Содержание
Легированная сталь против нержавеющей стали: сравнение с ног до головы
- Джон
Что такое легированная сталь?
Легированная сталь — это тип стали, содержащий по крайней мере один легирующий элемент, кроме углерода. Ее можно разделить на низколегированную и высоколегированную сталь в зависимости от количества легирующих элементов. Например, нержавеющая сталь — это тип высоколегированной стали, известный своей коррозионной стойкостью благодаря высокому содержанию хрома.
Добавление определенных легирующих элементов часто вносит новые характеристики или улучшает определенные свойства. Все легированные стали содержат железо и углерод, а также другие распространенные легирующие элементы, такие как хром, молибден, ванадий и титан, которые помогают улучшить характеристики в определенных условиях.
Типы легированной стали
Вот некоторые распространенные типы легированной стали, классифицированные по содержанию легирующих элементов и областям применения:
| Тип | Описание |
| Низколегированная сталь | Содержит элементы сплава 1-5%, обеспечивает баланс прочности и пластичности и широко используется в конструкциях. |
| Среднелегированная сталь | Содержит элементы сплава 5-10% с более высокой прочностью на разрыв и износостойкостью, используется в аэрокосмической и автомобильной промышленности. |
| Высоколегированная сталь | Содержит >10% элементов, таких как хром или никель, обладает отличной коррозионной стойкостью и термостойкостью. |
| Конструкционная сталь | Используется в мостах, зданиях и инфраструктуре, обеспечивает высокую несущую способность и прочность. |
| Инструментальная сталь | Используется для резки, сверления, формовки, обеспечивает высокую твердость и износостойкость в сложных условиях. |
| Нержавеющая сталь | Содержит >10,5% хрома, обладает высокой коррозионной стойкостью, используется в химической, пищевой промышленности и строительстве. |
| Жаропрочная сталь | Сохраняет прочность и стойкость к окислению при высоких температурах, используется в печах, турбинах и химических заводах. |
Распространенные легирующие элементы и их влияние
Существует множество легирующих элементов, которые можно ввести для улучшения свойств стали. Каждый из них имеет свои уникальные свойства. Вот пять наиболее часто используемых легирующих элементов:
Хром (Cr):
- При низких концентрациях (примерно от 0,5% до 2%) хром может повышать твердость и прочность стали.
- При высоких концентрациях (около 12% и более) хром значительно повышает коррозионную стойкость стали, что является ключевым компонентом нержавеющей стали.
Марганец (Mn):
- Марганец помогает повысить прочность и вязкость стали, снижая ее хрупкость, особенно при низком содержании серы и фосфора.
- Он также действует как раскислитель и десульфуратор, снижая воздействие вредных примесей.
Вольфрам (W):
- Вольфрам повышает жаропрочность и твёрдость стали, улучшая её термостойкость.
- Обычно используется в производстве быстрорежущих инструментальных сталей, повышает износостойкость и красностойкость (способность сохранять твердость при высоких температурах).
Никель (Ni):
- Никель повышает прочность и ударную вязкость стали, улучшая ее низкотемпературные характеристики.
- Содержание никеля выше 8% значительно повышает коррозионную стойкость стали (как в аустенитной нержавеющей стали).
Ванадий (V):
- Ванадий образует карбиды, которые измельчают структуру зерна, повышая прочность, твердость и износостойкость стали.
- При использовании в сочетании с хромом он дополнительно улучшает общие свойства стали, включая прочность и жаростойкость.
Что такое нержавеющая сталь?
SS steel является железный сплав с содержанием хрома не менее 10,5%, обладающий высокой коррозионной стойкостью за счет образования защитного слоя оксида хрома на поверхности. По кристаллической структуре он классифицируется на такие типы, как аустенитный, ферритный, мартенситный, дуплексный и дисперсионно-твердеющий.
Дополнительные элементы, такие как никель, молибден и азот, также могут быть добавлены для дальнейшего повышения коррозионной стойкости и механических свойств. Нержавеющая сталь широко используется в кухонной утвари, медицинских инструментах, строительстве и химической обработке благодаря своей прочности и коррозионной стойкости.
