Сталь - опора современной строительной индустрии, поставляется в различных формах, чтобы соответствовать требованиям. Углеродистая и низкоуглеродистая сталь - наиболее распространенные виды стали с различными характеристиками и областями применения в промышленности.
Основным компонентом углеродистой стали является углерод, а также несколько других компонентов. С другой стороны, мягкая сталь - это один из видов углеродистой стали, но с меньшим содержанием углерода. Приготовьтесь войти в мир стали, чтобы изучить и узнать все подробности о мягкой и углеродистой стали.
Что такое мягкая сталь?
Будучи низкоуглеродистой сталью, она податлива и часто используется в конструкциях и строительстве.
- Состав углерода: 04% - 0,3%.
- Мягкая сталь отличается пластичностью.
Что такое среднеуглеродистая сталь?
Будучи среднеуглеродистой сталью, она часто используется для изготовления осей, зубчатых колес и рельсов.
- Содержит умеренное количество углерода - от 0,3 до 0,6 процента.
- Среднеуглеродистая сталь означает баланс между прочностью и пластичностью.
Что такое высокоуглеродистая сталь?
Она содержит больше углерода, чем два предыдущих типа: от 0,6% до 1,5% углерода. Высокоуглеродистая сталь твердая и подходит для изготовления режущих инструментов и пружин.
Низкоуглеродистая и среднеуглеродистая и высокоуглеродистая сталь
Прочность
Низкоуглеродистая сталь не такая прочная, как высокоуглеродистая, но обеспечивает хорошую прочность для различных применений. Она используется там, где не требуется высокая прочность, а нужен баланс между прочностью и такими свойствами, как формуемость. Высокоуглеродистая сталь может демонстрировать большую прочность по сравнению с низкоуглеродистой, что позволяет использовать ее для улучшения механических свойств.
Долговечность
Мягкая сталь долговечна и устойчива к повреждениям, но более коррозионностойка, чем сталь с высоким содержанием углерода. Покрытие или оцинковка поверхности может увеличить ее долговечность. Более высокоуглеродистая сталь с добавлением легирующих элементов может обеспечить более высокую прочность, износостойкость и твердость. Однако, в зависимости от конкретного состава, некоторые из них могут быть более подвержены коррозии.
Универсальность
Если на первом месте стоит доступность, то низкоуглеродистая сталь может быть использована для различных целей. Простота изготовления и применение во многих отраслях, таких как строительство и автомобилестроение, доказывают ее универсальность.
Высокоуглеродистая сталь менее универсальна из-за своей твердости и хрупкости. Тем не менее, он все еще универсален в специализированных областях применения, таких как режущие инструменты и высокопрочные компоненты.
Является ли углеродистая сталь более твердой, чем мягкая?
При анализе твердости низкоуглеродистой и углеродистой стали необходимо учитывать содержание углерода в стали и возможных легирующих элементов.
Углеродистая сталь обладает большей твердостью, чем мягкая, благодаря более высокому содержанию углерода.
В отличие от нее, мягкая сталь содержит меньшее количество углерода, что делает ее более мягкой. Учитывая их применение, мягкая сталь используется там, где твердость не является целью. Напротив, повышенное содержание углерода в углеродистой стали делает ее незаменимой там, где требуется твердость.
Сравнение углеродистой и легированной стали: обе стали прочны, но легированная сталь с добавлением элементов обеспечивает повышенную коррозионную стойкость.
Насколько устойчива углеродистая сталь к коррозии?
Коррозионная стойкость любой углеродистой стали - это критический аспект, который может повлиять на ее эксплуатационные характеристики.
Мягкая сталь подвержена коррозии, особенно в условиях влажности. Она легко ржавеет при воздействии агрессивной среды.
Низкое содержание углерода делает его склонным к окислению, образуя на поверхности ржавчину (оксид железа). Профилактические меры, такие как покрытие, покраска и оцинковка, могут повысить его коррозионную стойкость.
