บล็อก เกี่ยวกับ คุณสมบัติ การใช้งาน และการอบชุบด้วยความร้อนของเหล็กกล้าคาร์บอน อธิบาย

ตั้งแต่กระดูกของตึกดอนฟ้า ถึงเครื่องยนต์ของรถยนต์ และใบมีดคมในครัว ของเรา สิ่งสําคัญหลายอย่างในชีวิตประจําวันของเรา มีต้นกําเนิดเดียวกัน คือ เหล็กคาร์บอนโลหะที่ดูเหมือนธรรมดานี้ มีผลต่อสังคมที่ทันสมัยอย่างลึกซึ้ง ด้วยคุณสมบัติที่หลากหลายและการใช้งานที่กว้างขวางแต่เราเข้าใจอะไรเกี่ยวกับสแตนเลสคาร์บอน ความแตกต่าง ลักษณะ การใช้งาน และวิธีการเลือกชนิดที่เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะเจาะจงบทความ นี้ กลึกซึม ใน โลก ที่ น่า สนใจ ของ เหล็ก คาร์บอน.

การเข้าใจเหล็กคาร์บอน

สแตนเลสคาร์บอน หรือสแตนเลสไร้สแตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส หรือสแตนเลสคาร์บอนสเตนเลส (สแตนเลสคาร์บอนสเตนเลสคาร์บอนสเตนเลและสาขาวิศวกรรมไม่เหมือนกับสแตนเลสสแตนเลส, สแตนเลสคาร์บอนประกอบด้วยเหล็กและคาร์บอนเป็นหลัก, กับปริมาณที่จํากัดอย่างเข้มงวดของธาตุอื่น ๆ.สถาบันเหล็กและเหล็กอเมริกัน (AISI) กําหนดสแตนเลสคาร์บอนที่มีความต้องการการประกอบเฉพาะเจาะจง:

• ไม่มีการเพิ่มโครม, โคบัลต, โมลิบเดน, นิเคิล, นิโอเบียม, ไทเทเนียม, ทองเฟรเมน, วานาเดียม หรือซิรคอนิโอมโดยเจตนาเพื่อวัตถุสกัด
• เนื้อทองแดงไม่เกิน 0.40%
• จํานวนแมนแกนเนส, ซิลิคอน และทองแดง จํากัดแต่ละ 1.65%, 0.60%, และ 0.60% ตามลําดับ

ปาราโดคซ์ เรื่อง คาร์บอน: การ สมดุล ความ แข็ง แข็งแรง และ ความ สามารถ ผสม

เนื้อหาคาร์บอนเป็นตัวกําหนดหลักของคุณสมบัติกลของเหล็กคาร์บอน เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้นเช่นเดียวกับความแข็งแรงและความแข็งแรงของวัสดุอย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นนี้เกิดขึ้นในราคาของการลดความยืดหยุ่นและความสามารถในการปั่น ดังนั้นการเลือกวัสดุจึงต้องพิจารณาอย่างละเอียดถึงคุณสมบัติที่แข่งขันเหล่านี้

เนื้อหาคาร์บอนยังมีอิทธิพลต่อจุดละลายของเหล็ก

การจัดหมวดของเหล็กคาร์บอน

สแตนเลสคาร์บอนมักจะแบ่งเป็นหมวดตามสารคารคาร์บอนของมัน เพื่อเหมาะสมกับการใช้งานต่างๆ:

เหล็กคาร์บอนต่ํา (เหล็กอ่อน)

เนื้อหาคาร์บอน 0.05% ถึง 0.30% เหล็กคาร์บอนต่ําเป็นชนิดเหล็กที่ใช้กันมากที่สุด เนื่องจากราคาถูกและสามารถปรับปรุงได้ดีเยี่ยมความแข็งแรงยังคงค่อนข้างต่ําการใช้งานทั่วไปรวมถึงส่วนประกอบรถยนต์, ท่อ, โครงสร้างอาคาร, และถังอาหาร

สแตนเลสความแข็งแรงสูงเหล็กสแตนเลสต่ํา (HSLA)ตัวแปรนี้รวมองค์ประกอบเหล็กสแตนเลสจํานวนน้อย (โครเมียม โมลิบเดนียม ซิลิคอน มังแกนเซียม นิเคิล หรือวานาดิอุม) ในเหล็กที่มีคาร์บอนต่ํา เพื่อเพิ่มความแข็งแรง ทนทานการสกัดและความแข็งแรงในการดึง โดยยังคงควบคุมความสกปรกอย่างเข้มงวด เช่น ฟอสฟอรัสและซัลฟ์เฟอร์ตัวอย่างที่น่าสังเกต ได้แก่ สแตนเลส 41xx (4140, 4145), สแตนเลส 4340, สแตนเลส 300M, สแตนเลส EN25 และ EN26

