode kleur. Een veelgebruikte methode om de hardheid van staal is door blussen.

Breekbaarheid verwijst naar de neiging van een metaal om gemakkelijk te breken. Gietijzer is bijvoorbeeld zeer bros en kan zelfs barsten als het valt. Er is een nauw verband tussen brosheid en hardheid; materialen met een hoge hardheid hebben meestal ook een hoge brosheid.

Vervormbaarheid (ook bekend als kneedbaarheid) verwijst naar het vermogen van een metaal om permanent te vervormen zonder te breken wanneer het wordt blootgesteld aan externe krachten. Kneedbare metalen kunnen tot dunne draden worden getrokken.

Elasticiteit verwijst naar de eigenschap van een metaal om te vervormen onder externe krachten en terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm zodra de krachten worden weggenomen. Verenstaal is een zeer elastisch materiaal.

Buigzaamheid ook bekend als vervalsbaarheidis een andere beschrijving van de vervormbaarheid of zachtheid van een metaal. Kneedbaarheid is de eigenschap van een metaal om te vervormen zonder te breken wanneer het wordt blootgesteld aan hameren of walsen.

Taaiheid is het vermogen van een metaal om trillingen of stoten te weerstaan. Taaiheid is het tegenovergestelde van brosheid.