Ржавеет ли углеродистая сталь?

ДА. Одним из главных недостатков углеродистой стали является ее подверженность ржавчине. Прочтение нашей статьи поможет вам понять, почему углеродистая сталь ржавеет, как предотвратить ржавчину и какие металлы или сплавы менее склонны к ржавчине, что поможет вам принимать обоснованные решения об использовании и обслуживании материала.

Что такое углеродистая сталь?

Углеродистая сталь — это тип стали, состоящий в основном из железа и углерода, с содержанием углерода, как правило, в диапазоне от 0,02% до 2,1%, и ее эксплуатационные характеристики оптимизируются путем регулирования содержания углерода. Однако углеродистая сталь может также означать легированную сталь, за исключением нержавеющей стали.

Виды углеродистой стали

Низкоуглеродистая сталь (0.05% to 0.25% Carbon): Low carbon steel has good plasticity and toughness, but low strength. This steel is softer and easier to process, suitable for uses that require good weldability, such as building structures and automobile bodies.

Среднеуглеродистая сталь (0.25% to 0.60% Carbon): Medium carbon steel has good overall properties, but poor weldability. This steel has high strength and hardness and is suitable for manufacturing mechanical parts and structural parts, such as bearings and gears.

Высокоуглеродистая сталь (Over 0.60% Carbon): High carbon steel is very brittle and difficult to weld, but it has excellent hardness and wear resistance and is often used to produce high-strength parts like knives, tools, and springs.

Устойчива ли углеродистая сталь к ржавчине?

Нет, углеродистая сталь не является нержавеющим. Углеродистая сталь очень восприимчива к ржавчине и коррозии при воздействии влаги или влажной среды, поскольку в ней недостаточно хрома, необходимого для образования защитного оксидного слоя, предотвращающего ржавчину.

Ржавеет ли высокоуглеродистая сталь?

Да, высокоуглеродистая сталь подвержена ржавчине. Как и другие типы углеродистой стали, она не содержит значительного количества хрома (который присутствует в нержавеющей стали), поэтому она не образует защитный оксидный слой, предотвращающий ржавчину. При воздействии влаги, сырости или коррозионных сред высокоуглеродистая сталь окисляется и образует ржавчину.

Для предотвращения появления ржавчины высокоуглеродистую сталь часто покрывают слоем покрытия, красят или обрабатывают защитными покрытиями, либо для минимизации коррозии требуется регулярное техническое обслуживание.

Ржавеет ли углеродистая сталь в воде?

Да, углеродистая сталь ржавеет в воде, особенно если она не защищена покрытием или отделкой. Когда углеродистая сталь подвергается воздействию воды, особенно если присутствует кислород, она реагирует с образованием оксид железа (ржавчина). Этот процесс ускоряется в соленой воде или других агрессивных средах из-за более высокой проводимости, что способствует окислению.

Для предотвращения ржавления углеродистую сталь можно покрывать, красить или обрабатывать ингибиторами ржавчины, если она используется в средах, где часто встречается воздействие воды.

Будет ли углеродистая сталь ржаветь снаружи?

Да, углеродистая сталь ржавеет при воздействии внешней среды, особенно если он не защищен должным образом. Внешние условия, включая влажность, дождь, влажность и кислород, создают идеальную среду для образования ржавчина (оксид железа) на углеродистой стали.

Факторы, ускоряющие ржавление на открытом воздухе:

• Дождь и влажность: Они вводят влагу, которая ускоряет окисление.
• Колебания температуры: При изменении температуры может образовываться конденсат, что еще больше увеличивает воздействие влаги.
• Соль (в прибрежных условиях): Соленая вода или соленый воздух значительно ускоряют коррозию.

Для предотвращения появления ржавчины углеродистая сталь, используемая на открытом воздухе, часто покрывается защитными слоями, такими как краска, оцинковка или другие антикоррозионные покрытия.

Ржавеет ли сковорода из углеродистой стали?

Да, а кастрюля из углеродистой стали может ржаветь, если ее не выдерживать или не обслуживать должным образом. Углеродистая сталь, как и чугун, склонна к ржавчине при воздействии влаги или если ее не высушивать как следует после мытья.

