탄소강 대 스테인레스 스틸

탄소강 대 스테인레스 스틸

이해 탄소강 대 스테인레스 스틸 구별은 엔지니어에게 중요합니다, 디자이너, 제조업체, 제작자, 그리고 안목있는 소비자조차도.

모두 철과 탄소에서 유래합니다, 그들의 구성, 속성, 성능 특성, 이상적인 응용 프로그램은 크게 분기됩니다.

올바른 유형의 강철 선택은 제품의 수명에 직접 영향을 미칩니다., 힘, 비용, 모습, 의도 된 환경에 대한 적합성.

이 포괄적 인 가이드.

우리는 그들의 기본 정의를 탐구 할 것입니다, 그들의 구성을 해부합니다, 주요 속성을 분석하십시오, 그들의 성능을 고위적으로 비교하십시오, 일반적인 성적 및 응용 프로그램에 대해 토론하십시오, 적절한 자료 선택에 대한 실질적인 지침을 제공합니다.

우리의 목표는 당신에게 철저하고 권위있는 이해를 갖는 것입니다, 중요한 선택을 탐색 할 때 정보에 입각 한 결정을 활성화합니다 탄소강 및 스테인레스 스틸.

탄소강은 무엇입니까?? 워크 호스 합금

그 핵심, 탄소강 주로 철으로 구성된 합금입니다 (철) 그리고 탄소 (기음).

다른 요소는 미량 금액으로있을 수 있습니다 (철강 제작 과정의 잔차), 정의 특성은 지정된 최대 컨텐츠가 일반적으로 특정 임계 값을 초과하지 않는다는 것입니다.: 망간 (1.65%), 규소 (0.60%), 그리고 구리 (0.60%).

결정적으로, 탄소강은 스테인레스 스틸을 정의하는 크롬의 상당한 첨가가 부족합니다..

탄소의 역할

탄소는 강철의 주요 경화 요소입니다.

탄소 함량을 변경함으로써, 제조업체는 철강의 기본 특성을 조작 할 수 있습니다:

• 탄소 증가: 일반적으로 경도가 높아집니다, 인장 강도, 내마모성 ~ 후에 적절한 열처리.
• 탄소 감소: 일반적으로 연성이 더 커집니다 (파쇄없이 변형하는 능력), 인성 (파쇄 전에 에너지를 흡수하는 능력), 및 용접성.

탄소강 분류

탄소강은 탄소 함량에 따라 광범위하게 분류됩니다., 주요 특성을 지시합니다:

1. 저탄소강 (온화한 강철):
   • 탄소 함량: 일반적으로 0.05% 에게 0.25%.
   • 속성: 비교적 부드럽습니다, 매우 연성, 힘든, 쉽게 가공 가능합니다, 우수한 용접성, 비교적 저렴한. 더 높은 탄소 등급에 비해 전력 인장 강도. (담금질과 템퍼링) 사례 경화를 제외하고.
   • 키워드: 온화한 강철, 저탄소강 특성, 연성 강, 용접 가능한 강철.
2. 중탄소강:
   • 탄소 함량: 일반적으로 0.25% 에게 0.60%.
   • 속성: 저탄소강의 연성과 고 탄소강의 강도/경도 사이의 균형을 제공합니다. (오스테니 화, 담금질, 템퍼링) 기계적 특성을 상당히 개선하기 위해.
   • 키워드: 중간 탄소강 특성, 열 처리 가능한 강철, 강한 강철.
3. 고탄소강 (탄소 공구강):
   • 탄소 함량: 일반적으로 0.60% 에게 1.25% (때로는 최대 2.0%).
   • 속성: 매우 어렵습니다, 강한, 열처리 후에는 탁월한 내마모성을 가지고 있습니다, 저소수 등급보다 연성이 적고 강하다, 기계와 용접에 더 어려운 도전.
   • 키워드: 높은 탄소강 특성, 하드 스틸, 공구강, 내마모성 강철.