Виды нержавеющей стали
Нержавеющую сталь можно разделить на пять групп по кристаллической структуре, перечисленных ниже:
| Тип нержавеющей стали | Описание |
| аустенитный | Содержит хром 17-25% и никель 8-20%. Немагнитный, обеспечивает отличную коррозионную стойкость, прочность и свариваемость. Распространен в пищевой промышленности, химических заводах, кухонных принадлежностях. Распространенные марки: 304, 316. |
| ферритный | Содержит хром 11-27%, мало или совсем не содержит никель. Магнитный, менее устойчив к коррозии, чем аустенитный, но с лучшими высокотемпературными свойствами. Используется в автомобильных деталях, приборах и теплообменниках. Обычные марки: 430, 409. |
| Мартенситный | Содержит хром 14-18% и углерод 0,2-2%. Магнитный, может быть упрочнен термической обработкой, обеспечивает умеренную коррозионную стойкость, но пониженную пластичность. Распространен в ножах, инструментах и турбинных лопатках. Распространенные марки: 410, 416, 420. |
| Дуплекс | Сбалансированная аустенитная и ферритная структура с 18-28% хромом и 3,5-5,5% никелем. Прочная, с высокой устойчивостью к точечной коррозии и хлоридной коррозии под напряжением. Используется в трубопроводах и химических резервуарах. Обычные марки: 2205, 2507. |
| Дисперсионно-твердеющий | Содержит хром 12-16%, никель 3-8%, а также другие элементы, такие как медь и алюминий. Прочный, пластичный и термообрабатываемый. Распространен в аэрокосмических и промышленных компонентах. Распространенные марки: 17-4PH, 15-5PH. |
Хром и его значение для нержавеющей стали
Механизм коррозионной стойкости: Хром необходим для коррозионной стойкости нержавеющей стали, образуя на поверхности тонкий, стабильный оксидный слой (оксид хрома). Этот пассивный слой действует как барьер, защищая металл под ним от кислорода и влаги, тем самым предотвращая ржавчину и окисление.
Другие коррозионно-стойкие легирующие элементы включают:
- Никель (Ni)
- Молибден (Mo)
- Азот (N)
- Медь (С)
- Титан (Ti)
Хром важен для нержавеющей стали по следующим причинам:
- Он помогает нержавеющей стали противостоять ржавчине и коррозии, делая ее более долговечной во влажных условиях.
- Он укрепляет нержавеющую сталь, делая ее более долговечной и менее подверженной износу с течением времени.
- Он помогает нержавеющей стали выдерживать высокие температуры, что делает ее пригодной для использования в кухонном оборудовании и промышленных целях.
- Он помогает нержавеющей стали оставаться чистой и гигиеничной, что крайне важно в медицинской и пищевой промышленности.
- Он придает нержавеющей стали уникальный блестящий, полированный вид, что делает ее привлекательной для многих целей.
Различия в свойствах легированной и нержавеющей стали
Сила
Давайте сравним основные свойства легированной и нержавеющей стали.
| Свойство | Описание | Легированная сталь | Нержавеющая сталь |
| Предел прочности | Максимальное напряжение, которое может выдержать материал до разрушения; зависит от состава и обработки | Высокая; может быть улучшена легирующими элементами и термической обработкой, но варьируется в широких пределах | Высокая; обычно ниже, но некоторые марки (например, мартенситные) могут быть прочными |
| Предел текучести | Напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться; зависит от термической обработки | Высокая; регулируется посредством термообработки | Умеренная; меняется в зависимости от сорта и обработки, более пластичная деформация под нагрузкой |
| Твёрдость | Устойчивость к деформации или вдавливанию; зависит от легирования и обработки | Высокая; улучшена легирующими элементами и термической обработкой | Умеренная; может улучшиться при определенном лечении |
| Прочность | Способность поглощать энергию без разрушения; зависит от состава | Хорошее; зависит от сплава и обработки | От умеренной до высокой; аустенитные марки сохраняют прочность при низких температурах |
| Пластичность | Способность деформироваться под действием растягивающего напряжения без разрушения | Умеренный | Высокий |
| Коррозионная стойкость | Устойчивость к химическому разрушению; зависит от легирующих элементов | От низкого до среднего; можно улучшить добавлением хрома | Отлично; высокое содержание хрома обеспечивает превосходную устойчивость |
| Теплостойкость | Способность сохранять свойства при высоких температурах; зависит от состава сплава | Хорошо; зависит от легирующих элементов | Отличный |
| Магнитные свойства | Реакция на магнитные поля; зависит от микроструктуры | В целом магнитный | Различается; аустенитные марки немагнитны, другие — магнитны |
Различия в обработке легированной и нержавеющей стали
Давайте обсудим основные различия между легированной и нержавеющей сталью с точки зрения обработки.
Сварка
Welding stainless steel is more challenging, требующие более строгого контроля и послесварочной обработки, тогда как сварка легированной стали относительно проще.
