Kimyoviy tarkibdagi asosiy farqlar
Karbonli po'lat plitasi va qotishma po'lat plitasi o'rtasidagi asosiy farq ularning kimyoviy tarkibida yotadi. Karbonli po'lat asosan temir va karbondan iborat qotishmadir; uning karbon miqdori og'irligiga nisbatan odatda 0,05% dan 2,0% gacha bo'ladi va marganes, silitsiy va mis kabi boshqa qotishma elementlarining faqat izchil miqdorlari mavjud. U karbon miqdoriga qarab uchta guruhga bo'linadi: past karbonli po'lat (<0,25% C), o'rta karbonli po'lat (0,25%–0,60% C) va yuqori karbonli po'lat (0,60%–2,0% C). Aksincha, qotishma po'lat plitasi xrom, nikel, molibden, marganes, silitsiy, vanadiy va bor kabi qo'shimcha qotishma elementlarini ancha miqdorda o'z ichiga oladi; bu elementlar ma'lum mexanik yoki fizik xususiyatlarni yaxshilash maqsadida maxsus qo'shiladi. Ta'rifga ko'ra, agar ushbu qo'shimcha elementlarning umumiy miqdori umumiy tarkibning 5% dan ortiq bo'lsa, po'lat "qotishma po'lat" deb hisoblanadi. Bu asosiy tarkibiy farq ushbu ikkita material turidagi barcha boshqa ishlash farqlarining asosiy sababidir.
Mexanik xususiyatlar va mustahkamlik xususiyatlari
Karbonli po'lat va qotishma po'lat plitalarning mexanik xususiyatlari ularning farqli kimyoviy tarkibi va mikrotuzilishlari tufayli sezilarli darajada farq qiladi. Karbonli po'lat plitalar karbon miqdoriga qarab o'sib boradigan yaxshi mustahkamlik va qattiqlikni ta'minlaydi. Past karbonli po'lat yuqori cho'ziluvchanlik, yaxshi payvandlanish va shakllanish qobiliyatini ta'minlaydi; uning akmaslik chegarasi odatda 250–400 MPa oralig'ida bo'ladi. O'rtacha karbonli po'lat yuqori mustahkamlik va ishqalanishga chidamlilikni ta'minlaydi; uning akmaslik chegarasi 350–550 MPa ni tashkil qiladi. Yuqori karbonli po'lat esa maksimal qattiqlik va ishqalanishga chidamlilikni ta'minlaydi; uning akmaslik chegarasi 400–600 MPa ni tashkil qiladi. Biroq karbonli po'lat umuman past quyma qattiqlikka ega, chunki karbonning mustahkamlash ta'siri qo'shimcha qotishma elementlarsiz cheklangan.
Qo'shimcha elementlarni strategik qo'shish orqali alohida mexanik xususiyatlarga ega bo'lgan qotirilgan po'lat plastinkalari. Xrom (Cr) quyish qobiliyatini, mustahkamlikni va korroziyaga chidamlilikni oshiradi; nikel (Ni) qat'iylikni va urish kuchini yaxshilaydi; molibden (Mo) yuqori haroratda mustahkamlikni va quyish qobiliyatini oshiradi; marganes (Mn) quyish qobiliyatini va cho'zilish mustahkamligini oshiradi; vanadiy (V) dona tuzilishini noziklashtiradi va qat'iylikni yaxshilaydi. Bu qo'shimchalar va nazorat qilinadigan issiqlik ishlash jarayoni orqali qotirilgan po'lat plastinkalari 400 MPa dan 1000 MPagacha bo'lgan iqtisodiy mustahkamlikka erisha oladi, shuningdek, ajoyib qat'iylik, sirtning chidamliligi va charchashga chidamlilikka ega bo'ladi. Masalan, ASTM A514 — bu quyilgan va temperlangan qotirilgan po'lat plastinkasi bo'lib, uning minimal iqtisodiy mustahkamligi 100 ksi (690 MPa) ni tashkil etadi, bu esa vazn kamaytirishni talab qiladigan yuqori kuchlanishli konstruktiv qo'llanishlar uchun ideal hisoblanadi.