(초 고 탄소 강철 카테고리도 있습니다, 나이프 및 차축과 같은 전문적인 응용 프로그램에 주로 사용됩니다, 더 높은 탄소 함량으로).

탄소강의 주요 특성 (일반적인):

• 힘과 경도: 중등도에서 매우 높을 수 있습니다, 탄소 함량 및 열처리에 의해 크게 제어됩니다.
• 연성과 강인함: 탄소 함량이 증가함에 따라 일반적으로 감소합니다..
• 가공성: 일반적으로 좋습니다, 특히 저탄소 등급의 경우, 더 높은 탄소 함량으로 더 어려워.
• 용접성: 저탄소 강에 탁월합니다, 점차 더 어려워집니다 (예열 및 웰드 후 열처리가 필요합니다) 균열을 방지하기 위해 탄소가 증가함에 따라.
• 비용: 크롬과 니켈과 같은 값 비싼 합금 요소가 없기 때문에 일반적으로 스테인레스 스틸보다 저렴합니다..
• 부식 저항: 가난한. 이것은 탄소강의 주요 단점입니다. 산화철을 형성하기 위해 환경에서 산소 및 수분과 쉽게 반응합니다. (녹).코팅을 통한 보호 (페인트, 직류 전기 치료, 기름) 대부분의 환경에서 수명에 거의 항상 필요합니다.
• 자기: 탄소강은 강자성입니다.

탄소강의 일반적인 응용

탄소강의 다양성과 비용 효율성으로 인해 유비쿼터스:

• 저탄소강: 구조 모양 (I- 빔, 채널), 조선 및 다리를위한 접시, 자동차 몸, 파이프라인, 펜싱, 철사, 손톱, 음식 캔 (종종 주석 도금).
• 중탄소강: 철도 트랙, 기차 바퀴, 크랭크 샤프트, 기어, 커플 링, 차축, 기계 부품, 더 높은 강도가 필요한 구조적 구성 요소.
• 고탄소강: 절단 도구 (끌리기, 훈련), 스프링, 고강도 와이어, 펀치, 죽는다, 벽돌 손톱, 나이프.

스테인레스 스틸이란 무엇입니까?? 부식 도전자

스테인레스 스틸 상당한 양의 의도적 인 추가로 인해 탄소강과 근본적으로 다릅니다. 크롬 (Cr) – 최소 10.5% 질량은 정의 임계 값입니다.

많은 스테인레스 스틸 등급에는 상당한 양이 포함되어 있습니다 니켈 (~ 안에), 그리고 Molybdenum과 같은 다른 합금 요소 (모), 망간 (망), 규소 (그리고), 질소 (N), 그리고 구리 (구리) 특정 속성을 부여하기 위해 종종 추가됩니다.

크롬의 마법: 수동 층: 스테인레스 스틸의 특징 - "스테인리스"또는 우수한 내식 저항은 Chromium과 산소와의 상호 작용에서 비롯됩니다..

산소에 노출 될 때 (공기 또는 물에서), 강철 표면의 크롬은 매우 얇은 것으로 빠르게 형성됩니다., 보이지 않는, 자기편, 산화 크롬의 고도로 보호 층 (cr₂o₂).

이것 수동 층 장벽 역할을합니다, 부식제로부터 기본 철을 보호합니다.

비판적으로, 이 레이어는입니다 자기 치유.

표면이 긁히거나 손상된 경우, 기본 강철을 노출시킵니다, 크롬은 즉시 산소와 다시 반응하여 보호 수동 층을 개혁합니다., 제공된 산소가 존재합니다.

이 놀라운 속성은 스테인레스 스틸에게 탄소강이 빠르게 녹슬었던 환경에서 수명을 제공합니다..