เหล็กคาร์บอนกลาง

ด้วยปริมาณคาร์บอนที่อยู่ระหว่าง 0.3% และ 0.6% สแตนเลสคาร์บอนขนาดกลางมีความสมดุลระหว่างความยืดหยุ่นและความแข็งแรงเครื่องกลองและส่วนประกอบรถยนต์

เหล็กคาร์บอนสูง

เหล็กคาร์บอนสูงมีความแข็งแรงที่โดดเด่น แต่มีความยืดหยุ่นและความสามารถในการผสมผสานที่จํากัด โดยใช้งานทั่วไปประกอบด้วยสปริง เครื่องมือตัด และสายความแข็งแรงสูง

เหล็กคาร์บอนสูงสุด

มีสารคารคาร์บอน 1.25% ถึง 2.0% สแตนเลสคาร์บอนสูงสุดสามารถบรรลุความแข็งสุดๆ ผ่านการชะลอมันได้หมายเหตุว่าสแตนเลสที่มีขนาดมากกว่า 2คาร์บอน 0.5% ปกติต้องใช้เทคนิคการผลิตโลหะปูน

มาตรฐาน EN 10020: การจัดหมวดของเหล็กไม่สับสน

มาตรฐานยุโรป EN 10020 แบ่งสแตนเลสเป็น 2 ประเภท

สแตนเลสคุณภาพที่ไม่ประกอบ

สแตนเลสโครงสร้างทั่วไปเหล่านี้มีคุณสมบัติที่รับประกันด้วยช่วงความอดทนที่ค่อนข้างกว้าง สแตนเลสโครงสร้างมาตรฐานเช่น S235, S275, และ S355 ได้กําหนดใน EN 10025.

สแตนเลสพิเศษ

ด้วยความบริสุทธิ์สูงขึ้นและการควบคุมองค์ประกอบทางเคมีที่แม่นยํา ชนิดเหล็กเหล่านี้ถูกออกแบบมาสําหรับการใช้งานที่ต้องการความสม่ําเสมอคุณสมบัติเฉพาะเจาะจงตัวอย่างคือเหล็กสําหรับส่วนประกอบของเครื่องจักรหรือเกียร์

ข้อดีและข้อจํากัดของเหล็กคาร์บอน

การเลือกวัสดุอย่างรู้ ต้องเข้าใจคุณสมบัติของเหล็กคาร์บอนอย่างละเอียด

ข้อดี

• ความแข็งแรงและความแข็งแรงสูงการบําบัดด้วยความร้อนสามารถปรับปรุงคุณสมบัติเหล่านี้ได้อย่างสําคัญ ทําให้สแตนเลสคาร์บอนเหมาะสําหรับการใช้งานภาระหนักและสวมใส่สูง
• ความสามารถในการแปรรูปและการปั่นที่ดีเยี่ยมคุณสมบัติเหล่านี้ทําให้เหล็กคาร์บอนเหมาะสมสําหรับกระบวนการผลิตต่าง ๆ
• ประสิทธิภาพในเรื่องค่าใช้จ่าย:เมื่อเทียบกับโลหะ เช่น อลูมิเนียมและทองแดง เหล็กคาร์บอนมีค่าการผลิตที่ประหยัด
• สามารถนําไปใช้ใหม่ได้:เนื่องจากเป็นวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สแตนเลสคาร์บอนสามารถรีไซเคิลและใช้ใหม่ได้ง่าย

จํากัด

• ความเปราะบางต่อการกัดกรอง:เหล็กคาร์บอนจะสนิมง่ายในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือเกลือ ต้องใช้มาตรการป้องกัน เช่น การทาสี, การเคลือบ, หรือสแตนเลส
• ความยืดหยุ่นจํากัด:เมื่อเทียบกับโลหะอื่น ๆ เหล็กคาร์บอนแสดงความยืดหยุ่นต่ํากว่า ซึ่งอาจจํากัดการใช้งานบางอย่าง
• ความแข็งแรงจํากัด:โลหะคาร์บอนไม่สามารถแข็งได้อย่างเท่าเทียมกันในส่วนหนาทั้งหมด ซึ่งจํากัดการใช้ในแอพพลิเคชั่นที่ต้องการความแข็งแรงบนผิวและความแข็งแรงสูง

การใช้งานของเหล็กคาร์บอน

ความหลากหลายและข้อดีทางเศรษฐกิจของเหล็กก๊าบอน ทําให้การใช้งานได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมต่างๆ:

• การก่อสร้างสะพาน อาคาร และพื้นฐาน
• การผลิต:เครื่องจักรยานยนต์ เครื่องจักรยานอากาศ เครื่องจักรยานและเครื่องมือ
• ภาคพลังงาน:ท่อท่อ, ถังเก็บและอุปกรณ์โรงไฟฟ้า
• การขนส่ง:องค์ประกอบรถไฟฟ้า, ทหารเรือ และรถบรรทุก
• สินค้าผู้บริโภค:เครื่องเย็น เครื่องซักผ้า และเตาอบ