Zanglanishga chidamlilik va atrof-muhitga mos ishlash
Zararlanishga chidamlilik bu ikkita material oilasini bir-biridan ajratuvchi yana bir muhim farqdir. Uglerodli po'lat plastinkalari himoya qiluvchi qo'shimcha elementlar yetishmasligi tufayli o'ziga xos zararlanishga chidamliligiga ega emas; ular namlik va kislorod ta'sirida rust hosil qiladi va foydalanish jarayonida zararlanishni oldini olish uchun bo'yoq, galvanizlovchi yoki boshqa sirt qoplamalari kabi himoya qoplamalarga ehtiyoj sezadi. Uglerodli po'lat xlorid muhitida chuqurlik (pitting) va shovqin (crevice) korroziyasiga moyillikka ega va odatda mos himoya qilinmagan holda zararlanishga uchragan muhitlarda foydalanish uchun tavsiya etilmaydi.
Ayniqsa xrom, nikel va molibden tutuvchi qotishma sifatidagi po'lat plastinkalari yaxshilangan korroziyaga chidamlilikni ta'minlaydi. Xrom miqdori 10,5% dan yuqori bo'lgan po'latning ayniqsa qotishma sifatidagi (stainless steel) darajalari atrof-muhitning keng doirasida korroziyaga qarshi himoya qiluvchi o'z-o'zini tiklovchi passiv oksid qatlamini hosil qiladi. Ob-havo (weathering) po'lat darajalari (masalan, ASTM A588) mis, xrom, nikel va fosfor tutadi va barqaror, himoya qiluvchi rust patinasini hosil qiladi, bu ko'plab sohalarda bo'yoq bilan qoplashni o'rnini bosadi. Qattiq korrozion muhitlarda nikel-xrom-molibden qotishmasi bilan ishlab chiqilgan po'lat plastinkalari (yuqori haroratda foydalanish uchun ASTM A387) yoki neft va gaz ishlab chiqarishda "sour service" (sirli xizmat) ilovalari uchun maxsus formulalangan darajalar o'nlab yillar davomida texnik xizmat ko'rsatishni talab qilmasdan foydalanish imkonini beradi.
Qo'shish va ishlab chiqarish jihatidan hisobga olinadigan jihatlari
Oddiy qizil temir plastinkalari, ayniqsa, past uglerodli darajalar (A36, A572 darajasi 50), odatda yaxshi payvandlanish xususiyatiga ega. Bu po'latlarni ko'pchilik qalinliklar uchun maxsus isitish yoki payvandlangandan keyingi issiqlikni qayta ishlashsiz oddiy usullar bilan payvandlash mumkin. Payvandlash usullari yaxshi o'rganilgan va keng tarqoq bo'lib, samarali ishlab chiqarish va past xarajatlarga hissa qo'shadi. Biroq, yuqori uglerodli po'latlarni vodoroddan kelib chiqqan trog'liklarni oldini olish uchun ehtiyotkorlik bilan isitish va payvandlangandan keyin issiqlikni qayta ishlash talab qilinadi.
Qotirilganlikli po'lat plastinalar qo'shimcha murakkab qo'llanish talablari qo'yadi. Qotirilganlik elementlarining mavjudligi qotirilganlikni va uglerod ekvivalent qiymatlarini oshiradi, bu esa ushbu po'latlarni issiqlik ta'siri ostidagi zona (ITA) da vodorodga sabab bo'lgan troshlanishga moyillikni oshiradi. Qotirilganlikli po'lat plastinalarni qo'llash odatda aniq haroratlarga (daraja va qalinligiga qarab 100–300°C) oldindan isitishni, o'tish haroratlarini qat'iy nazorat qilishni, vodorod miqdori past bo'lgan qo'llaniladigan materiallardan foydalanishni va ko'pincha qo'llashdan keyingi issiqlik ishlashini (qoldiq kuchlanishlarni kamaytirish yoki yumshatish) talab qiladi; bu esa mustahkamlikni tiklash va qoldiq kuchlanishlarni kamaytirish uchun kerak. Masalan, ASTM A514 ni qo'llashda oldindan isitish 100–200°C, o'tish harorati esa 200°C dan oshmasligi kerak. Qo'llash jarayoni qiyinroq va yuqori texnik malaka talab qilsa ham, natijada hosil bo'lgan qo'llanmalar yuqori samarali asosiy materialning mexanik xususiyatlariga mos keladi.