Чтобы предотвратить появление ржавчины на сковороде из углеродистой стали:

1. Приправить сковороду: Защитный слой масла запекается на сковороде с помощью приправы, создавая антипригарную поверхность и защищая ее от влаги.
2. Высушите немедленно.: После мытья сковороду следует тщательно высушить, чтобы удалить остатки влаги.
3. Нанести масло: После каждого использования следует наносить тонкий слой масла, чтобы предотвратить появление ржавчины.

Если ржавчина все же образовалась, ее обычно можно удалить с помощью стальной мочалки или щетки, а затем повторно прокалить сковороду.

Почему углеродистая сталь ржавеет?

Проблема ржавчины углеродистой стали в основном связана с ее химическим составом и условиями окружающей среды. Основным компонентом углеродистой стали является железо, которое склонно к окислению во влажной или содержащей кислород среде.

Реакция окисления

Железо реагирует с кислородом под действием кислорода и влаги, образуя оксид железа (ржавчину). Оксид железа далее окисляется, образуя красновато-коричневую ржавчину.

Расширение ржавчины

После образования ржавчины она будет продолжать впитывать влагу и окисляться, что приведет к продолжению процесса коррозии. Ржавчина не только портит первоначальную красоту металла, но и постепенно разъедает его материал, в результате чего толщина металла постепенно уменьшается, в конечном итоге ослабляя несущую способность и долговечность металла.

Воздействие на окружающую среду

Условия окружающей среды оказывают большое влияние на коррозию углеродистой стали. Например, высокая влажность, соляной туман, кислая среда и т. д. ускоряют процесс коррозии. 

Типы коррозии углеродистой стали

Равномерная коррозия

Равномерная коррозия относится к равномерному распределению коррозии на поверхности металла, обычно вызванному длительным контактом металла с коррозионными средами (такими как вода или кислотные газы). Равномерная коррозия приводит к постепенному уменьшению толщины металла, что влияет на его структурную прочность.

Местная коррозия

Местная коррозия включает точечную и щелевую коррозию. Точечная коррозия обычно проявляется в виде небольших отверстий на поверхности металла, тогда как щелевая коррозия возникает в трещинах или зазорах на поверхности металла. Местная коррозия имеет тенденцию концентрироваться в определенных конкретных областях, что может быть вызвано локальным повреждением защитного слоя или неравномерной коррозионной средой.

Коррозионное растрескивание под напряжением

Этот тип коррозии происходит на металлических поверхностях, подвергающихся внешнему напряжению, особенно при воздействии коррозионных сред. Коррозионное растрескивание под напряжением может привести к хрупкому растрескиванию и разрушению материала, серьезно влияя на его эксплуатационные характеристики.

Водородная хрупкость

Водородная хрупкость относится к накоплению водорода внутри металла, что снижает прочность материала и затем вызывает хрупкое разрушение. Это явление обычно происходит в металлах в водородной среде, например, в металлических материалах, используемых в оборудовании для сжатия водорода.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия относится к локальному явлению коррозии, при котором при контакте двух металлов с разными потенциалами в агрессивной среде металл с более низким потенциалом (анод) будет корродировать быстрее из-за разницы потенциалов, тогда как металл с более высоким потенциалом (катод) будет корродировать медленнее.

Удаление ржавчины с углеродистой стали

Механическое удаление

Использование механических инструментов, таких как наждачная бумага, проволочные щетки или шлифовальные круги, может эффективно удалить ржавчину с поверхности. Подходит для легкой ржавчины. Механические методы удаления быстры и эффективны, но могут оставлять крошечные царапины, которые влияют на внешний вид металла.

Химическое удаление

Замачивание или протирание металлической поверхности химическим средством для удаления ржавчины или кислотным очистителем (например, фосфорной кислотой или соляной кислотой) может растворить ржавчину. При использовании химических средств для удаления будьте осторожны, чтобы не повредить металлическую поверхность, и действуйте в соответствии с инструкциями. Химические методы удаления подходят для больших площадей или сильной ржавчины.

