Wszystkie stale zawierają węgiel (między .02% i 2,1%, w rzeczywistości!), więc dlaczego jedna odmiana stali nazywa się stalą węglową? Jak się okazuje, termin stal węglowa jest faktycznie używany do opisania dwóch różnych rodzajów stali: stali węglowej i stali niskostopowej. Z kolei stal nierdzewna to wyspecjalizowana grupa stopów stali odpornych na korozję. W tym artykule porównujemy i kontrastujemy stal węglową ze stalą nierdzewną.

Zamów bezpłatną część metalową z nadrukiem 3D

co właściwie oznacza Stal węglowa?

„Stal węglowa” ma dwa znaczenia — definicję techniczną i bardziej ogólną klasyfikację. Definicja techniczna jest bardzo jasna: według Amerykańskiego Instytutu żelaza i stali (AISI), stal musi spełniać następujące normy, aby dopasować się do definicji technicznej stali węglowej:

1. nie jest określona minimalna zawartość ani wymagana dla chromu, kobaltu , kolumbu, molibdenu, niklu, tytanu, wolframu, wanadu lub cyrkonu, ani żadnego innego elementu, który ma być dodany w celu uzyskania pożądanego efektu stopowego
2. , gdy określone minimum dla miedzi nie przekracza 0.40%
3. , gdy maksymalna zawartość określona dla któregokolwiek z następujących pierwiastków nie przekracza odnotowanych wartości procentowych: mangan 1,65, krzem 0,60, miedź 0,60.

definicja techniczna, choć złożona, sprowadza się do jednego prostego ograniczenia — prawdziwe stale węglowe muszą prawie nie mieć pierwiastków stopowych, dzięki czemu składają się głównie z dwóch materiałów: żelaza i węgla. Ilość węgla może się różnić i istnieje kilka akceptowalnych materiałów stopowych, ale stale te są proste.

oprócz dokładnej definicji, termin stal węglowa jest również używany w odniesieniu do szerokiej grupy stali stopowych, które nie są stalami nierdzewnymi. W przeciwieństwie do stali węglowych, stale niskostopowe mogą zawierać niewielkie ilości szerokiej gamy elementów stopowych, co pozwala na dostosowanie ich do szerszej gamy zastosowań. Stale te, choć nie spełniają wymagań technicznych stali węglowej, oznaczają większą przepaść w stali: stal nierdzewna vs Wszystko inne.

Stal węglowa (z definicji)

Mówiąc najprościej, stal węglowa z definicji jest niezwykle prosta. To żelazo z węglem i ograniczonymi pierwiastkami stopowymi. Ponadto każda stal, która wymaga elementów stopowych (takich jak 4140 i 4340, na przykład) nie są stalami węglowymi. W definicji stali węglowej materiały można zdefiniować jako stal niskowęglową lub stal wysokowęglową. Stale niskowęglowe są niezwykle powszechne, podczas gdy stale wysokowęglowe są używane tylko w środowiskach o wysokiej wytrzymałości i niekorozyjnych. Stal 1020, Stal niskowęglowa, jest jedną z najpopularniejszych obecnie produkowanych stali.

przeczytaj nasz przewodnik projektowania Metal X

stal węglowa ma różne właściwości mechaniczne w zależności od zawartości węgla. Stale niskowęglowe są słabsze i bardziej miękkie, ale można je łatwo obrabiać i spawać; podczas gdy stal wysokowęglowa jest mocniejsza, ale znacznie trudniejsza w obróbce. Wszystkie Stale węglowe są podatne na rdzę, co czyni je niezdatnymi do stosowania w szerokiej gamie zastosowań końcowych. Ogólnie rzecz biorąc, stal węglowa jest doskonała, jeśli szukasz taniego metalu, ale ogólnie nie nadaje się do wysokiej jakości lub precyzyjnych operacji produkcyjnych.

stale niskostopowe (czasami nazywane stalami węglowymi)

stale niskostopowe integrują jeden lub więcej pierwiastków stopowych (takich jak chrom, kobalt, niob, molibden, nikiel, tytan, Wolfram, wanad lub Cyrkon) w celu poprawy właściwości materiałowych tradycyjnych stali węglowych. Często są mocniejsze, sztywniejsze i nieco bardziej odporne na korozję niż tradycyjne stale węglowe.

stale stopowe są zdefiniowane przez podstawowe materiały stopowe (oprócz węgla). 4140, jedna z najczęstszych stali stopowych, jest stalą stopową chromowo-molibdenową. Oznacza to, że podstawowymi pierwiastkami stopowymi są chrom (który zwiększa odporność na korozję) i molibden (który zwiększa wytrzymałość). W rezultacie 4140 jest stosowany w aplikacjach o wysokim zużyciu i podwyższonych temperaturach.

