alle stål indeholder kulstof (mellem .02% og 2,1%, faktisk!), så hvorfor kaldes en række stål kulstofstål? Som det viser sig, bruges udtrykket kulstofstål faktisk til at beskrive to forskellige typer stål: kulstofstål og lavlegeret stål. Rustfrit stål er derimod en specialiseret gruppe af stållegeringer designet til at modstå korrosion. I denne artikel sammenligner og kontrasterer vi kulstofstål vs rustfrit stål.

Anmod om en gratis 3D-trykt metaldel

hvad betyder kulstofstål faktisk?

“kulstofstål” har to betydninger — en teknisk definition og en mere generel klassificering. Den tekniske definition er meget klar: ifølge American Iron and Steel Institute (AISI) skal et stål opfylde følgende standarder for at matche den tekniske definition af kulstofstål:

1. intet minimumsindhold er specificeret eller krævet for krom, kobolt, columbium, molybdæn , nikkel, titan, tungsten, vanadium eller sirkonium eller ethvert andet element, der skal tilsættes for at opnå en ønsket legeringseffekt
2. når det specificerede minimum for kobber ikke overstiger 0.40%
3. , når det maksimale indhold, der er angivet for et af følgende elementer, ikke overstiger de angivne procentsatser: mangan 1,65, silicium 0,60, kobber 0,60.

den tekniske definition, selvom den er kompleks, koger ned til en simpel begrænsning — ægte kulstofstål må næsten ikke have legeringselementer, hvilket gør dem primært sammensat af to Materialer: Jern og kulstof. Mængden af kulstof kan variere, og der er et par acceptable legeringsmaterialer, men disse stål er enkle.

ud over den nøjagtige definition bruges udtrykket kulstofstål også til at henvise til den brede gruppe af legeret stål, der ikke er rustfrit stål. I modsætning til kulstofstål kan lavlegeret stål indeholde små mængder af en lang række legeringselementer, så de kan tilpasses til en bredere vifte af applikationer. Disse stål, selvom de ikke opfylder de tekniske krav til kulstofstål, betyder den større kløft i stål: rustfrit stål vs alt andet.

kulstofstål (per definition)

kort sagt, kulstofstål per definition er ekstremt enkel. Det er jern med noget kulstof og begrænsede legeringselementer. Derudover er ethvert stål, der kræver legeringselementer (som 4140 og 4340, for eksempel) ikke kulstofstål. Inden for definitionen af kulstofstål kan materialer defineres som enten kulstofstål eller kulstofstål. Stål med lavt kulstofindhold er ekstremt almindeligt, mens stål med højt kulstofindhold kun bruges i miljøer med høj styrke, ikke-ætsende. 1020 stål, et kulstofstål, er et af de mest populære stål, der produceres i dag.

læs vores Metal Design Guide

kulstofstål har varierende mekaniske egenskaber baseret på kulstofindhold. Stål med lavt kulstofindhold er svagere og blødere, men kan let bearbejdes og svejses; mens kulstofstål er stærkere, men betydeligt sværere at behandle. Alle kulstofstål er modtagelige for rust, hvilket gør dem uegnede til brug i en lang række slutanvendelser. Samlet set er kulstofstål fremragende, hvis du leder efter et billigt metal, men generelt uegnet til fremstilling af høj kvalitet eller høj præcision.

lavlegeret stål (undertiden kaldet kulstofstål)

lavlegeret stål integrerer et eller flere legeringselementer (som krom, kobolt, niobium, molybdæn, nikkel, titanium, tungsten, vanadium eller sirconium) for at forbedre materialegenskaberne ved traditionelle kulstofstål. De er ofte stærkere, stivere og lidt mere modstandsdygtige over for korrosion end traditionelle kulstofstål.

legeret stål defineres af de primære legeringsmaterialer (ud over kulstof). 4140, en af de mest almindelige legeret stål, er en krom-molybdæn legeret stål. Dette betyder, at de primære legeringselementer er krom (som øger korrosionsbestandigheden) og molybdæn (som øger sejheden). Som et resultat anvendes 4140 i applikationer med højt slid og forhøjede temperaturer.

