Черная сталь, оцинковка и нержавейка. Отличия, область применения, стоимость

В данной статье рассмотрены главные отличия, особенности, область применения, стоимость черной стали, оцинкованной и нержавеющей.

Черная сталь

Черная сталь (чермет) – сплав железа с углеродом при содержании углерода до 2%. В зависимости от процента углерода черную сталь классифицируют на:

• Малоуглеродистую (процент углерода менее 0,25 %)
• Углеродистую (процент углерода от 0,25 до 0,6 %)
• Высокоуглеродистую (процент углерода выше 0,6 %)

По методу получения металлопроката черная сталь бывает горячекатаной и холоднокатаной. Их основное отличие в температуре процесса обработки.

При производстве стали горячекатаной применяется более низкосортная сталь, поэтому ее цена меньше, чем у холоднокатаного аналога. Но толщина горячекатаной стали может достигать более 160 мм.

Холоднокатаная сталь обычно применяется для тонколистовых металлоконструкций, от 0,4 мм до 6 мм. Сталь холодного проката более качественная в сравнении с горячекатаной, поэтому и ее цена выше.

Область применения черной стали машиностроение, автомобильная промышленность, судостроение, строительство и другие производства

Оцинкованная сталь (оцинковка)

Оцинкованная сталь (оцинковка) – это чермет с высокой коррозионной стойкостью, благодаря наличию цинкового покрытия.

Для создания цинкового покрытия применяется несколько способов, наиболее эффективным из них является способ горячего цинкования. При горячем методе лист стали протягивается через ванну с расплавом цинкосодержащего состава. Состав с помощью диффузии проникает в наружные слои черного металла, становясь с ней одним целым.

Оцинковку применяют для производства большого спектра изделий: профнастил, профили, кронштейны, корпуса, вентканалы, доборы для кровли, водостоки и многие другие.

Нержавеющая сталь (нержавейка)

Нержавеющая сталь (нержавейка) – легированная сталь, состоящая из железа и углерода с добавлением хрома не менее 10,5%. Нержавейка максимально устойчива к процессам коррозии в атмосфере и применяется для работы в агрессивных средах. Она хорошо обрабатывается, имеет высокую прочность и привлекательный внешний вид.

Позитивным моментом нержавейки является также то, что при температурном воздействии или при контакте с химией и пищевыми продуктами она не образует вредных соединений, что отличает ее от оцинковки.

Сегодня существует более 250 марок нержавейки с разными характеристиками, с добавками хрома, никеля, титана и другими. Самыми известными марками нержавейки являются марки 300-й (содержат хрома 15 – 20 %) и 400-й (содержат хрома 11 – 17 %) серий.

300-я серия имеет самую высокую коррозионную стойкость. Она не магнитится, хорошо сваривается, легко деформируется холодным и горячим способом. Ее иногда маркируют «пищевой».

400-я серия дешевле, имеет меньшую стойкость к коррозии по сравнению с 300-й серией, но она отлично гнется и сваривается. Ее применяют, когда требуется высокая жаропрочность, например, для изготовления банных печей. Широко используется для декора интерьера, а также в химической и нефтехимической промышленности.

Стойкость к коррозии, стоимость, срок службы черной стали, оцинковки, нержавейки

Восприимчивость металлов к коррозионному воздействию определяется их химическим составом. Чем разнообразнее химический состав и выше качество сырья, тем дороже будет стоить стальной прокат.

Стойкость к коррозии

Самой чувствительной к коррозии является обычная черная сталь. Если ее не не закрыть защитным слоем, например, краской, она быстро покроется ржавчиной, вплоть до сплошной коррозии. Скорость коррозии обратно пропорциональна качеству защитного покрытия.

Оцинковка подвержена коррозии гораздо меньше. Чем толще и качественнее покрытие, тем дольше служит оцинковка. Часто ее дополнительно покрывают порошковой краской, чтобы значительно увеличить срок службы.

Нержавейка разных марок имеет разную стойкость к коррозии. Из самых популярных марок 300-х и 400-х серий лучшей коррозионной устойчивостью обладает нержавеющая сталь AISI 304 12Х18Н10Т, ГОСТ 5632. Если надо применять сталь в агрессивной среде, то нужно знать химический состав нержавейки и понимать его особенности.