Nafaqat narxlar va mavjudlik
Karbonli po'lat plastinakari, oddiy kimyoviy tarkibiga va oddiyroq ishlab chiqarish jarayonlariga ega bo'lgani uchun, qotishma po'lat plastinakariga qaraganda odatda arzonroqdir. Past material narxi va a'lo ishlov berish xususiyatlari karbonli po'latni juda yuqori talablarga ega bo'lmagan umumiy konstruktiv qo'llanishlar uchun standart tanlov qiladi. Karbonli po'lat dunyo bo'ylab ko'plab ishlab chiqaruvchilar tomonidan standart darajalarda, shakllarda va o'lchamlarda keng tarqoq va shu sababli raqobatbardosh narxlarga va qisqa yetkazib berish muddatlariga ega.
Qo'shimcha qotishma elementlari, murakkabroq ishlab chiqarish jarayonlari va ko'pincha qat'iyroq sifat nazorati talablari tufayli qotishmali po'lat plastinalari yuqori narxga ega. Biroq, qotishmali po'latning yaxshilangan ishlash xususiyatlaridan foydalanish mumkin bo'lgan sohalarda — masalan, mustahkamlikni saqlab turib, og'irlikni kamaytirish, korroziv muhitda foydalanish muddatini uzaytirish yoki yuqori haroratlarda ishlash imkonini berish — dastlabki material narxi ko'pincha umumiy hayot davri xarajatlarini kamaytirish va uskunalar ishonchliligini oshirish orqali o'qlanadi. Maxsus qo'llanishlar uchun qotishmali po'lat plastinalari faqat tanlangan zavodlardan yetkazib beriladi va yetkazib berish muddati uzun bo'ladi.
Qo'llaniladigan sohalari va tanlash mezonlari
Karbonli po'lat va qotishma po'lat plastinakalari o'rtasidagi tanlov aniq dasturiy talablarga asoslanadi. Karbonli po'lat plastinakalari odatda umumiy qurilish, tuzilma do'nalari, ko'priklar, binolar ustunlari va boshqalar kabi o'rta darajadagi mustahkamlik va narx samaradorligi muhim ahamiyatga ega bo'lgan sohalarda ishlatiladi. Shuningdek, ular bosim idishlari (ASTM A516), quvurlar va texnologik quvurlar (API 5L), kemalar korpuslari, saqlash rezervuarlari va og'ir jihozlar bazalari uchun ham ishlatiladi.
Qo'shimcha xususiyatlarga ega bo'lishi talab qilinadigan qiyin ishlatish sohalari uchun qotishma po'lat plastinkalari belgilangan. Yuqori mustahkamlikdagi past qotishmali (HSLA) po'latlar orqali ko'prik, og'ir uskunalar va transport sohalari kabi vazn kamaytirish muhim ahamiyat kasb etadigan joylarda keng qo'llaniladi. Xrom-molibden qotishma po'lat plastinkalari (ASTM A387) yuqori haroratlarda ishlaydigan bosim idishlari va bug' kazanlari uchun zarur. Sirti chidamli qotishma po'lat plastinkalari (AR400, AR500) kon quvurlari, ekskavator qopqoqlari va kuchli abraziv ta'sirga uchrab turadigan materiallarni tashish komponentlari uchun ishlatiladi. Ob-havo ta'siriga chidamli po'lat plastinkalari korroziyaga qarshi qoplamani hosil qilish orqali bo'yoq narxini qisqartirish va umumiy ekspluatatsiya davrida texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini kamaytirish imkonini beradigan ko'priklar uchun belgilangan. Quyish va temperlangan qotishma po'lat plastinkalari (ASTM A514) g'umbazli yuk ko'taruvchi kranelar, og'ir avtomobillar ramalari va ajoyib mustahkamlik-og'irlik nisbatini talab qiladigan boshqa yuqori kuchlanishli konstruktiv elementlar sifatida ishlatiladi. Uglerodli va qotishma po'lat plastinkalarini tanlashda muhandislar ishlatish muhitini, talab qilinadigan mexanik xususiyatlarni, ishlab chiqarish imkoniyatlarini, umumiy foydalanish muddati bo'yi xarajatlarni va mavjudlikni baholab, optimal ishlash va samaradorlikni ta'minlashi kerak.