legeret stål er et af de mest anvendte stål i industrien i dag. De er bearbejdelige, overkommelige, let tilgængelige og har gode mekaniske egenskaber. Hvis en del ikke behøver at være korrosionsbestandig, tilbyder lavlegeret stål det bedste bang for din buck.

de egenskaber, der gør legeret stål fordelagtigt at producere via konventionelle metoder, gør det mindre værdifuldt at 3D-print. Fordi det er let bearbejdet og billigt erhvervet, gør metal 3D-udskrivningens højere iboende delomkostninger det økonomisk uholdbart at udskrive. Et par metaltrykfirmaer tilbyder lavlegeret stål som 4140, men de er generelt sjældne.

rustfrit stål

rustfrit stål er forenet omkring en vigtig materialeegenskab: fremragende korrosionsbestandighed, der kan henføres til højt kromindhold (>10.5% Efter masse) og lavt kulstofindhold (<1,2% Efter masse). Ud over korrosionsbestandighed kan de mekaniske egenskaber af disse stål variere meget. Austenitisk rustfrit stål er den mest almindelige type rustfrit stål. De er korrosionsbestandige og kan både let bearbejdes og svejses, selvom de ikke kan varmebehandles. 303 og 304 er de mest almindelige typer af austenitisk rustfrit stål, og 316L er en variant, der maksimerer korrosionsbestandighed. Disse stål bruges i en lang række operationer — fordi de er vejrbestandige, fungerer de næsten overalt. På grund af deres højere omkostninger kan Metal 3D-udskrivning være en levedygtig Fremstillingsmetode for disse dele.

martensitiske rustfrit stål tilbyder bedre mekaniske egenskaber til austenitiske stål på bekostning af duktilitet. Som en gruppe mangler de den generelle alsidighed af austenitiske stål-men deres højstyrkehårdhed parret med korrosionsbestandighed, der er langt bedre end lavlegeret stål, gør dem egnede til enhver højstyrkedel, der er i et iltningsmiljø. Derudover kan martensitiske stål varmebehandles for yderligere at øge hårdhed, styrke og stivhed.

17-4 PH er en særlig nyttig type martensitisk rustfrit stål, der kan varmebehandles for at passe til en række materialegenskaber. På grund af sin høje hårdhed og ekstremt lave bearbejdelighed er det ofte billigere at 3D-udskrive end omhyggeligt maskine. Hvis du gerne vil vide mere om 3D-udskrivning af metaldele, skal du tjekke Markforged Metal.

Anmod om et metal citat

kulstofstål vs rustfrit stål: Endelig dom

debatten om kulstofstål vs rustfrit stål er lidt mere kompliceret end oprindeligt antaget, da kulstofstål kan henvise til to forskellige typer stål: traditionelt kulstofstål og lavlegeret stål.

sammenlignet med kulstofstål tilbyder rustfrit stål en massiv opgradering i styrke, hårdhed og vigtigst af alt korrosionsbestandighed. Stål med højt kulstofindhold giver styrke, der konkurrerer og undertiden overstiger rustfrit stål, men er stort set et nichemateriale i fremstillingsverdenen. I modsætning til ethvert kulstofstål kan rustfrit stål overleve og trives i ætsende eller fugtige omgivelser. Når det er sagt, er kulstofstål meget billigere end rustfrit stål og bedre egnet til store strukturelle komponenter, som rør, bjælker og rullet stålplade.

lavlegeret stål er bedre end kulstofstål på de fleste måder, men mangler stadig korrosionsbestandighed. Det kan effektivt matche materialegenskaberne i rustfrit stål – som et resultat bearbejdes legeringer som 4140 og 4340 ofte og bruges i mange applikationer, hvor en lille iltning ikke skader. Rustfrit stål er et materiale af højere kvalitet, der bedre bruges i industrielle operationer, hvor delkvalitet ikke kan kompromitteres.