스테인레스 스틸의 분류

스테인레스 강은 결정질 미세 구조에 따라 5 개의 주요 패밀리로 분류됩니다., 이는 화학적 조성에 의해 결정됩니다 (주로 Cr, NI 컨텐츠):

오스테 나이트 스테인리스 강 (예를 들어, 304(1.4301 스테인레스 스틸), 316):

• 구성: 높은 크롬 (일반적으로 16-26%), 중요한 니켈 (일반적으로 6-22%), 저탄소 (<0.08%, 때로는 L 등급의 경우 더 낮습니다).강도를 위해 질소가 첨가 될 수 있습니다.
• 미세 구조: 얼굴 중심 입방 (FCC) 오스테 나이트 구조, 넓은 온도 범위에 걸쳐 안정.
• 속성: 우수한 내식성 (전반적으로 최고), 탁월한 형성성과 용접성, 좋은 강인함 (극저온 온도에서도), 어닐링 된 상태에서 비기성 (냉간 작업 후 약간 자기가 될 수 있습니다), 열처리에 의해 경화 될 수는 없지만 냉간 작업으로 크게 강화됩니다..
• 키워드: 오스테 나이트 스테인레스 스틸, 304 스테인레스 스틸, 316 스테인레스 스틸, 비자 성 스틸, 식품 등급 스테인레스 스틸.

페라이트 스테인리스 강 (예를 들어, 430, 409):

• 구성: 중간 정도에서 높은 크롬 (일반적으로 10.5-30%), 매우 낮은 탄소 (<0.1%), 일반적으로 낮은 니켈 함량.
• 미세 구조: 신체 중심 입방 (BCC) 페라이트 구조.
• 속성: 좋은 내식성 (경증보다 낫지 만 일반적으로 오스테니틱보다 적습니다), 적당한 강도, 자기, 좋은 연성, 열처리에 의해 경화 될 수 없습니다, 일반적으로 Austenitics보다 저렴한 비용. 고온에서 또는 두꺼운 섹션을 용접 한 후에 감수 할 수 있습니다..
• 키워드: 페라이트 스테인레스 스틸, 430 스테인레스 스틸, 자기 스테인레스 스틸, 자동차 배기강.

Martensitic Stainless Steels (예를 들어, 410, 420, 440기음):

• 구성: 적당한 크롬 (일반적으로 11.5-18%), 더 높은 탄소 (최대 1.2%), 비교적 낮은 니켈.
• 미세 구조: 열심히 변형 될 수 있습니다, 신체 중심 정각 (BCT) 열처리를 통한 마르텐 사이트 구조 (오스테니 화에 이어 빠른 담금질).
• 속성: 높은 경도와 힘 (열처리를 통해 달성), 적당한 부식 저항 (오스테 나이트와 페라이트보다 적습니다), 자기, 오스테니틱보다 덜 형성 가능하고 용접 가능.
• 키워드: Martensitic Stainless Steel, 410 스테인레스 스틸, 420 스테인레스 스틸, 강화 된 스테인레스 스틸, 나이프 스틸.

이중 스테인리스 강 (예를 들어, 2205, 2507):

• 구성: 높은 크롬 (일반적으로 19-32%), 적당한 니켈 (일반적으로 3-8%), 종종 몰리브덴과 질소가 포함됩니다.
• 미세 구조: 혼합 (이중) 오스테 나이트와 페라이트 대략 거의 동일한 부분의 구조.
• 속성: 우수한 내식성 (특히 염화물 스트레스 부식 균열), 오스테 나이트 등급보다 높은 강도, 좋은 용접성 (적절한 절차로), Magnetic.com Austenitic 및 Ferritic 구조 모두의 이점.
• 키워드: 이중 스테인리스 스틸, 2205 듀플렉스 스테인레스 스틸, 고강도 스테인레스 스틸, 클로라이드 저항성 강.

강수량 강화 (ph) 스테인리스 강 (예를 들어, 17-4ph, 15-5ph):

• 구성: 구리와 같은 요소를 포함합니다, 니오브, 또는 초기 용액 처리 후 강수량 또는 연령 강화 열처리 공정에 의해 강화 될 수있는 알루미늄..
• 속성: 좋은 부식 저항과 결합 된 매우 높은 강도 수준을 달성 할 수 있습니다. (경우에 따라 오스테니틱스와 비슷합니다).부드러운 상태로 가공 한 다음 강화 될 수 있습니다..
• 키워드: pH 스테인리스 스틸, 17-4pH 스테인리스 스틸, 고강도 부식성 강철, 나이 경화 강철.

스테인레스 스틸의 주요 특성 (일반적인):

• 부식 저항: 뛰어난 것보다 우수합니다, 등급과 환경에 따라 결정적인 이점입니다..
• 모습: 광범위한 마감재를 제공합니다, 둔한 무광택에서 밝은 거울 광택까지, 종종 미적으로 즐겁습니다.
• 위생: 매끄러운, 비 다공성 표면은 청소하고 소독하기 쉽습니다, 음식에 중요합니다, 의료, 및 제약 적용.
• 힘과 경도: 유형과 처리에 따라 크게 다릅니다 (Martensitic과 pH 등급은 매우 어려울 수 있습니다; 오스테니틱은 거칠고 연성입니다).
• 온도 저항: 많은 등급이 상승 및 극저온 온도 모두에서 강도와 부식 저항을 유지합니다..
• 작업 가능성: 오스테 나이트 등급은 고도로 형성 가능합니다., 가공을 탄소강보다 더 도전적으로 만듭니다.
• 용접성: 일반적으로 좋습니다, 특히 오스테 나이트 등급의 경우, 부식성 및 기계적 특성을 유지하기위한 유형에 따라 특정 절차가 필요하지만.
• 비용: 합금 요소의 높은 비용으로 인해 탄소강보다 훨씬 비싸다 (크롬, 니켈, 몰리브덴).
• 자기: 종류에 따라 다름 (페라이트, 마르텐사이트, 이중은 자기입니다; 오스테 나이트는 어닐링 된 상태에서 비기성입니다).

스테인레스 스틸의 일반적인 응용

독특한 특성은 스테인레스 스틸을 다양한 응용 분야에 적용합니다.:

• 오스테나이트계: 부엌 싱크, 주방용 칼, 조리기구, 식품 가공 장비, 화학 탱크, 건축 클래딩, 의료용 임플란트, 양조장 장비, 자동차 트림.(304 일꾼입니다; 316 더 높은 부식 저항에 사용됩니다, 특히 클로라이드에 대해).
• 페라이트: 자동차 배기 시스템, 세탁기 드럼, 주방기구, 건축 트림 (내부), 설탕 가공 장비.
• 마르텐사이트: 칼, 수술 도구, 절단 도구, 터빈 블레이드, 밸브, 샤프트, 패스너.
• 이중: 화학 처리 장비, 펄프 및 제지 산업 구성 요소, 해양 응용, 석유 및 가스 파이프 라인, 열교환기, 부식성 환경의 구조적 구성 요소.
• ph: 항공우주 부품, 고 강성 샤프트, 밸브 부품, 기어, 원자로 구성 요소.

탄소강 대 스테인레스 스틸: 헤드 투 헤드 비교

더 깊이 탐구합니다: 주목할만한 성적

가족은 광범위한 범주를 제공합니다, 각 제안 내의 특정 등급은 맞춤형 속성입니다:

일반적인 탄소강 등급:

• AISI 1018: 좋은 가공성으로 알려진 인기있는 저탄소 강철, 용접성, 및 샤프트에 대한 형성, 다리, 그리고 일반적인 구조적 부분.
• AISI 1045: 1018보다 높은 강도와 ​​경도를 제공하는 중간 탄소 강철. 열처리에 잘 응답하십시오. 기어에 사용, 차축, 볼트, 스터드.
• ASTM A36: 건물에 널리 사용되는 저탄소 구조 강철 사양, 교량, 항복 강도 및 용접성에 대한 초점.