Стоимость

По цене самым бюджетным вариантом будет обычная черная сталь. Затем оцинковка и самой дорогой будет нержавеющая сталь.

Цена металла за кг зависит от его химических свойств и характеристик. Для правильного выбора нужной марки стали производитель должен понимать, в какой среде и при каких условиях будет работать конструкция из выбранного материала. Чтобы минимизировать риски преждевременного разрушения создаваемой стальной конструкции.

Срок эксплуатации разных видов стали

По сроку службы распределение сталей будет аналогичным их ценовому диапазону. Минимальный срок службы будет у черной стали без покрытий. Обычная необработанная черная сталь прослужит около 10 лет, оцинковка с покрытием 60 мкм может прослужить до 25 лет. Нержавейка даже при работе в кислой среде может прослужить до 50 и более лет.

нержавеющая сталь | Encyclopedia.com

Общие сведения

Нержавеющая сталь — это железосодержащий сплав — вещество, состоящее из двух или более химических элементов, — используемое в самых разных областях. Он обладает отличной устойчивостью к пятнам или ржавчине благодаря содержанию хрома, обычно от 12 до 20 процентов сплава. Существует более 57 нержавеющих сталей, признанных стандартными сплавами, в дополнение ко многим запатентованным сплавам, производимым различными производителями нержавеющей стали. Эти многочисленные типы сталей используются в почти бесконечном количестве областей применения и отраслей: оборудование для обработки сыпучих материалов, наружная отделка зданий и кровля, автомобильные компоненты (выхлопные, отделочные/декоративные, двигатель, шасси, крепежные детали, трубки для топливопроводов), химические заводы (скрубберы и теплообменники), целлюлозно-бумажное производство, нефтепереработка, трубопроводы водоснабжения, потребительские товары, морские и судостроение, борьба с загрязнением, спортивные товары (зимние лыжи) и транспорт (железнодорожные вагоны), и это лишь некоторые из них.

Около 200 000 тонн никельсодержащей нержавеющей стали ежегодно используется в пищевой промышленности Северной Америки. Он используется в различном оборудовании для обработки, хранения, приготовления пищи и сервировки пищевых продуктов — от начала процесса сбора продуктов до его завершения. Напитки, такие как молоко, 9Вино 0005, пиво , безалкогольные напитки и фруктовые соки обрабатываются в оборудовании из нержавеющей стали. Нержавеющая сталь также используется в коммерческих плитах, пастеризаторах, передаточных бункерах и другом специализированном оборудовании. Преимущества включают легкую очистку, хорошую коррозионную стойкость, долговечность, экономичность, защиту от запаха пищи и гигиеничный дизайн. По данным Министерства торговли США, в 1992 году поставки всей нержавеющей стали составили 1 514 222 тонны.

Нержавеющие стали бывают нескольких типов в зависимости от их микроструктуры. Аустенитные нержавеющие стали содержат не менее 6% никеля и аустенита — углеродсодержащего железа с гранецентрированной кубической структурой — и обладают хорошей коррозионной стойкостью и высокой пластичностью (способностью материала изгибаться без разрушения). Ферритные нержавеющие стали (феррит имеет объемно-центрированную кубическую структуру) обладают лучшей устойчивостью к коррозии под напряжением, чем аустенитные, но их трудно сваривать. Мартенситные нержавеющие стали содержат железо, имеющее игольчатую структуру.

Дуплексные нержавеющие стали, которые обычно содержат равное количество феррита и аустенита, обеспечивают лучшую стойкость к точечной и щелевой коррозии в большинстве сред. Они также обладают превосходной стойкостью к растрескиванию из-за коррозии под напряжением хлоридов и примерно в два раза прочнее обычных аустенитных металлов. Поэтому дуплексные нержавеющие стали широко используются в химической промышленности на нефтеперерабатывающих заводах, газоперерабатывающих заводах, целлюлозно-бумажных комбинатах и ​​трубопроводах морской воды.

Сырье

Нержавеющая сталь изготавливается из некоторых основных элементов, содержащихся в земле: железной руды, хрома, кремния, никеля, углерода, азота и марганца. Свойства конечного сплава подбираются путем изменения количества этих элементов. Азот, например, улучшает свойства при растяжении, такие как пластичность. Он также улучшает коррозионную стойкость, что делает его ценным для использования в дуплексных нержавеющих сталях.