stale stopowe są obecnie jedną z najczęściej używanych stali w przemyśle. Są obrabialne, niedrogie, łatwo dostępne i mają dobre właściwości mechaniczne. Jeśli część nie musi być odporna na korozję, stale niskostopowe oferują najlepszy huk za złotówkę.

właściwości, które sprawiają, że stal stopowa jest korzystna w produkcji konwencjonalnymi metodami, czynią ją mniej wartościową w druku 3D. Ponieważ jest łatwo obrabiany i tanio nabywany, wyższe koszty nieodłącznych części metalowego druku 3D sprawiają, że drukowanie jest ekonomicznie niemożliwe. Kilka drukarni metalowych oferuje stale niskostopowe, takie jak 4140, ale są one zazwyczaj rzadkie.

stale nierdzewne

stale nierdzewne są połączone wokół jednej kluczowej właściwości materiału: doskonałej odporności na korozję, związanej z wysoką zawartością chromu (>10.5% masowo) i niskiej zawartości węgla (<1,2% masowo). Poza odpornością na korozję, właściwości mechaniczne tych stali mogą się znacznie różnić.

austenityczne stale nierdzewne są najczęstszym rodzajem stali nierdzewnej. Są odporne na korozję i mogą być łatwo obrabiane i spawane, choć nie mogą być poddane obróbce cieplnej. 303 i 304 są najczęstszymi rodzajami austenitycznych stali nierdzewnych, a 316L jest wariantem, który maksymalizuje odporność na korozję. Stale te są używane w wielu różnych operacjach-ponieważ są odporne na warunki atmosferyczne, pracują prawie wszędzie. Ze względu na wyższe koszty drukowanie 3D metalu może być opłacalną metodą wytwarzania tych części.

martenzytyczne stale nierdzewne oferują lepsze właściwości mechaniczne stali austenitycznych kosztem ciągliwości. Jako grupa brakuje im ogólnej wszechstronności stali austenitycznych-jednak ich wysoka twardość w połączeniu z odpornością na korozję znacznie lepszą niż stale niskostopowe sprawiają, że pasują do każdej części o wysokiej wytrzymałości, która znajduje się w środowisku utleniającym. Ponadto stale martenzytyczne mogą być poddawane obróbce cieplnej w celu dalszego zwiększenia twardości, wytrzymałości i sztywności.

17-4 PH jest szczególnie użytecznym rodzajem martenzytycznej stali nierdzewnej, którą można poddać obróbce cieplnej w celu dopasowania do różnych właściwości materiału. Ze względu na wysoką twardość i wyjątkowo niską obrabialność, druk 3D jest często tańszy niż skrupulatna maszyna. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o częściach metalowych do drukowania 3D, Sprawdź Markforged Metal X.

poproś o wycenę metalu X

Stal węglowa vs Stal nierdzewna: Ostateczny werdykt

debata na temat stali węglowej vs stali nierdzewnej jest nieco bardziej skomplikowana niż pierwotnie sądzono, ponieważ stal węglowa może odnosić się do dwóch różnych rodzajów stali: tradycyjnej stali węglowej i stali niskostopowej.

w porównaniu ze stalą niskowęglową, stal nierdzewna oferuje ogromną poprawę wytrzymałości, twardości i co najważniejsze odporności na korozję. Stal wysokowęglowa oferuje wytrzymałość, a czasami przewyższającą stal nierdzewną, ale jest w dużej mierze materiałem niszowym w świecie produkcji. W przeciwieństwie do każdej stali węglowej, stal nierdzewna może przetrwać i rozwijać się, bez utleniania, w środowiskach korozyjnych lub wilgotnych. Mając to na uwadze, stal węglowa jest znacznie tańsza niż stal nierdzewna i lepiej nadaje się do dużych elementów konstrukcyjnych, takich jak rury, belki i walcowana blacha stalowa.

stal niskostopowa jest lepsza od stali węglowej w większości przypadków, ale nadal nie ma odporności na korozję. Może skutecznie dopasować się do właściwości materiału Stali Nierdzewnej — w rezultacie stopy takie jak 4140 i 4340 są często obrabiane i używane w wielu zastosowaniach, w których niewielkie utlenianie nie boli. Stal nierdzewna jest materiałem wyższej jakości lepiej stosowanym w operacjach przemysłowych, gdzie jakość Części nie może być zagrożona.