Плоча од угљенског челика против плоче од легурног челика: свеобухватна техничка поређење

Основне разлике у хемијском саставу

Основна разлика између плоча угљенског челика и плоча легираног челика лежи у њиховом хемијском саставу. Угледни челик је углавном легура гвожђа и угљеника, са садржајем угљеника који се обично креће од 0,05% до 2,0% по тежини, и само трагови других легујућих елемената као што су манган, силицијум и бакар. Класификована је у три категорије на основу садржаја угљеника: ниско-угледни челик (<0,25% C), средње-угледни челик (0,25%0,60% C) и високо-угледни челик (0,60%2,0% C). За разлику од тога, легирана челична плоча садржи значајне количине додатних легирајућих елеменатакао што су хром, никел, молибден, манган, силицијум, ванадијум и борнамерно додати како би се побољшала специфична механичка или физичка својства. По дефиницији, челик се сматра "легирани челик" када укупни садржај ових додатних елемената прелази 5% укупног састава. Ова основна разлика у саставу је главни покретач свих осталих варијација перформанси између ове две категорије материјала.

Механичка својства и карактеристике чврстоће

Механичка својства пластина угљенског челика и легираног челика значајно се разликују због њиховог различитог хемијског састава и микроструктуре. Плоче од угљенског челика пружају добру чврстоћу и тврдоћу која се повећава са садржајем угљеника. Ниско угљенски челик пружа одличну дугактилност, заваривост и формабилност са чврстоћама излаза обично у распону од 250 до 400 МПа. Средњи угљенични челик пружа већу чврстоћу и отпорност на зношење са јакошћу излаза од 350550 МПа, док високог угљеничног челика нуди максималну тврдоћу и отпорност на зношење са јакошћу излаза од 400600 МПа. Међутим, угљенски челик углавном има мању тврдоћу, јер је појачавајуће дејство само угљеника ограничено без додатних легура.

Плоче од легурног челика, кроз стратешко додавање елемената легурања, постижу супериорна механичка својства. Хром (Цр) повећава тврдоћу, чврстоћу и отпорност на корозију; никел (Ни) побољшава чврстоћу и чврстоћу удара; молибден (Мо) повећава чврстоћу и тврдоћу на високим температурама; манган (Мн) повећава тврдоћу и чврстоћу на исте Кроз ове додатке легура и контролисану топлотну обраду, легуране челичне плоче могу постићи чврстоће у распону од 400 МПа до преко 1000 МПа, са изузетном чврстоћом, отпорност на зношење и чврстоћу за умор. На пример, АСТМ А514, загрљена и закарена легурна челична плоча, нуди минималну чврстоћу излаза од 100 кси (690 МПа), што га чини идеалним за структурне апликације са великим напорима које захтевају смањење тежине.

Otpornost na koroziju i ekološki performansi

Отпорност на корозију представља још једну критичну разлику између ове две породице материјала. Плоче од угљенског челика имају ограничен инхерентни отпорност на корозију због одсуства заштитних легура елемената; они формирају ржу се када су изложени влаги и киселину, што захтева заштитне премазе као што су боја, галт или други површински третмани како би се спречила коро Угледни челик је подложан корозији у клиродираних срединама и генерално се не препоручује за рад у корозивним медијима без одговарајуће заштите.

Плоче од легурног челика, посебно оне које садрже хром, никел и молибден, пружају побољшану отпорност на корозију. Степени нерђајућег челика (подраздел легираних челика) са садржајем хрома изнад 10,5% формирају само-исцелирање пасивног оксидног слоја који штити од корозије у широком спектру окружења. Сталне категорије које се не могу изложити ветру (као што је АСТМ А588) садрже бакар, хром, никел и фосфор, развијајући стабилну, заштитну патину од рђа која елиминише потребу за бојом у многим апликацијама. За захтевна корозивна окружења, легиране челичне плоче са композицијама никла-хрома-молибдена (АСТМ А387 за службу на високој температури) или специјално формулисане категорије за апликације за киселу службу у производњи нафте и гаса могу пружити деценије без одржавања.