Электролитическое удаление ржавчины

Ржавчина удаляется с помощью электролита и электрического тока посредством электролитического процесса. Этот метод подходит для металлических деталей сложной формы и может эффективно удалять глубокую ржавчину. Электролитическое удаление ржавчины требует специального оборудования и технологий, но может дать хорошие результаты удаления ржавчины.

Пескоструйная обработка

Использование высокоскоростных распыляемых частиц песка для обработки металлической поверхности позволяет эффективно удалить ржавчину и придать шероховатость металлической поверхности для улучшения адгезии последующих покрытий. Пескоструйная обработка подходит для крупномасштабных операций по очистке, но требует профессионального оборудования.

Как предотвратить ржавление углеродистой стали?

Защитное покрытие

Нанесение слоя антикоррозионной краски или защитного слоя, такого как краска, цинковое покрытие и т. д., на поверхность углеродистой стали может эффективно предотвратить контакт кислорода и влаги с поверхностью металла, тем самым уменьшая коррозию. Этот метод эффективен в различных применениях, особенно на открытом воздухе и в суровых условиях. Обычно используемые защитные покрытия включают горячее цинкование, электрогальванизацию и окраску распылением.

Используйте ингибиторы ржавчины

Нанесение антикоррозионного средства или антикоррозионного масла на поверхность углеродистой стали может образовать защитную пленку и замедлить процесс коррозии. Этот метод подходит для металлических деталей, которым требуется временная защита. Антикоррозионные средства можно разделить на смазочные, защитные и ингибирующие. Вам следует выбрать подходящее антикоррозионное средство.

Регулярное техническое обслуживание

Регулярно осматривайте и очищайте детали из углеродистой стали, вовремя удаляйте ржавчину и едкие вещества, поддерживайте поверхность металла сухой и чистой. Это включает удаление скопившейся воды и осадков, а также проверку на наличие поврежденных защитных слоев. Регулярное техническое обслуживание может эффективно продлить срок службы деталей из углеродистой стали.

Избегать контакта с едкими веществами.

При проектировании и использовании изделий из углеродистой стали старайтесь избегать их воздействия на едкие химикаты, такие как кислоты и щелочи. Например, на химических очистных сооружениях или в соленой воде следует принимать соответствующие защитные меры, такие как использование антикоррозионных материалов и установка уплотнительных устройств.

Используйте подходящие сплавы

При необходимости можно выбрать сплавы, содержащие антикоррозионные элементы (такие как никель, хром и т. д.), чтобы повысить коррозионную стойкость материала. Например, использование оцинкованной стали может улучшить коррозионную стойкость. Метод легирования может эффективно улучшить коррозионную стойкость углеродистой стали.

Предотвращение гальванической коррозии

Изолируйте различные металлы: Примите меры по изоляции металлов с разными потенциалами, чтобы они не вступали в прямой контакт. Если этого нельзя избежать, можно использовать изоляционные материалы для их разделения, чтобы предотвратить гальваническую коррозию. Изолирующие прокладки и покрытия могут эффективно предотвратить гальваническую коррозию.

Выберите правильное сочетание металлов: Использование тех же металлических материалов для контактных деталей может снизить вероятность гальванической коррозии.

Регулярный осмотр и техническое обслуживание: Регулярно проверяйте области, где может возникнуть гальваническая коррозия, чтобы убедиться, что не возникает эффект батареи, и выполняйте необходимое обслуживание и ремонт. Использование тестера разности потенциалов может помочь обнаружить и идентифицировать потенциальные проблемы гальванической коррозии.

Какие металлы и сплавы не подвержены ржавчине?

Нержавеющая сталь: Нержавеющая сталь может образовывать защитную пленку на поверхности благодаря высокому содержанию хрома, тем самым эффективно противостоя коррозии. Во многих областях применения используется нержавеющая сталь, особенно там, где требуется высокая коррозионная стойкость.

Алюминий и его сплавы: На поверхности алюминия образуется защитная пленка из натурального оксида алюминия, которая имеет хорошую коррозионную стойкость. Подходит для авиации, автомобилестроения и строительства.