Коррозионная стойкость углеродистой стали зависит от таких факторов, как легирующие элементы и термическая обработка. Как правило, повышенное содержание углерода предотвращает коррозию.
Легирующие элементы, такие как хром, могут значительно повысить устойчивость к коррозии. Нержавеющая сталь содержит хром, который обеспечивает превосходную устойчивость к коррозии.
Процесс производства углеродистой и низкоуглеродистой стали
Производственный процесс несколько различается в зависимости от типа стали и конечного продукта. Три основных этапа:
Первичный процесс
Сталь может быть создана из переработанных материалов или в сочетании с новой сталью в кислородной печи.
Кислород играет важную роль в процессе выплавки стали. Железная руда и кокс, выступающие в качестве сырья, подвергаются конверсии. Затем расплавленная сталь разливается в формы. Так формируются слябы и слитки. В результате конечный продукт имеет высокое содержание углерода (0,5 процента).
Вторичный процесс
Это создание стали с содержанием углерода, отвечающим потребностям рынка. Здесь происходят все необходимые изменения в зависимости от желаемой стали (с высоким, низким или средним содержанием углерода).
Электродуговая печь (EAF)
В данном случае состав стали модифицируется путем селективного добавления или удаления компонентов или, в качестве альтернативы, путем регулирования температуры.
- Перемешивание
Этот метод использует электромагнитные поля для создания турбулентных течений в ковше, эффективно разделяя неметаллические материалы. Цель - добиться однородного и хорошо смешанного состава стали.
- Печь-ковш
Использование печи со вторичным электродом обеспечивает точный контроль температуры и точное введение компонентов сплава.
- Впрыскивание в ковш
Чтобы вызвать явление перемешивания, инертный газ вводится из основания расплавленной стали, нагревается и поднимается через жидкий металл.
- Дегазация
Уменьшение содержания серы в продукте при одновременном удалении водорода, кислорода и азота. Для удаления газов из жидкой стали в процессе дегазации используется сочетание вакуумной технологии, нагнетания инертных газов и точного температурного контроля.
- Корректировка состава
Получение перемешивания путем нагнетания газа аргона в герметичную стальную ванну с продувкой кислородом.
Раскисление стали
Контролируемое удаление кислорода может иметь решающее значение для изменения характеристик конечного продукта.
- Окантовочные стали
Сталь без или с частичным раскислением
- Стали с колпачками
Крышки от плесени предотвращают выделение угарного газа
- Полуупрочненные стали
0,15- 0,3% углерод, частично раскисленный
- Убитые стали
Полностью раскислен углеродом до 0,15-0,3%
Кастинг
При разливке жидкая сталь заливается в отдельные формы, установленные на железнодорожных вагонах. Для облегчения извлечения слитков после их затвердевания формы для отливки слитков имеют коническую форму. Разливочные машины помогают отливать жидкую сталь в формы, пригодные для последующей обработки. Слитки перемещают для повторной горячей прокатки, а на разливочной машине сталь превращается в слябы, заготовки и блюмы.
Процессы отделки
Процесс отделки может повлиять на внешний вид и характеристики конечного продукта.
Прокат
- Скатывание продукта
Чтобы превратить цельнолитые слитки в пригодную для использования форму, их подвергают прокатке, при которой вращающийся ролик движется быстрее стали, продвигая ее вперед и сжимая.
- Горячая штамповка
Сталь подвергается нагреву выше температуры рекристаллизации для достижения постоянного размера зерна и равномерного распределения углерода.
- Холодная штамповка
Деформационное упрочнение, проводимое при температуре ниже температуры рекристаллизации, повышает прочность на 20%.
Термообработка
Термическая обработка используется для изменения распределения углерода с целью изменения механических свойств.
- Нормализация
Для повышения прочности и твердости сталь подвергается термической обработке, включающей нагрев выше 55°C и выше верхней критической точки. Затем сталь равномерно нагревается и охлаждается на воздухе.