Для быстрого сравнения этих двух вариантов ознакомьтесь с таблицей ниже:
| Аспект | Легированная сталь | Нержавеющая сталь |
| Сложность сварки | Легче сваривать, особенно сплавы с низким содержанием углерода | Более сложная, склонная к растрескиванию и коррозии под напряжением |
| Зона термического влияния (ЗТВ) | Стабильный, но может потребоваться термообработка после сварки | Коррозионная стойкость может снизиться, риск межкристаллитной коррозии в высокоуглеродистых марках |
| Обработка после сварки | Может потребоваться закалка или отжиг | Требуется очистка и пассивация для восстановления коррозионной стойкости. |
| Методы сварки | Подходит для различных методов сварки (MIG, TIG, электродная сварка) | Широко используется TIG; может потребоваться защита инертным газом |
| Контроль искажений | Меньше подвержен деформации, особенно в углеродистых сплавах. | Более высокое тепловое расширение, большая склонность к деформации |
Обработка
По сравнению с нержавеющей сталью, легированная сталь, как правило, легче поддается обработке. Нержавеющая сталь из-за своей прочности и твердости сложнее поддается обработке и требует особого внимания к выбору инструмента, использованию охлаждающей жидкости и настройке параметров обработки.
Для быстрого сравнения этих двух вариантов ознакомьтесь с таблицей ниже:
| Аспект | Легированная сталь | Нержавеющая сталь |
| Твердость и обрабатываемость | Твёрдость от средней до высокой; обрабатываемость зависит от состава сплава. | Более твёрдая сталь, особенно аустенитная нержавеющая сталь, плохо поддаётся обработке. |
| Выбор инструмента | Эффективны инструменты из твердого сплава или быстрорежущей стали; износ инструмента медленнее. | Требуются более твердые инструменты, такие как карбид с покрытиями (например, TiAlN) для защиты от износа. |
| Требования к охлаждающей жидкости | Для более твердых сплавов требуется меньше охлаждающей жидкости, но больше охлаждения. | Требуется больше охлаждающей жидкости из-за высокого тепловыделения и износа инструмента. |
| Скорость резания и скорость подачи | Более высокие скорости и скорости подачи в зависимости от состава. | Снизьте скорость и подачу, чтобы предотвратить износ инструмента и деформацию материала. |
| Отделка поверхности | В целом хорошая отделка поверхности. | На качество поверхности могут влиять упрочнение и вязкость. |
Закалка
Для закалки легированной стали требуется термическая обработка, тогда как для нержавеющей стали (особенно аустенитной нержавеющей стали) требуется холодная обработка. Некоторые виды нержавеющей стали, например, мартенситную нержавеющую сталь, можно упрочнить путем закалки.
Для быстрого сравнения этих двух вариантов ознакомьтесь с таблицей ниже:
| Свойство | Легированная сталь | Нержавеющая сталь |
| Механизм закалки | Закалка и отпуск. Легирующие элементы улучшают прокаливаемость, создавая мартенсит для твердости. | Мартенситные марки: закалка для упрочнения. Аустенитные марки: холодная обработка (не могут упрочняться термической обработкой). Дисперсионно-твердеющие марки: старение. |
| Прокаливаемость | Высокая прокаливаемость за счет легирующих элементов, эффективная даже в толстых сечениях. | Ограниченная закаливаемость. Мартенситные стали закаляются закалкой, тогда как аустенитные стали не могут быть закалены термической обработкой. |
| Твёрдость и прочность | После закалки и отпуска можно достичь высокой твердости с некоторой вязкостью. | Аустенитные марки имеют более низкую твердость, если не подвергаются холодной обработке. Мартенситные марки могут быть закалены до высоких уровней, но могут потерять прочность. |
Различия в применении легированной и нержавеющей стали
Легированная сталь известна своей прочностью, долговечностью и ударной вязкостью, что делает ее популярным материалом в таких отраслях, как строительство, автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность. Она часто используется в производстве шестеренок, труб и инструментов, где прочность является приоритетом, а коррозионная стойкость менее важна.
Нержавеющая сталь высоко ценится за свою коррозионную стойкость, что делает ее идеальной для таких отраслей, как пищевая промышленность, медицинское оборудование и химическое производство. Распространенные области применения включают кухонную утварь, медицинские инструменты и оборудование, которое должно выдерживать суровые условия или частую чистку.
Разница в цене и себестоимости между легированной и нержавеющей сталью
Нержавеющая сталь обычно дороже легированной стали из-за более высокой доли легирующих элементов (например, хрома, никеля), более сложных и строгих производственных процессов и контроля, а также других важных факторов. Для приблизительной справки, легированная сталь обычно стоит от $600 до $2,500, в то время как нержавеющая сталь колеблется от $1,800 до $4,500.