Производство

Производство нержавеющей стали включает ряд процессов. Сначала плавится сталь, а затем отливается в твердую форму. После различных этапов формовки сталь подвергается термообработке, а затем очищается и полируется, чтобы придать ей желаемую отделку. Затем его упаковывают и отправляют производителям, которые сваривают и соединяют сталь для получения желаемых форм.

Плавка и литье

• 1 Сырье сначала сплавляют вместе в электрической печи. Этот шаг обычно требует от 8 до 12 часов интенсивного нагрева. По окончании плавки расплавленную сталь разливают в полуфабрикаты. К ним относятся блюмы (прямоугольные формы), заготовки (круглые или квадратные формы толщиной 1,5 дюйма или 3,8 сантиметра), плиты, стержни и круглые трубы.

Формовка

• 2 Далее стальной полуфабрикат проходит операции формовки, начиная с горячей прокатки, при которой сталь нагревается и проходит через огромные валки. Блюмы и заготовки формируются в прутки и проволоку, а слябы – в пластины, полосы и листы. Прутки доступны во всех классах и бывают круглыми, квадратными, восьмиугольными или шестигранными размером 0,25 дюйма (0,63 сантиметра). Проволока обычно доступна до 0,5 дюйма (1,27 сантиметра) в диаметре или размере. Пластина имеет толщину более 0,1875 дюйма (0,47 сантиметра) и ширину более 10 дюймов (25,4 сантиметра). Полоса имеет толщину менее 0,185 дюйма (0,47 сантиметра) и ширину менее 24 дюймов (61 сантиметр). Лист имеет толщину менее 0,1875 (0,47 сантиметра) и ширину более 24 (61 сантиметр).

Термическая обработка

• 3 После формирования нержавеющей стали большинство ее типов должны пройти этап отжига. Отжиг — это термическая обработка, при которой сталь нагревают и охлаждают в контролируемых условиях для снятия внутренних напряжений и размягчения металла. Некоторые стали подвергаются термообработке для повышения прочности. Однако такая термическая обработка, также известная как старение , требует тщательного контроля, поскольку даже небольшие отклонения от рекомендуемой температуры, времени или скорости охлаждения могут серьезно повлиять на свойства. Более низкие температуры старения обеспечивают высокую прочность с низкой вязкостью разрушения, в то время как старение при более высоких температурах дает более низкую прочность и более жесткий материал.

  Хотя скорость нагрева до температуры старения (от 900 до 1000 градусов по Фаренгейту) или от 482 до 537 градусов Цельсия) не влияет на свойства, влияет скорость охлаждения. Закалка после старения (быстрое охлаждение) может повысить ударную вязкость без существенной потери прочности. Один из таких процессов включает закалку материала водой в ванне с ледяной водой при температуре 35 градусов по Фаренгейту (1,6 градуса по Цельсию) в течение как минимум двух часов.

  Тип термической обработки зависит от марки стали; другими словами, является ли он аустенитным, ферритным или мартенситным. Аустенитные стали нагревают выше 1900 градусов по Фаренгейту (1037 градусов по Цельсию) на время в зависимости от толщины. Закалка водой используется для толстых профилей, тогда как воздушное охлаждение или продувка воздухом используются для тонких профилей. При слишком медленном охлаждении может произойти осаждение карбида. Это накопление может быть устранено термостабилизацией. В этом методе сталь выдерживается в течение нескольких часов при температуре от 1500 до 1600 градусов по Фаренгейту (от 815 до 871 градуса по Цельсию). Очистка поверхностей деталей от загрязнений перед термической обработкой иногда также необходима для достижения надлежащей термической обработки.

Удаление окалины

• 4 Отжиг приводит к образованию окалины или наростов на стали. Накипь можно удалить с помощью нескольких процессов. Один из наиболее распространенных методов, травление, использует ванну с азотно-фтористоводородной кислотой для удаления окалины со стали. В другом методе, электроочистке, на поверхность подается электрический ток с помощью катода и фосфорной кислоты, и накипь удаляется. Этапы отжига и удаления окалины происходят на разных стадиях в зависимости от типа обрабатываемой стали. Прутки и проволока, например, проходят дальнейшие этапы формовки (более горячая прокатка, ковка или экструдирование) после начальной горячей прокатки перед отжигом и удалением окалины. Листы и полосы, с другой стороны, проходят начальный этап отжига и удаления окалины сразу после горячей прокатки. После холодной прокатки (прохождение через валки при относительно низкой температуре), которая приводит к дальнейшему уменьшению толщины, листы и полосы снова отжигают и очищают от окалины. Заключительный этап холодной прокатки затем подготавливает сталь к окончательной обработке.

