alla stål innehåller kol (mellan .02% och 2,1%, faktiskt!), så varför kallas en mängd stål kolstål? Som det visar sig används termen kolstål faktiskt för att beskriva två olika typer av stål: kolstål och låglegerat stål. Rostfritt stål är å andra sidan en specialiserad grupp stållegeringar utformade för att motstå korrosion. I den här artikeln jämför och kontrasterar vi kolstål mot rostfritt stål.

begär en gratis 3D-tryckt metalldel

Vad betyder kolstål egentligen?

”kolstål” har två betydelser — en teknisk definition och en mer allmän klassificering. Den tekniska definitionen är mycket tydlig: enligt American Iron and Steel Institute (AISI) måste ett stål uppfylla följande standarder för att matcha den tekniska definitionen av kolstål:

1. inget minimiinnehåll specificeras eller krävs för krom, kobolt, columbium , molybden, nickel, titan, volfram, vanadin eller zirkonium eller något annat element som ska tillsättas för att erhålla en önskad legeringseffekt
2. när det angivna minimumet för koppar inte överstiger 0.40 procent
3. när det högsta innehåll som anges för något av följande element inte överstiger de angivna procentsatserna: mangan 1,65, kisel 0,60, koppar 0,60.

den tekniska definitionen, medan den är komplex, kokar ner till en enkel begränsning-äkta kolstål måste ha nästan inga legeringselement, vilket gör att de huvudsakligen består av två Material: järn och kol. Mängden kol kan variera och det finns några acceptabla legeringsmaterial, men dessa stål är enkla.

förutom den exakta definitionen används termen kolstål också för att hänvisa till den breda gruppen legerat stål som inte är rostfritt stål. Till skillnad från kolstål kan låglegerade stål innehålla små mängder av en mängd olika legeringselement, vilket gör att de kan anpassas för ett större antal applikationer. Dessa stål, även om de inte uppfyller de tekniska kraven för kolstål, betyder den större klyftan i stål: rostfritt stål vs allt annat.

kolstål (per definition)

enkelt uttryckt är kolstål per definition extremt enkelt. Det är järn med lite kol och begränsade legeringselement. Dessutom är stål som kräver legeringselement (till exempel 4140 och 4340) inte kolstål. Inom definitionen av kolstål kan Material definieras som antingen kolvstål eller kolvstål. Lågkolstål är extremt vanliga, medan högkolstål endast används i höghållfasta, icke-frätande miljöer. 1020 stål, ett kolvstål, är ett av de mest populära stål som produceras idag.

läs vår Metal X Design Guide

kolstål har varierande mekaniska egenskaper baserat på kolinnehåll. Lågkolstål är svagare och mjukare, men kan bearbetas och svetsas lätt; medan kolstål är starkare, men betydligt svårare att bearbeta. Alla kolstål är känsliga för rost, vilket gör dem olämpliga för användning i en mängd olika slutanvändningsapplikationer. Sammantaget är kolstål utmärkt om du letar efter en billig metall, men i allmänhet olämplig för högkvalitativ eller hög precision tillverkningsverksamhet.

låglegerat stål (ibland kallat kolstål)

låglegerat stål integrerar ett eller flera legeringselement (som krom, kobolt, niob, molybden, nickel, titan, volfram, vanadin eller zirkonium) för att förbättra materialegenskaperna hos traditionella kolstål. De är ofta starkare, styvare och något mer korrosionsbeständiga än traditionella kolstål.

legerat stål definieras av de primära legeringsmaterialen (förutom kol). 4140, ett av de vanligaste legeringsstålen, är ett krom-Molybdenlegerat stål. Detta innebär att de primära legeringselementen är krom (vilket ökar korrosionsbeständigheten) och molybden (vilket ökar segheten). Som ett resultat används 4140 i applikationer med hög slitage och förhöjda temperaturer.

legerat stål är ett av de mest använda stål i industrin idag. De är bearbetbara, prisvärda, lättillgängliga och har goda mekaniska egenskaper. Om en del inte behöver vara korrosionsbeständig, erbjuder låglegerade stål det bästa värdet för pengarna.

de egenskaper som gör legerat stål fördelaktigt att producera via konventionella metoder gör det mindre värdefullt att 3D-utskrift. Eftersom det är lätt bearbetat och billigt förvärvat, gör metal 3D-utskriftens högre inneboende delkostnader det ekonomiskt ohållbart att skriva ut. Några metalltryckföretag erbjuder låglegerade stål som 4140, men de är i allmänhet sällsynta.

rostfritt stål

rostfritt stål förenas runt en viktig materialegenskap: utmärkt korrosionsbeständighet, hänförlig till högt krominnehåll (>10.5 viktprocent) och låg kolhalt (<1,2 viktprocent). Utöver korrosionsbeständighet kan de mekaniska egenskaperna hos dessa stål variera kraftigt.

austenitiska rostfria stål är den vanligaste typen av rostfritt stål. De är korrosionsbeständiga och kan både enkelt bearbetas och svetsas, även om de inte kan värmebehandlas. 303 och 304 är de vanligaste typerna av austenitiskt rostfritt stål, och 316L är en variant som maximerar korrosionsbeständigheten. Dessa stål används i en mängd olika operationer — eftersom de är väderbeständiga arbetar de nästan var som helst. På grund av deras högre kostnader kan metall 3D-utskrift vara en livskraftig tillverkningsmetod för dessa delar.

martensitiskt rostfritt stål erbjuder bättre mekaniska egenskaper till austenitiska stål på bekostnad av duktilitet. Som en grupp saknar de den allmänna mångsidigheten hos austenitiska stål-men deras höghållfasta hårdhet i kombination med korrosionsbeständighet som är överlägsen låglegerade stål gör dem lämpliga för alla höghållfasta delar som befinner sig i en oxiderande miljö. Dessutom kan martensitiska stål värmebehandlas för att ytterligare öka hårdhet, styrka och styvhet.

17-4 PH är en särskilt användbar typ av martensitiskt rostfritt stål som kan värmebehandlas för att passa en mängd olika materialegenskaper. På grund av sin höga hårdhet och extremt låga bearbetbarhet är det ofta billigare att 3D-skriva ut än noggrant maskin. Om du vill veta mer om 3D-utskrift metalldelar, kolla in Markforged Metal X.

begär en metall X citat

kolstål vs rostfritt stål: Slutlig dom

debatten om kolstål vs rostfritt stål är lite mer komplicerad än ursprungligen trodde, eftersom kolstål kan hänvisa till två olika typer av stål: traditionellt kolstål och låglegerat stål.

jämfört med lågkolstål erbjuder rostfritt stål en massiv uppgradering i styrka, hårdhet och viktigast korrosionsbeständighet. Högkolstål erbjuder styrka rivalisering och ibland överstiger rostfritt stål, men är till stor del ett nischmaterial i tillverkningsvärlden. Till skillnad från alla kolstål, rostfritt stål kan överleva och frodas, oxidationsfri, i frätande eller fuktiga miljöer. Med detta sagt är kolstål mycket billigare än rostfritt stål och bättre lämpat för stora strukturella komponenter, som rör, balkar och valsat stålplåt.

låglegerat stål är överlägset kolstål på de flesta sätt, men saknar fortfarande korrosionsbeständighet. Det kan effektivt matcha materialegenskaperna hos rostfritt stål — som ett resultat bearbetas legeringar som 4140 och 4340 ofta och används i många applikationer där lite oxidation inte skadar. Rostfritt stål är ett material av högre kvalitet som används bättre i industriell verksamhet, där delkvaliteten inte kan äventyras.