Сравнение обслуживания и ухода за легированной сталью и нержавеющей сталью
Посмотрите, чем легированная сталь и нержавеющая сталь отличаются с точки зрения обслуживания и ухода.
| Аспект | Легированная сталь | Нержавеющая сталь |
| Коррозионная стойкость | Зависит от сплава, как правило, не так хорош, как нержавеющая сталь; требует защитных покрытий или регулярной смазки для предотвращения ржавчины, особенно во влажной среде. | Высокая коррозионная стойкость благодаря хрому; образует пассивный слой, предотвращающий появление ржавчины даже во влажных условиях. |
| Уборка | Требует более тщательного ухода, особенно в суровых условиях; после очистки может потребоваться нанесение защитного масла или антикоррозионных средств. | Легко очищается мылом и водой или специализированными чистящими средствами; периодическая чистка предотвращает накопление загрязнений. |
| Хранилище | Хранить в сухом месте, обработать поверхности для предотвращения ржавчины; избегать контакта с едкими химикатами или металлами. | Может храниться в более сложных условиях; для поддержания производительности достаточно периодической очистки и осмотра. |
| Цикл обслуживания | Требует более частых проверок, особенно в агрессивных средах; может потребоваться повторное нанесение защитных покрытий. | Менее частое техническое обслуживание ввиду естественной коррозионной стойкости; достаточно периодической очистки и осмотра поверхности. |
| Подходящие среды | Лучше всего подходит для высокопрочных применений; требует дополнительной защиты во влажных или коррозионных средах. | Идеально подходит для влажных, коррозионных сред, таких как морская или пищевая промышленность; требует минимального обслуживания. |
Сравнение воздействия легированной и нержавеющей стали на окружающую среду
Легированная сталь требует меньше энергии для производства чем нержавеющая сталь, что делает ее более экологичной с точки зрения использования энергии. Однако нержавеющая сталь более прочная и устойчивая к коррозии, что означает, что она служит дольше и требует менее частая замена. Такая долговечность сокращает отходы и потребность в дополнительных ресурсах.
Оба материала могут быть переработаны., но нержавеющая сталь имеет более высокий уровень переработки, что еще больше снижает ее воздействие на окружающую среду.
В целом легированная сталь менее энергоемка, тогда как долговечность и пригодность к вторичной переработке нержавеющей стали делают ее более экологичной в долгосрочной перспективе.
Преимущества легированной стали перед нержавеющей сталью
- Более высокая прочность на разрыв, обеспечивающая лучшую производительность в условиях нагрузки.
- Более гибкая с точки зрения твердости и прочности за счет термической обработки.
- Как правило, более доступен по цене, что делает его экономически эффективным для крупных проектов.
- Лучше подходит для тяжелых условий эксплуатации благодаря более высокой износостойкости.
- Можно настроить под конкретные потребности, изменив состав.
Преимущества нержавеющей стали перед легированной сталью
- Более устойчив к коррозии, особенно во влажной или морской среде.
- Более длительный срок службы благодаря прочности и устойчивости к ржавчине.
- Со временем требует меньше обслуживания и ухода.
- Его легче чистить, что делает его идеальным для гигиенических применений.
- Лучший внешний вид, более полированная и блестящая отделка.
Что вас также может беспокоить
Что лучше подходит для ювелирных изделий: легированная сталь или нержавеющая сталь?
Нержавеющая сталь лучше подходит для ювелирных изделий, поскольку она более устойчива к коррозии и потускнению, а также гипоаллергенна.
Связанное чтение
Нержавеющая сталь потускнеет или выцветет?
Что лучше для ножей: легированная сталь или нержавеющая сталь?
Выбор зависит от предполагаемого использования ножа. Нержавеющая сталь лучше подходит для ножей из-за ее устойчивости к коррозии, в то время как легированная сталь может обеспечить лучшее сохранение режущей кромки и долговечность.
Что лучше: алюминиевый сплав или нержавеющая сталь?
Нержавеющая сталь прочнее и долговечнее, а алюминиевый сплав легче и более устойчив к коррозии. Выбор зависит от области применения.
Нержавеющая сталь — это чистая сталь или сплав?
Нержавеющая сталь — это сплав, а также легированная сталь, представляющая собой особый тип сплава.
Резюме и далее
В этой статье в основном обсуждаются основные различия между легированной сталью и нержавеющей сталью с точки зрения свойств, обработки, применения, стоимости и нескольких других важных аспектов. Чтобы узнать больше о нержавеющей стали или других типах стали, посетите наш блог или свяжитесь с нашими экспертами по металлу.
Как ведущий производитель и поставщик решений в области специальной стали, мы предоставляем многоотраслевые прикладные решения и индивидуальные услуги с гарантией качества 100%, стремясь расти вместе с нашими клиентами. Посетить наш сайт чтобы узнать больше, или отправьте нам предложение, и мы свяжемся с вами в ближайшее время!