Резка

• 5 Операции резки обычно необходимы для получения желаемой формы или размера заготовки для обрезки детали до окончательного размера. Механическая резка осуществляется различными методами, включая прямую резку гильотинными ножами, круговую резку дисковыми ножами, расположенными горизонтально и вертикально, распиливание лезвиями из быстрорежущей стали, вырубку и вырубку. При вырубке используются металлические пуансоны и штампы для штамповки формы путем резки. Высечка — это процесс вырезания путем вырезания ряда перекрывающихся отверстий, который идеально подходит для изделий неправильной формы.

  Нержавеющую сталь также можно резать пламенной резкой, в которой используется пламенная горелка с использованием кислорода и пропана в сочетании с железным порошком. Этот метод чистый и быстрый. Другой метод резки известен как плазменная струйная резка , , при которой разрез выполняется столбом ионизированного газа в сочетании с электрической дугой через небольшое отверстие. Газ создает чрезвычайно высокие температуры для расплавления металла.

Отделка

• 6 Чистота поверхности является важной характеристикой изделий из нержавеющей стали и имеет решающее значение в тех случаях, когда внешний вид также важен. Некоторые виды отделки поверхности также облегчают очистку нержавеющей стали, что, безусловно, важно для гигиенических применений. Гладкая поверхность, полученная полировкой, также обеспечивает лучшую коррозионную стойкость. С другой стороны, черновая обработка часто требуется для смазки, а также для облегчения дальнейших производственных операций.

  Поверхностная обработка является результатом процессов, используемых при изготовлении различных форм, или является результатом дальнейшей обработки. Для отделки используются различные методы. Матовая поверхность получается путем горячей прокатки, отжига и удаления окалины. Блестящая отделка получается путем сначала горячей прокатки, а затем холодной прокатки на полированных валках. Высокоотражающая отделка получается путем холодной прокатки в сочетании с отжигом в печи с регулируемой атмосферой, шлифованием абразивами или полировкой тонко отшлифованной поверхности. Зеркальная отделка достигается путем полировки все более мелкими абразивами с последующей интенсивной полировкой. Для шлифовки или полировки, 9Обычно используются шлифовальные круги 0005

  или абразивные ленты. При полировке используются тканевые круги в сочетании с режущими составами, содержащими очень мелкие абразивные частицы в форме брусков или палочек. Другие методы отделки включают переворачивание, которое заставляет движение кувыркающегося материала по поверхности деталей, сухое травление (пескоструйная обработка), мокрое травление растворами кислот, притупление поверхности. Последний использует методы пескоструйной обработки, проволочной щетки или травления.

Производство у производителя или

• 7 После того, как нержавеющая сталь в ее различных формах упакована и отправлена ​​изготовителю или конечному потребителю, необходимо множество других процессов. Дальнейшее формование осуществляется с использованием различных методов, таких как профилирование, штамповка, ковка, прессование и экструзия. Также часто требуются дополнительные процессы термообработки (отжига), механической обработки и очистки.

  Существует множество способов соединения нержавеющей стали, наиболее распространенным из которых является сварка. Сварка плавлением и контактная сварка — это два основных метода, обычно используемых с множеством вариаций для обоих. При сварке плавлением тепло обеспечивается за счет электрической дуги, возникающей между электродом и свариваемым металлом. При контактной сварке соединение является результатом воздействия тепла и давления.

  Тепло вырабатывается за счет сопротивления протеканию электрического тока через свариваемые детали, а электроды прикладывают давление. После детали свариваются между собой, их необходимо зачистить вокруг места соединения.

Контроль качества

В дополнение к производственному контролю во время производства и изготовления нержавеющие стали должны соответствовать спецификациям, разработанным Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM) в отношении механических свойств, таких как ударная вязкость и коррозионная стойкость. Металлографию иногда можно сопоставить с испытаниями на коррозию, чтобы помочь контролировать качество.