일반적인 스테인레스 스틸 등급:

• 유형 304 (오스테나이트계): 가장 일반적인 스테인레스 스틸 (~ 18% Cr, 8% ~ 안에).많은 환경에서 우수한 부식 저항, 부엌 장비에 대한 양호성, 식품 가공, 건축 응용 프로그램 18/8.
• 유형 316 (오스테나이트계): 유사하다 304 그러나 Molybdenum이 추가되었습니다 (~ 2-3%).우수한 부식 저항을 제공합니다, 특히 염화물과 산에 대한 해양 환경에서 사용됩니다, 화학 처리, 의료용 임플란트, 의약품.
• 유형 430 (페라이트): 기본, 저비용, 크롬 전용 스테인레스 스틸. 온화한 환경에서의 부식성, 괜찮은 형성성, 마그네틱. 장식 트림 용, 어플라이언스 패널, 자동차 트림.
• 유형 410 (마르텐사이트): 기본적인 강한 스테인리스 스틸. 중단 부식 저항, 열처리 후 고강도/경도, 밸브 부품, 패스너.

탄소강 대 스테인레스 스틸 사이의 선택

올바른 자료를 선택하려면 성과 요구 사항의 균형을 잡으면 경제적 제약 조건이 포함됩니다..

이러한 요소를 고려하십시오:

부식 환경:

• • 부분이 수분에 노출 될 것입니다, 습기, 약, 소금물, 또는 식품? 그렇다면, 스테인레스 스틸은 거의 항상 선호되거나 필요한 선택입니다. 특정 등급은 부식제의 심각성과 유형에 따라 다릅니다. (예를 들어, 316 클로라이드의 경우).
  • 환경이 건조하고 제어됩니다, 또는 부품을 코팅으로 안정적으로 보호 할 수 있습니다? 그렇다면, 탄소강은 충분하고 비용 효율적 일 수 있습니다.

강도 및 기계적 요구 사항:

• 인장 강도의 수준, 항복 강도, 경도, 또는 강인함이 필요합니다? 두 가족 모두 고강도 옵션을 제공합니다 (예를 들어, 열 처리 고 탄소 강 대 마르텐 사이트 또는 이중 스테인레스 스틸).작동 온도 영향을 고려하십시오.

예산:

• 허용 재료 비용은 얼마입니까?? 카본 스틸은 상당한 초기 비용 절감을 제공합니다, 총 수명주기 비용을 고려하십시오, 잠재적 코팅을 포함하여, 유지, 부식이 요인 인 경우 교체 비용은 더 긴 수명으로 상쇄 될 수 있고 부식성 응용 분야의 유지 보수가 낮아질 수 있습니다..

미적 요구 사항:

• 최종 제품의 시각적 외관이 중요합니다? 밝은 것이 필요합니까?, 깨끗한, 또는 세련된 표정? 스테인레스 스틸은 페인트 나 도금없이 고유 한 미적 장점과 다양한 마감 옵션을 제공.

제조 과정:

• 부품에는 광범위한 용접이 필요할 것입니다, 가공, 또는 형성? 제조의 상대적 용이성을 고려하십시오. 중탄수강은 일반적으로 많은 스테인레스 스틸 등급보다 작업하기가 더 쉽습니다. (특히 강화하기 쉬운 사람들).선택한 재료에 적절한 기술과 툴링을 사용할 수 있는지 확인하십시오..

극한의 온도:

• 부품이 매우 높거나 매우 낮은 상태에서 작동합니까? (극저온) 온도? 스테인레스 스틸의 특정 등급 (특히 오스테 나이트) 탄소강이 실패하거나 부서지기 쉬운 온도에서 특성을 유지하는 데 탁월합니다..

자기 특성:

• 응용 프로그램에는 자성이 좋지 않습니다 (예를 들어, MRI 장비, 민감한 전자 장치)? 어닐링 된 오스테 나이트 스테인레스 스틸은 비자성입니다. 탄소 및 기타 스테인레스 유형은 자기입니다..