Узимање у обзир завариваности и производње

Угледни челик обично нуди одличну заваривост, посебно ниско-угледни квалитет (А36, А572 класа 50). Ови челићи се могу заварити конвенционалним методама без посебног претгревања или топлотне обраде након заваривања за већину дебљина. Процедуре заваривања су добро успостављене и широко схваћене, што доприноси ефикасној производњи и нижим трошковима. Међутим, високо угљенски челикови захтевају пажљиво претгревање и топлотну обраду након заваривања како би се спречило пуцање изазване водони.

Плоче од легурног челика имају сложеније захтеве за заваривање. Присуство елемената легувања повећава тврдоћу и вредности угљенског еквивалента, што чини ове челиће подложнијим пукању изазваном водонином у зони која је погођена топлотом (ХАЗ). Заваривање легуратних челичних плоча обично захтева претгревање до специфичне температуре (100300 °C у зависности од класе и дебљине), строгу контролу температуре интерпаса, потрошљиве материјале за заваривање са ниским садржајем водоника и често топлотну обраду након заваривања ( На пример, заваривање АСТМ А514 захтева претгревање од 100200 °C са температуром интерпаса која не прелази 200 °C. Иако је процес заваривања захтевнији и захтева већу техничку стручност, резултирајући заваривања постижу механичка својства која одговарају високопродуктивном основном материја

Razmatranja o ceni i raspoloživosti

Угледни челик је обично јефтинији од легираног челика због једноставнијег хемијског састава и једноставнијих производних процеса. Нижа цена материјала и одлична производња чине угљенски челик подразумевани избор за опште структурне апликације где се не захтевају екстремни захтеви за перформансе. Угледни челик је широко доступан у стандардним квалитетима, облицима и величинама од бројних произвођача широм света, што осигурава конкурентне цене и кратке рокове.

Плоче од легурног челика имају већу цену због додатих елемената легурања, сложенијих производних процеса и често строжих захтева за контролу квалитета. Међутим, у апликацијама у којима се могу искористити побољшане карактеристике перформанси легираног челикакао што су смањење тежине и одржавање чврстоће, продужавање трајања у корозивним окружењима или омогућавање рада на високим температурамавиша почетна трошкови материјала често су оправдани уштедом За специјализоване апликације, плоче од легираног челика могу бити доступне само у одређеним фабрикама са продуженим временом извоза.

Домен апликације и критеријуми за избор

Избор између угљенског челика и легираних челиних плоча је подстакнут специфичним захтевима за примену. Угледни челик је најпопуларнији материјал за грађевинску конструкцију, конструктивне оквире, мостове, стамбене стубове и грађевинске грађевинске грађевине и компоненте општих машина где је умерена чврстоћа и трошковна ефикасност од преваре. Такође се користе за посуде под притиском (АСТМ А516), цевоводи и процесне цевове (АПИ 5Л), корпусе бродова, резервоаре за складиштење и базе тешке опреме.

Плоче од легурног челика су спецификоване за захтевне апликације које захтевају побољшана својства. Високојаки нисколегирани челици (HSLA) широко се користе у мостовима, тешкој опреми и прилозима за транспорт где је смањење тежине критично. Чврстилице од легуре хрома и молибдена (АСТМ А387) су од суштинског значаја за посуде под притиском и котле који раде на високим температурама. Опорне на зношење легиране челичне плоче (АР400, AR500) се користе за рударску опрему, буке за ископаваче и компоненте за рушење материјала подложне јаком абразији. Сталне плоче које се не издрже од ветра су спецификоване за примене на мостовима где заштитна патина елиминише трошкове бојења и смањује одржавање током живота. Скучене и закамене плоче од легираног челика (АСТМ А514) служе као креве, рамке тешких возила и структурне компоненте са великим напорима које захтевају изузетне односе чврстоће према тежини. Приликом избора између карбоне и легиране челика, инжењери морају да процени окружење за рад, потребне механичке својства, производње, трошкове животног циклуса и доступност како би се осигурала оптимална перформанса и вредност.