Будущее

Использование нержавеющей и супернержавеющей стали расширяется на различных рынках. Чтобы соответствовать требованиям нового Закона о чистом воздухе, на угольных электростанциях устанавливаются футеровки дымовых труб из нержавеющей стали. Другие новые промышленные применения включают вторичные теплообменники для высокоэффективных домашних печей, трубопроводы технической воды на атомных электростанциях, балластные цистерны и системы пожаротушения для морских буровых платформ, гибкие трубы для систем распределения нефти и газа и гелиостаты для солнечных батарей. энергетические установки.

Экологическое законодательство также вынуждает нефтехимическую и нефтеперерабатывающую промышленность повторно использовать вторичную охлаждающую воду в закрытых системах, а не просто сбрасывать ее. Повторное использование приводит к образованию охлаждающей воды с повышенным содержанием хлоридов, что приводит к проблемам точечной коррозии. Трубы из дуплексной нержавеющей стали будут играть все более важную роль в решении таких проблем промышленной коррозии, поскольку они стоят дешевле, чем другие материалы. В ответ на этот спрос производители разрабатывают стали с высокой коррозионной стойкостью.

В автомобильной промышленности один производитель стали подсчитал, что использование нержавеющей стали на автомобиль увеличится с 55-66 фунтов (25-30 кг) до более чем 100 фунтов (45 кг) на рубеже веков. Новые области применения включают металлические подложки для каталитических нейтрализаторов, компоненты подушек безопасности , композитные бамперы, топливопровод и другие детали топливной системы, совместимые с альтернативными видами топлива, тормозные магистрали и долговечные выхлопные системы.

С усовершенствованием технологического процесса разрабатываются супераустенитные нержавеющие стали (с содержанием азота до 0,5%). Эти стали используются в отбеливающих установках целлюлозных заводов, системах обработки морской воды и фосфорной кислоты, скрубберах, морских платформах и других высококоррозионных устройствах. Ряд производителей начали продавать такие материалы в виде листов, пластин и других форм. Разрабатываются и другие новые составы: ферритные сплавы на основе железа, содержащие 8 и 12 процентов Cr, для магнитных применений и аустенитная нержавеющая сталь со сверхнизким содержанием серы для деталей, используемых в производстве полупроводников и фармацевтических препаратов.

Будут продолжены исследования для разработки улучшенных и уникальных материалов. Например, японские исследователи недавно разработали несколько. Одним из них является коррозионностойкая нержавеющая сталь с эффектом памяти формы. Этот тип материала возвращается к своей первоначальной форме при нагревании после пластической деформации. Потенциальные области применения включают сборочные компоненты (трубные фитинги, зажимы, крепежные детали, хомуты), датчики температуры (автоматические выключатели и пожарная сигнализация) и пружины. Для прецизионных миниатюрных и инструментальных подшипников качения также была разработана улучшенная мартенситная нержавеющая сталь, которая имеет сниженный уровень вибрации, увеличенный ожидаемый срок службы и лучшее качество поверхности по сравнению с обычными материалами.

Где узнать больше

Книги

Очистка и удаление окалины с нержавеющей стали. Американский институт чугуна и стали, 1982 г.

Покрытия для нержавеющей стали. Американский институт чугуна и стали, июнь 1983 г.

Ллевеллин, Д. Т. Стали: металлургия и применение. Butterworth-Heinemann, 1992.

MacMillan, Angus, изд. Справочник по легированию стали. Elkay Publishing Services, 1993.

Нержавеющая сталь и жаропрочные стали. Iron & Steel Society, Inc. , 1990.

Периодические издания

Дэвисон, Ральф М. и Джеймс Д. Редмонд. «Практическое руководство по использованию дуплексной нержавеющей стали». Steels». Materials Performance. , январь 1990 г., стр. 57–62.

Хасимото, Мисао. «Комбинированные процессы осаждения создают новые композиты». Исследования и разработки. , октябрь 1989 г. Эйвери “Определение обработки поверхности нержавеющей стали” Передовые материалы и процессы. , декабрь 1992 г., стр. 34-38.

— L. S. Millberg

nglos324 – нерж.сталь

	Нержавеющая сталь
	Нержавеющая сталь стали включают группу сплавов железа, которые содержат некоторое количество Cr, Ni, Mn, Mo, или Al в дополнение к углероду. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Винторезные станки Вопросы и ответы Карусельные станки Советы мастера Станок 1М63 Токарные станки Фрезерные станки Разное