유지 관리 및 관리: 강철 보존

• 탄소강: 키는 Rust를 방지하는 것입니다 .common 방법에는 포함됩니다:
  • 그림/코팅: 수분과 산소에 대한 장벽을 제공합니다.
  • 아연 도금: 희생 보호를 위해 아연 층으로 코팅.
  • 오일 링/그리스: 임시 보호, 도구 및 기계 부품에 적합합니다.
  • 건조 유지: 가능하면 가장 간단한 방법입니다.
• 스테인레스 스틸: 매우 저항력이 있습니다, 완전히 "얼룩 방지"가 아닙니다. 적절한 치료는 장수를 보장합니다:
  • 정기적 인 청소: 먼지를 제거하십시오, 때, 수분이나 부식성 물질을 포획 할 수있는 오염 물질. 온화한 비누/세제 및 물을 사용하십시오., 철저히 헹구십시오, 그리고 마른 닦아냅니다.
  • 클로라이드를 피하십시오: 클로라이드와의 접촉 (소금, 표백제, 일부 클리너) 최소화해야합니다, 특히 316보다 저항력이 떨어지는 등급의 경우 접촉이 발생하면 즉시 린스.
  • 탄소강 오염을 피하십시오: 탄소강에 이전에 사용 된 강철 양모 또는 브러시를 사용하지 마십시오., 내장 된 철 입자.
  • 패시베이션: 화학 처리 (종종 질산 또는 구연산을 사용합니다) 자유 철을 제거하고 천연 수동 층을 향상시키는 경우가 있습니다..

강철의 미래: 혁신은 계속됩니다

연구 및 개발은 탄소 및 스테인레스 강의 경계를 지속적으로 밀어냅니다..

트렌드는 포함됩니다:

• 고급 고강도 강철 (AHSS): 더 가벼운 자동차 산업에서 광범위하게 사용됩니다, 더 안전한 차량. 이것은 종종 정확한 합금 및 가공을 통해 달성되는 복잡한 미세 구조를 포함합니다..
• 개선 된 부식 저항: 새로운 스테인레스 스틸 합금 개발 (초 이중 유체 또는 하이퍼 듀플렉스처럼) 매우 가혹한 화학 및 해양 환경.
• 지속 가능성 향상: 공정 최적화를 통해 철강 생산의 탄소 발자국을 줄이는 데 중점을 둡니다., 재활용률 증가, 및 수소 기반 철강 연구의 탐색.
• 적층 가공 (3D 인쇄): 다양한 강철 분말에서 복잡한 부품을 인쇄하는 기능 증가, 새로운 디자인 가능성을 여는 것.

결론

그만큼 탄소강 대 스테인레스 스틸 토론은 궁극적으로“더 나은 선언”이라는 선언이 아닙니다.,”그러나 이해와 함께 더 적합합니다 특정 응용 프로그램의 경우.

탄소강 필수 불가결 한 작업으로 남아 있습니다, 다재다능한 힘을 제공합니다, 좋은 제조 성, 부식이 주요 관심사가 아니거나 보호 조치를 통해 관리 할 수있는 타의 추종을 불허하는 비용 효율성.

그 특성은 탄소 함량과 열처리를 통해 매우 조정 가능합니다., 구조 적용에 이상적입니다, 기계, 도구, 그리고 수많은 일상 품목.

스테인레스 스틸, 크롬 함량과 놀라운자가 치유 수동 층으로 정의, 어디에서 탁월합니다 내식성 가장 중요합니다.

그것은 장수를 제공합니다, 유지 보수가 적습니다, 위생 표면, 까다로운 환경에서의 미적 매력.

다양한 가족 - 오스테 나이트, 페라이트, 마르텐사이트, 이중, 및 pH - 광범위한 기계적 특성을 제공합니다., 엔지니어가 부식성과 특정 강도를 결합한 등급을 선택할 수 있도록, 온도 저항, 또는 제조 요구, 초기 비용이 더 높음에도 불구하고.

환경 조건을 신중하게 고려함으로써, 기계적 요구, 제조 요구 사항, 미적 목표, 예산 제약, 이 두 기본 강철 유형 사이의 선택을 자신있게 탐색 할 수 있습니다..

그들의 핵심 차이를 이해하면 최적의 자료를 선택할 수 있습니다., 성능 보장, 내구성, 프로젝트 또는 제품의 성공.