在為項目零件選材時,首先考慮的是選用哪種鋼材?哪一種才是作為零件選材的最佳材料
鋼材的種類有許多,最常見的兩種是不銹鋼和碳鋼。盡管在表面看來很相似,但是它們在一些關(guān)鍵細(xì)微差別上還是有所不同。
下面來介紹一下碳鋼和不銹鋼之間的特性差異。
不銹鋼加工
碳鋼和不銹鋼材料基礎(chǔ)知識
鋼主要由鐵和約2%的碳組成。如果含碳量超過2%,則稱為鑄鐵。盡管鑄鐵有一定的應(yīng)用場景,但人們通常不會在金屬加工制造中使用它。當(dāng)含碳量小于1%時,所得金屬為碳鋼。這種鋼通常含有微量的錳、磷、硫、硅和磷。較低的碳含量使鋼更容易加工,具有更好的延展性并且更容易焊接。
不銹鋼主要是含大量鉻的碳鋼。鉻含量通常為10.5%左右。鉻對氧有很強的親和力,使不銹鋼具有理想的耐腐蝕性能。普通碳鋼與氧氣結(jié)合,會生銹。另一方面,在不銹鋼中,氧化鉻化合物結(jié)合到表面,從而防止生銹。
選擇不銹鋼和碳鋼時需要考慮的因素
也許是顯而易見的,但出發(fā)點是,應(yīng)用場景需要什么?剛性?還是外觀?還是較低的成本?根據(jù)想要實現(xiàn)的目標(biāo),有一些關(guān)鍵因素是必須要考慮的。
1. 精加工/外觀/耐腐蝕
2. 延展性
3. 力量
4. 可焊性
5. 成本
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碳鋼與不銹鋼的區(qū)別:
接下來,比較碳鋼和不銹鋼的區(qū)別。
精加工/外觀/耐腐蝕
即使是不經(jīng)常接觸兩種材料的普通人也能看出兩者的區(qū)別,碳鋼和不銹鋼也有一些鮮明的特點。通常情況下,碳鋼會顯得暗淡無光。另一方面,不銹鋼似乎更有光澤,并且有各種等級區(qū)分,還可以不斷增加合金中的鉻,直到鋼的表面反射得像鏡子一樣。
雖然兩種材料都可以打磨或拋光以增加表面的明亮度、更有光澤的外觀,但碳鋼需要在拋光過程后很快涂上一層清漆,以避免失去光澤并最終生銹。
在金屬制造過程中,碳鋼通常需要涂層以防止生銹。粉末涂料和油漆都是較為理想的選擇。兩者都需要進(jìn)行表面處理,尤其是使用油漆處理的材料可能需要定期整理。
除非在強氯氣氛中使用,否則不銹鋼不需要油漆保護。游泳池和海水是會引起氯腐蝕的環(huán)境。如果出現(xiàn)這種情況,最好選擇耐氯性更高的不銹鋼,比如316。
延展性
延展性本質(zhì)上是指金屬在不斷裂的情況下拉伸或彎曲的容易程度。彎曲操作(例如折彎機)通常需要具有良好延展性的金屬。我們通常彎曲小半徑的韌性金屬,盡管它們在彎曲成銳角時可能會破裂。
低碳鋼具有優(yōu)良的延展性。在不銹鋼加工中,延展性很大程度上取決于其組成成分。除鉻外,奧氏體不銹鋼還含有大量的鎳,具有良好的延展性。其中最常見的是304級。
含碳量較高的不銹鋼(如420和440級)的延展性非常低。因此,它們很少用于制造。
通常,強度與延展性成反比。因此更強的金屬更難形成。任何等級的不銹鋼都比普通低碳鋼更堅固。
作為使用最廣泛的鋼金屬之一,碳鋼具有高度的延展性,并且具有一系列碳含量水平。低碳鋼因其強度和成本低而廣受歡迎,而高碳鋼由于重量較輕且能夠保持精細(xì)鋒利的邊緣。
可焊性
隨著含碳量的增加,普通碳鋼的焊接難度越來越大。當(dāng)含碳量超過1%時,通常需要預(yù)熱以保證良好的焊接效果。
不銹鋼很難焊接,因為它的導(dǎo)熱系數(shù)低于普通碳鋼。也就是說,考慮到電導(dǎo)率的差異,奧氏體不銹鋼的焊接效果非常好。奧氏體不銹鋼的一個特別有用的特性是它在加熱時不會硬化。這意味著在焊接過程中,熱影響區(qū)不會硬化。然而,焊接會增加腐蝕的敏感性。
成本
成本是任何項目的重要考慮因素。雖然不同等級的成本有所不同,但不銹鋼一般比碳鋼貴。但是,您應(yīng)該考慮一些其他因素。因為不銹鋼更堅固,相對其他剛才更耐腐蝕,成本差異將顯著減少。