- Отжиг
При термической обработке сталь подвергается воздействию температуры твердого раствора в течение тридцати минут, а затем проходит фазу постепенного охлаждения. В результате такой обработки получается податливый и вязкий вариант стали.
- Закаливание
При этом происходит быстрое охлаждение стали в воде, рассоле или масле, в результате чего получается прочный, но хрупкий материал, склонный к разрушению.
Обработка поверхности
Примерно 33% мирового производства стали включает в себя нанесение поверхностных покрытий для предотвращения коррозии.
- Горячее цинкование
При этом методе сталь подвергается обработке, в ходе которой она погружается в нагретую цинковую ванну, в результате чего на нее наносится слой цинка. Для повышения целостности покрытия и предотвращения разрушения в цинковый раствор вводится алюминий.
- Электролитическое цинкование
Осаждение слоя цинка на сталь с помощью электролиза позволяет получить более точную и контролируемую толщину.
Вторичная переработка
Предприятия, расположенные ниже по течению, перерабатывают стальное сырье в процессе производства, превращая его в готовые изделия. Как правило, она включает в себя механическую обработку, соединение, удаление поверхностного металла с помощью станков и сварку.
Стоимость углеродистой стали
Низкоуглеродистая сталь - это низкоуглеродистый вариант, который обычно более доступен по цене, чем некоторые высокоуглеродистые стали. Стоимость сырья влияет на общую стоимость производства.
Выбирается процесс производства, используются легирующие элементы для создания различных марок углерода, обработки и изготовления. Каждый этап влияет на общую стоимость углеродистой стали и может увеличить ее.
Мягкая сталь часто становится более податливой и легко обрабатывается, что потенциально снижает затраты на обработку по сравнению с углеродистой сталью.
Выбор между углеродистой и легированной сталью зависит от потребностей конкретного применения, при этом легированная сталь обеспечивает индивидуальные решения.
Применение низкоуглеродистой и углеродистой стали
Углеродистая и углеродистая сталь имеют различные области применения в различных отраслях промышленности. Мягкая сталь, например балки, колонны и арматурные стержни, широко используется в строительстве. Ее доступность и простота изготовления делают ее предпочтительной.
Благодаря своей пластичности низкоуглеродистая сталь используется в автомобильной промышленности в качестве кузовных панелей, шасси и конструктивных элементов. Трубы и трубы из низкоуглеродистой стали долговечны и используются для изготовления конструкционных элементов.
Благодаря своей твердости углеродистая сталь используется в режущих инструментах, сверлах и лезвиях. В железнодорожном транспорте углеродистая сталь используется для изготовления рельсов и деталей. Трубы из углеродистой стали широко используются для транспортировки жидкостей в нефтегазовой промышленности.
Часто задаваемые вопросы об углеродистой стали и мягкой стали
Вопрос 1: Каковы основные различия между мягкой и углеродистой сталью?
Углеродистая сталь имеет широкий диапазон содержания углерода, что обеспечивает различные уровни твердости и прочности, в то время как мягкая сталь имеет более низкое содержание углерода, становясь более мягкой и податливой.
Вопрос 2: Как количество углерода влияет на свойства стали?
Высокое содержание углерода приводит к увеличению твердости и прочности стали, что делает ее лучшим вариантом по механическим свойствам.
Вопрос 3: Почему низкоуглеродистая сталь более универсальна, чем высокоуглеродистая?
Универсальность низкоуглеродистой стали обусловлена ее доступностью и пригодностью для различных применений.
Вопрос 4: Как можно увеличить прочность низкоуглеродистой стали?
Покрытие и оцинковка могут увеличить срок службы низкоуглеродистой стали.
Q5: В каких отраслях промышленности используется среднеуглеродистая сталь?
Мягкая сталь используется в осях, шестернях и рельсах для обеспечения прочности и пластичности.