Pentru mulți oameni, simpla mențiune a „oțelului” oferă un sentiment de liniștire. Este mai puternic decât plasticul, mai durabil decât lemnul și, în general, pare mai fiabil.
Cu toate acestea, inginerii de materiale și designerii de produse rareori îl văd atât de simplu. Ei nu întreabă doar: „Este oțel?” Ei sapă mai adânc: Ce *tip* de oțel? Care este starea lui? Unde va fi folosit? A suferit tratament termic? Cum este protejată suprafața împotriva ruginii? Va fi sudat? Va fi supus impactului?
Descărcare de imagini de-înaltă rezoluție a stocului de oțel cilindric – Imagine cu licență 600483809 – Shetuwang
Odată ce aceste întrebări sunt puse, diferențele dintre diferitele tipuri de oțel devin clare. Grinzile de oțel în construcții, chiuvetele de bucătărie din oțel inoxidabil, angrenajele auto, cavitățile matriței și muchiile de tăiere ale uneltelor-sunt toate din oțel, dar caracteristicile lor diferă foarte mult.
Dacă vă amintiți un singur lucru, să fie acesta:
Oțel carbon: structură și cost; oțel inoxidabil: rezistență la mediu și prevenirea ruginii; oțel aliat: rezistență și longevitate; oțel pentru scule: duritate și rezistență la uzură.
I. Alegerea oțelului: Nu vă grăbiți să memorați notele
Există nenumărate clase de oțel; memorarea lor pe toate ar fi o sarcină imposibilă. O abordare mai practică este de a le clasifica în funcție de problema pe care intenționează să o rezolve.
Tabel de comparație a claselor de oțel comune și internaționale – Zhihu
Unele oțeluri sunt folosite pentru cadrele structurale, unde prioritățile sunt rezistența suficientă, costul scăzut și sudabilitatea. Altele sunt folosite în medii expuse la apă și sare, unde rezistența la rugină este primordială. Unele sunt folosite pentru arbori, angrenaje și rulmenți, necesitând rezistență ridicată, duritate și viață la oboseală. Apoi, există oțelurile folosite pentru unelte de tăiere, perforații și matrițe, unde duritatea, rezistența la uzură și capacitățile de tratament termic-ocupă centrul atenției.
II. Oțel carbon: modest, dar foarte capabil
Numele „oțel carbon” sună simplu-chiar și puțin „obișnuit”. Cu toate acestea, în fabrici și pe șantiere, este cel mai comun și indispensabil tip de oțel.
Motivul este simplu: cost redus, aprovizionare stabilă, procesare ușoară și o gamă de rezistență care satisface majoritatea nevoilor. Adesea, pentru componente precum cadrele mașinii, grinzile de susținere sau bazele, utilizarea oțelului carbon-combinată cu vopsire, vopsire cu pulbere sau galvanizare-este o alegere mai sensibilă decât optarea pentru oțel inoxidabil. Oțelurile carbon pot fi clasificate pe scară largă în funcție de conținutul lor de carbon:
Oțel cu conținut scăzut de-carbon: definiție, caracteristici și aplicații – Wake Rapid Prototyping
Oțelul cu conținut scăzut de carbon-are în general un conținut de carbon mai mic de 0,25%. De exemplu, oțelul Q235 are un conținut de carbon de aproximativ 0,14% până la 0,22%. Oferă plasticitate și sudabilitate bune și poate fi utilizat de obicei fără tratament termic. Este ieftin și utilizat pe scară largă în construcția de structuri, poduri și componente mecanice mai puțin critice, cum ar fi șuruburi, piulițe, tiranți și console.
[Imagine]
Oțelul cu carbon mediu-are în general un conținut de carbon între 0,25% și 0,6%. „45 steel” este un exemplu clasic, cu un conținut de carbon de aproximativ 0,45%. Oferă o rezistență mai mare, dar o sudabilitate mai slabă în comparație cu oțelul cu conținut scăzut de-carbon. 45. Oțelul este un tip de oțel călit-și-călit; de obicei, necesită tratament termic pentru a obține o performanță optimă și este utilizat în mod obișnuit pentru fabricarea pieselor mecanice precum angrenaje, arbori, șuruburi și biele.
Oțel cu conținut ridicat de-carbon – Sogou Baike
Oțelul cu conținut ridicat de-carbon are un conținut de carbon care depășește 0,6%. Este dur și rezistent la uzură-dar are o duritate relativ mai mică și este mai fragil. Este frecvent utilizat pentru a face piese care necesită duritate mare, cum ar fi arcuri și unelte de tăiere.
Cu toate acestea, oțelul carbon are o problemă inevitabilă: este predispus la rugină. A fi „predispus la rugină” nu înseamnă că este inutilizabil; mai degrabă, înseamnă că nu îl puteți lăsa pur și simplu expus într-un mediu umed și să vă așteptați să rămână în stare impecabilă, precum oțelul inoxidabil.
Cheia cu oțelul carbon nu este doar tipul de oțel în sine, ci și tratamentul ulterior al suprafeței-cum ar fi vopsirea, galvanizarea, înnegrirea sau ungerea. Multe produse eșuează prematur nu pentru că a fost ales inițial oțelul greșit, ci pentru că protecția împotriva coroziunii și întreținerea au fost inadecvate.
III. Oțel inoxidabil: numele cel mai atrăgător, dar cel mai greșit înțeles
Termenul „oțel inoxidabil” poate induce în eroare. Laicii îl interpretează adesea ca „oțel care nu ruginește niciodată”. Cu toate acestea, experții în materiale tind să fie mai precisi: oțelul inoxidabil este pur și simplu *mai* rezistent la coroziune-în multe medii; nu este imun la rugină în *fiecare* mediu.
Secretul naturii „inoxidabile” a oțelului inoxidabil constă în conținutul său de crom. Când conținutul de crom atinge 10,5% sau mai mult, pe suprafața oțelului se formează o peliculă densă, bogată în crom-de oxid, blocând eficient oxigenul și umiditatea. Cu toate acestea, acest film nu este invincibil; poate fi încă compromisă în anumite medii.
Calități și materiale din oțel inoxidabil: O selecție de întrebări și răspunsuri – Academia Qijia.com
Oțelul inoxidabil 304 este cea mai comună și mai bine{1}}echilibrată alegere. Conține peste 18% crom și 8% nichel-formula clasică „18-8”. Îndeplinește standardele de calitate alimentară, oferă o bună rezistență la coroziune și performanță stabilă și este potrivit pentru marea majoritate a setărilor de zi cu zi; fie pentru chiuvete de bucătărie, baloane termice, tacâmuri sau decor interior, 304 este de obicei suficient.
Oțelul inoxidabil 316 conține o cantitate suplimentară de 2% până la 3% molibden, comparativ cu 304. Molibdenul este deosebit de eficient împotriva clorurilor-cum ar fi cele găsite în apa de mare, spray de sare și agenți de curățare pe bază de-clor-făcând 316 mult mai rezistent decât 304. „oțel de calitate-marină”, deși are un preț semnificativ mai mare.
Oțelul inoxidabil 430 este un alt grad comun. Este un oțel inoxidabil feritic care este magnetic; costă mai puțin de 304 și oferă rezistență moderată la coroziune. Este potrivit pentru medii interioare uscate, cum ar fi carcasele aparatelor și decorul interior. Mulți oameni presupun în mod eronat că, deoarece 430 este magnetic, este „oțel inoxidabil fals”, dar aceasta este o concepție greșită; 430 pur și simplu aparține unei alte categorii decât 304.
Există, de asemenea, o capcană comună la care trebuie să fii atent: oțel inoxidabil 201. Folosește mangan și azot pentru a înlocui parțial nichelul scump, făcându-l mai ieftin, dar rezistența sa la coroziune este semnificativ inferioară celei de 304. Deși funcționează bine în medii interioare uscate, este predispus la probleme în condiții umede.
Imagine
Tabelul de mai jos servește drept ghid de referință util pentru înțelegerea acestor note:
O regulă practică: pentru bucătăriile standard și mediile generale de expunere la apă-, 304 este de obicei adecvat; cu toate acestea, pentru zonele de coastă, expunerea la pulverizare cu sare, produse de curățare pe bază de clor-sau agenți chimici, ar trebui să luați în considerare cu seriozitate 316, 316L sau chiar 2205.
Cu toate acestea, oricât de înaltă este calitatea oțelului inoxidabil, acesta rămâne vulnerabil la problemele cauzate de apă stătătoare prelungită, acumularea de sare în crăpături, suprafețele aspre și metodele de curățare necorespunzătoare. Calitatea materialului reprezintă jumătate din ecuație; proiectarea structurală și mediul de operare formează cealaltă jumătate.
IV. Oțel aliat: Rezistența depinde adesea de tratamentul termic
Termenul „oțel aliat” sună impresionant, dar nu este doar o „versiune îmbunătățită a oțelului inoxidabil”. Oțelul aliat este adesea proiectat nu pentru rezistența la rugină, ci pentru a spori rezistența, tenacitatea și rezistența la uzură sau pentru a îmbunătăți călibilitatea.
Este creat prin adăugarea intenționată de elemente de aliere-cum ar fi crom, molibden, nichel, mangan și titan-la o bază de oțel carbon. Aceste adaosuri îmbunătățesc semnificativ rezistența, duritatea și călibilitatea oțelului.
Seria de oțel aliat – metal Huasheng
Luați 40Cr, de exemplu; este unul dintre cele mai frecvent utilizate oțeluri aliate structurale. Conține aproximativ 0,8% până la 1,1% crom. După călire și călire, prezintă proprietăți mecanice generale excelente și întăribilitate bună. Este frecvent utilizat pentru fabricarea componentelor supuse vitezei și sarcinilor moderate, cum ar fi angrenajele, arborii și melmele mașinii-unelte.
42CrMo oferă o rezistență și mai mare. După călire și revenire, poate atinge o rezistență la tracțiune de 1079 N/mm² și o limită de curgere de 931 N/mm². Este potrivit pentru angrenaje și componente de arbore care trebuie să reziste la sarcini mari și să îndeplinească cerințe de înaltă precizie.
20CrMnTi reprezintă o abordare diferită. Are un conținut scăzut de carbon, variind de la aproximativ 0,17% până la 0,23%. Printr-un proces de cementare urmat de călire, duritatea suprafeței poate ajunge la HRC 58–62, în timp ce miezul își păstrează duritatea. Această caracteristică „exterior dur, interior dur” îl face ideal pentru piesele supuse la impact și frecare, cum ar fi angrenajele transmisiilor auto.
Oțelul aliat nu ar trebui să fie eliminat cu o etichetă simplă precum „rezistență ridicată”. Adevăratele întrebări care trebuie puse sunt: A suferit călire și revenire sau cementare? A fost tratat termic-? Și care sunt nivelurile finale de duritate și duritate?
Oțel cu -aliaj de mare-viteză – Centru de produse – Antai Technology Co., Ltd.
V. Oțel pentru scule: nu pentru suport structural, ci pentru rezistență la uzură
Denumirea „oțel pentru scule” este simplă: este oțel folosit pentru a face unelte, matrițe și unelte de tăiere.
În domeniul oțelului pentru scule, cele mai frecvente întrebări nu se referă la rezistența la rugină, ci mai degrabă: „Poate atinge o duritate ridicată?” „Cât de bine rezistă la uzură?” și „Își poate menține integritatea la temperaturi ridicate?” Oțelurile pentru scule sunt clasificate pe scară largă în trei tipuri în funcție de aplicație:
Oțel de matriță de prelucrare la rece-- Jiebao (Tianjin) Die & Mold Technology Co., Ltd.
Oțelul matrițelor-de prelucrare la rece este utilizat pentru matrițe care funcționează la temperaturi ambientale. Cr12MoV este un exemplu tipic; are un conținut ridicat de carbon (2,0%–2,3%) și un conținut de crom de 11%–12,5%. Caracterizat prin duritate ridicată și rezistență excelentă la uzură, este potrivit pentru precizie de fabricație, matrițe complexe de ștanțare și matrițe de extrudare la rece.
Oțel matriță de lucru la cald-
Oțelul matrițelor de prelucrare la cald-este utilizat pentru matrițe care funcționează la temperaturi ridicate. H13 este un exemplu tipic. Își păstrează duritatea și rezistența chiar și la temperaturi ridicate, făcându-l potrivit pentru matrițe de extrudare la cald, matrițe de turnare și matrițe-de turnare sub presiune. Procesele de tratare termică pentru H13 și Cr12MoV diferă: H13 este supus, de obicei, călire urmată de revenire la temperatură-înaltă, în timp ce Cr12MoV este supus, de obicei, călire urmată de călire-la temperatură scăzută.
Oțelul-de mare viteză este folosit pentru sculele de tăiere. Grade precum W18Cr4V și W6Mo5Cr4V2 pot menține duritatea muchiei de tăiere chiar și atunci când sunt generate temperaturi ridicate în timpul tăierii cu viteză mare-de viteză-, o proprietate cunoscută sub numele de „duritate roșie”.
*Ați putea* folosi oțel pentru scule pentru a realiza un suport obișnuit, desigur, dar de obicei nu este rentabil-. Valoarea sa reală constă în aplicațiile mai solicitante care implică muchii de tăiere, ștanțare, turnare sub presiune, forjare la cald și prelucrare.
VI. Când selectați materiale, nu vă întrebați doar „care este mai bun?”
O greșeală obișnuită în dezvoltarea de produse este lăsarea unei singure valori să înlocuiască toate celelalte considerente. Oamenii presupun adesea că 316 este automat mai bun decât 304, că oțelul aliat este în mod inerent superior oțelului carbon sau că duritatea mai mare garantează o durabilitate mai mare.
Inginerii cu experiență fac rareori selecții în acest fel. În schimb, ei iau în considerare mai întâi condițiile cu care se va confrunta produsul.
Pentru suporturi obișnuite sau cadre de mașină: de obicei, inginerii se uită mai întâi la Q235 sau Q355, concentrându-se pe proiectarea structurală, sudare și protecția împotriva coroziunii.
Pentru chiuvete de bucătărie, baloane cu vid sau vesela: 304 este o alegere comună, echilibrată; 316 sau 316L sunt luate în considerare numai dacă mediul de operare este mai solicitant. Pentru balustrade de pe litoral sau elemente de fixare exterioare: Nu specifica doar „oțel inoxidabil”; distinge între clase precum 304, 316 și 2205.
Pentru roți dințate, arbori sau conectori-grei: luați în considerare clase precum 40Cr, 20CrMnTi și 42CrMo, dar acordați o atenție și mai mare tratamentului termic.
Pentru unelte de tăiat, foarfece sau lame: opțiunile includ 420, 440C, oțel cu conținut ridicat de-carbon sau oțel pentru scule; cheia este echilibrarea durității și durității.
Pentru matrițe: mai întâi distingeți între lucru-la rece, lucru-la cald și matrițe din plastic înainte de a discuta despre clase specifice, cum ar fi Cr12MoV, H13 sau P20.
VII. Câteva memento-uri pentru achiziții și design
Nu scrie doar „oțel”. Specificați cel puțin gradul, starea materialului, tratamentul suprafeței și standardele aplicabile.
Nu scrie doar „oțel inoxidabil”. Prețul și rezistența la coroziune ale claselor precum 201, 304, 316 și 430 variază semnificativ.
Nu folosi magnetismul ca unic criteriu. Clasele precum 430, 410 și 420 sunt în mod natural magnetice, în timp ce 304 pot prezenta un magnetism slab după lucru la rece.
Nu trece cu vederea tratamentul termic. Pentru oțelurile precum 45, 40Cr, 42CrMo și oțelurile pentru scule, performanța variază drastic în funcție de starea materialului.
Nu tratați problemele materiale și problemele structurale în mod izolat. Probleme cum ar fi acumularea de apă în crăpături, concentrarea tensiunilor la colțurile ascuțite sau tratamentul slab al sudării pot duce la defectarea prematură chiar și a celor mai bune materiale.
Un ultim cuvânt
Când vine vorba de oțel, mentalitatea „destul de aproape” este periculoasă. Materialele pot părea identice (alb-argintiu) și pot avea același nume („oțel”), dar, în practică, unul poate dura un deceniu, în timp ce altul ruginește în șase luni; unul ar putea fi potrivit pentru angrenaje, în timp ce altul este potrivit doar pentru un suport de bază.
Prin urmare, atunci când evaluați oțelul, nu începeți cu întrebări precum „Este scump?”, „Este strălucitor?” sau „Este inoxidabil?” Începeți cu scenariul de aplicare: are nevoie de rezistență la rugină, capacitate portantă-la sarcină, rezistență la uzură, tratament termic sau sudabilitate?
Nu există un singur „cel mai bun” oțel; alegerea cea mai potrivită poate fi determinată doar de mediul specific în care va fi utilizată.