การบําบัดความร้อน: การเพิ่มคุณสมบัติของเหล็กก๊าบอน

การบําบัดด้วยความร้อนเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของเหล็กคาร์บอน โดยปรับปรุงความแข็งแรง ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความทนต่อการกระแทกการบําบัดด้วยความร้อน มีผลต่อการนําไฟฟ้าและความร้อนอย่างน้อยเช่นเดียวกับเทคนิคการเสริมเหล็กส่วนใหญ่ การรักษาด้วยความร้อนมักจะแลกเปลี่ยนความยืดหยุ่นกับความแข็งแรง และกลับกัน โดยปล่อยให้โมเดลัสของยอง (ความยืดหยุ่น) ไม่เปลี่ยนแปลง

กระบวนการบําบัดความร้อนแบบมาตรฐานประกอบด้วย:

1. เครื่องทําความร้อน:การเพิ่มสแตนเลสให้เป็นออสเตนไทต์ เพื่อละลายคาร์บอนในเหล็ก
2. การท่วม:การรักษาอุณหภูมิในการทําให้โครงสร้างเล็กๆ เป็นแบบเดียวกัน
3. การเย็น:การใช้อัตราการเย็นที่ควบคุมเพื่อบรรลุคุณสมบัติที่ต้องการ

วิธีการบํารุงความร้อนของเหล็กคาร์บอนทั่วไป:

การสร้างกลม

การทําความร้อนประมาณ 700 °C (1300 °F) ตลอด 30 ชั่วโมงเพื่อผลิตคาร์บิดทรงกลม เพิ่มความพลาสติกและความแข็งแรง.

การผสมผสานเต็ม

การทําความร้อนเหล็ก hypoeutectoid 30-50 °C มากกว่าอุณหภูมิวิกฤตชั้นบนหรือเหล็ก hypereutectoid มากกว่าอุณหภูมิการแปลงต่อด้วยการเย็นช้าเพื่อผลิตเพอร์ลิตที่หยาบ.

กระบวนการ Annealing

การทําความร้อนเหล็กคาร์บอนที่ทํางานเย็นถึง 550-650 °C (1000-1200 °F) เพื่อบรรเทาความเครียดภายใน

อีโซเทอร์มัล อินเลียล

การทําความร้อนเหล็ก hypoeutectoid มากกว่าอุณหภูมิวิกฤตชั้นบน, การเย็นอย่างรวดเร็วต่ํากว่าอุณหภูมิวิกฤตชั้นล่าง, จากนั้นยึดไว้ก่อนการเย็นสุดท้าย

การปกติ

การทําความร้อนสู่ช่วงออสเตนไทต์ ตามด้วยการทําความเย็นด้วยอากาศ

การดับ

การเย็นอย่างรวดเร็ว (ใช้น้ํา, น้ําสลักหรือน้ํามัน) ของเหล็กที่มีความละเอียดอย่างน้อย 0.4% คาร์บอนจากอุณหภูมิปกติไปต่ํากว่าอุณหภูมิวิกฤต.

การปรับปรุง/การดับตรา

หนาวลงถึงอุณหภูมิการเริ่มต้นที่อยู่เหนือมาร์เทนไซต์, รอให้อุณหภูมิเท่ากัน, แล้วควบคุมการเย็น

การปรับปรุง

การทําความร้อนของเหล็กที่อ่อนลงต่ํากว่าอุณหภูมิการแปลงเพื่อลดความแข็งในขณะที่เพิ่มความยืดหยุ่นและความแข็งแรง

ออสเทมเปอร์

การหมักยาวให้กลายเป็นไบไนไต ระยะการแปลง (205-540 °C) ตามด้วยการปรับปรุงความเย็นอย่างควบคุมแม้จะใช้กับสแตนเลสที่มีเกรดจํากัดที่ต้องการอาบน้ําเกลือพิเศษ.

การแข็งกระชับ

การกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับเหล็กสแตนเลสอนุญาตการแข็งผ่านเนื่องจากความแข็งแรงสูง.

การปั้นแนวทางอุณหภูมิ

อุณหภูมิในการโกงมีผลต่อคุณภาพและคุณสมบัติของเหล็กคาร์บอนอย่างสําคัญ ตารางต่อไปนี้แสดงปริมาตรการโกงสําหรับเหล็กประเภทต่างๆ

แนวทางในอนาคต: นวัตกรรมและความยั่งยืน

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยียังคงขยายการใช้งานของเหล็กคาร์บอนลดการบริโภคเชื้อเพลิงและการปล่อยก๊าซในขณะเดียวกัน การเริ่มต้นการรีไซเคิลเพิ่มโปรไฟล์ความยั่งยืนของเหล็กคาร์บอน

ผ่านการเข้าใจอย่างครบถ้วนเกี่ยวกับชนิดของเหล็กคาร์บอน คุณสมบัติ การใช้งานและเทคนิคการแปรรูป อุตสาหกรรมสามารถปรับปรุงการเลือกวัสดุเพื่อตอบสนองความต้องการทางเทคโนโลยีที่พัฒนา.