Углеродистые и легированные стали являются популярным материалом для производства металлоконструкций в различных отраслях, включая строительство, фармацевтическое производство и точное машиностроение. Углеродистые и легированные сплавы отличаются по наличию легирующих элементов в их химическом составе, что влияет на их свойства и характеристики.
Общие свойства углеродистых и легированных сталей:
- Прочность. Углеродистые и легированные сплавы выдерживают значительные нагрузки, устойчивы к механическим напряжениям и деформациям. Поэтому их часто используют для создания металлоконструкций, имеющих повышенные требования к надёжности и долговечности;
- Удобство обработки. Подходят для сварки, разрезания, сгибания и создания прочных соединений с другими элементами конструкций. Податливость металлов открывает новые возможности в проектировании и построении деталей сложных форм;
- Долговечность. Углеродистые и легированные стали отличаются высокой степенью стойкости к коррозии и воздействию окружающей среды. В результате, металлоконструкции сохраняют свою качества на протяжении длительного времени;
- Экономическая выгода. Легированные металлы дешевле многих других сплавов, например алюминия или нержавеющей стали. Низкая стоимость делает сырьё более доступным для производства металлоконструкций, особенно в проектах, где требуется большой объем материала.
Основным легирующим элементом в углеродистых сталях является углерод, который составляет основу их химического состава. Обычно содержание углерода в них составляет от 0,1% до 2,1%. В отличие от углеродистых сталей, легированные создаются с добавлением других элементов, например хрома, никеля, молибдена и ванадия. Легирующие элементы добавляются для улучшения определенных свойств стали, в том числе прочности, коррозионной стойкости и устойчивости к высоким температурам.
| Углеродистая сталь | Легированная сталь | |
| Состав | — Углерод (обычно от 0,05 до 2%); — Малые количества других элементов, таких как марганец, сера или фосфор. Они присутствуют как примеси или остаточные элементы. | — Хром. Используется для повышения коррозионной стойкости и улучшения твёрдости. Например, нержавеющая сталь содержит около 10-20% хрома; — Никель. Добавляется для повышения прочности и устойчивости к низким температурам; — Молибден. Используется для улучшения устойчивости к высоким температурам и коррозионной стойкости; — Ванадий. Повышает прочность и стойкость к износу; — Кремний, марганец, сера, фосфор и другие элементы могут также присутствовать в различных количествах, в зависимости от конкретных спецификаций стали. |
| Прочность и твёрдость | Имеет меньшую прочность и твёрдость по сравнению с легированной сталью. | Добавление легирующих элементов в сталь увеличивает её прочность и твёрдость. |
| Коррозионная стойкость | Нуждаются в дополнительной защите от коррозии. Чаще всего для этих целей используется порошковая окраска или покрытие лаком. | Обладают лучшей коррозионной стойкостью по сравнению с углеродистой сталью. Например, стали с добавкой хрома образуют пассивную плёнку на поверхности, которая предотвращает коррозию металла. |
| Рабочая температура | От −100°С до +350°С. Считается неустойчивым к воздействию температур. При Сильном нагреве или охлаждении металл резко теряет свои характеристики. | Некоторые сплавы способны выдерживать температуру до +2000°С. Имеют более высокую температурную стойкость, чем углеродистая сталь. Используются для металлоконструкций, которые используются в условиях высоких температур, где легированная сталь может сохранять свои механические свойства. |
| Обработка и формование | Углеродистая сталь отличается хорошей обрабатываемостью и способностью к формованию. | Легированная сталь сложнее в обработке из-за наличия дополнительных элементов. |
| Область применения | Обладают высокой прочностью и жёсткостью, подходят для применения в строительстве и других отраслях, где требуется высокая нагрузочная способность. | Имеет более широкий диапазон свойств, которые получаются при изменении типа и количества легирующих элементов. Под разные задачи выбирается сталь с нужными характеристиками. |
| Стоимость | Обычно имеют более низкую стоимость по сравнению с легированными сталями. Углеродистые сплавы более доступны для использования в различных проектах. | Считаются более дорогими в производстве, поскольку дополнительные легирующие элементы увеличивают затраты. |
Характеристики углеродистой стали
- Содержание углерода. Варьируется от 0,03% до 2,1%. Высокое содержание углерода увеличивает прочность и твердость стали, однако может снижать её ударную вязкость;
- Прочность. В диапазоне от 370 до 870 MПa. Чем выше прочность, тем больше нагрузки может выдерживать сталь без разрушения;
- Предел текучести. В диапазоне от 230 до 650 MПa. Это максимальная нагрузка, при которой сталь может оставаться в пластическом состоянии без постоянной деформации;
- Удлинение при разрыве. В диапазоне от 10% до 40%. Определяет способность стали поддаваться пластической деформации до разрыва;
- Твёрдость. Находится в диапазоне от 50 HRC до 65 HRC, в зависимости от спецификаций стали;
- Коррозионная стойкость. Углеродистая сталь обычно имеет низкую коррозионную стойкость по сравнению с легированной сталью. Она может быть подвержена ржавчине или другим видам коррозии при воздействии влаги или агрессивных сред;
- Хорошая свариваемость. Углеродистая сталь легко сваривается. Стальные конструкции легко соединяются и создают прочные связи;
Важно отметить, что конкретные характеристики стали могут варьироваться в зависимости от её классификации и спецификаций. Поэтому все значения являются общими и могут отличаться для разных типов углеродистой стали.