Оцинкованная сталь: Защитный слой образуется путем покрытия поверхности углеродистой стали цинком для эффективного предотвращения контакта стали с кислородом и влагой. Широко используется в строительстве и производстве.

Титан и его сплавы: Титановый металл демонстрирует отличную коррозионную стойкость в большинстве сред и не подвержен ржавчине. Он широко используется в аэрокосмической и медицинской областях.

Медь и ее сплавы: Медь образует в атмосфере слой зеленой патины (патины), которая препятствует дальнейшей коррозии. Медь и ее сплавы, такие как латунь и бронза, также обладают хорошей коррозионной стойкостью и широко используются в строительстве и отделке.

Углеродистая сталь против нержавеющей стали

Разница между углеродистой сталью и нержавеющей сталью заключается в следующем:

Состав и содержание сплава: Carbon steel consists mainly of carbon and iron, and contains no or only small amounts of alloying elements. In addition to iron and carbon, нержавеющая сталь also contains high levels of alloying elements such as chromium (Cr) and nickel (Ni), usually with a chromium content of more than 12%.

Физические свойства:

• Нержавеющая сталь содержит больше легирующих элементов, поэтому ее внешний вид в основном серебристый и гладкий. Углеродистая сталь, с другой стороны, в основном имеет цвет железа, который относительно темный, и ее поверхность может быть не такой гладкой, как у нержавеющей стали.

• Углеродистая сталь обычно имеет более высокую плотность, чем нержавеющая сталь.

• Нержавеющая сталь более устойчива к коррозии, а углеродистая — менее.

Магнетизм: Углеродистая сталь магнитна и может притягиваться магнитами, в то время как магнетизм нержавеющей стали зависит от типа. Ферритные (F) и мартенситные (M) нержавеющие стали магнитны, а аустенитные (A) нержавеющие стали немагнитны.

Коррозионная стойкость: По сравнению с нержавеющей сталью, углеродистая сталь имеет более слабую коррозионную стойкость. В среде, богатой кислородом и влажностью, углеродистая сталь очень восприимчива к ржавчине, поэтому для сохранения целостности ее поверхности часто требуются дополнительные меры по защите от коррозии. Нержавеющая сталь сохраняет свою материальную стабильность и долговечность, несмотря на суровые условия.

Другие свойства: Углеродистая сталь обладает высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью и свариваемостью, а также относительно низкой стоимостью производства, но ей не хватает износостойкости, стойкости к высоким температурам и коррозионной стойкости. Напротив, в дополнение к превосходной коррозионной стойкости, нержавеющая сталь также обладает характеристиками стойкости к высоким температурам, красивым внешним видом, простотой обработки, защитой окружающей среды и износостойкостью.

Углеродистая сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая?

Да, углеродистая сталь ржавеет значительно быстрее, чем нержавеющая сталь. Это связано с тем, что углеродистая сталь не имеет защитного слоя оксида хрома, который образуется на нержавеющей стали и предотвращает появление ржавчины и коррозии.

• Углеродистая сталь: Содержит в основном железо и углерод, что делает его очень склонным к ржавчине при воздействии влаги и кислорода. Без защитного покрытия или обработки он быстро начнет ржаветь.
• Нержавеющая сталь: Содержит не менее 10.5% хром, который реагирует с кислородом, образуя тонкий, невидимый слой оксид хрома. Этот слой защищает сталь от ржавчины и может самовосстанавливаться в случае повреждения.

В результате углеродистая сталь требует более тщательного ухода (покрытия, сушка, смазка) для предотвращения ржавчины, в то время как нержавеющая сталь гораздо более устойчива к ржавчине, особенно в условиях повышенной влажности или воздействия стихий.

Сопутствующее чтение: Будет ли нержавеющая сталь ржаветь и как с этим справиться?

Получите удовлетворительную сталь!

Как опытный поставщик стали, мы искренне предоставим вам продукты и решения, которые наилучшим образом соответствуют вашим потребностям. Если у вас возникли трудности с выбором сталь или вам нужна профессиональная консультация, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами.