Сталь — это, в основном, сплав железа и углерода, но содержание углерода в ней обычно составляет менее 2%. Это немного, но углерод — ключевой элемент, влияющий на прочность и твёрдость стали. Нержавеющая сталь — это сплав, содержащий железо, хром, никель, а иногда и другие элементы, например, молибден. Хром обеспечивает нержавеющей стали отличную устойчивость к коррозии.

• Углеродистая сталь: Основными компонентами являются железо и углерод, содержание углерода обычно составляет от 0,2% до 2,1%. Другие элементы, такие как марганец, кремний, фосфор и сера, также могут присутствовать в небольших количествах.
• Нержавеющая сталь: в основном состоит из железа, углерода и не менее 10,5% хрома (иногда также никеля). Добавление хрома имеет решающее значение, поскольку он реагирует с кислородом воздуха, образуя плотный слой оксида хрома, который придает нержавеющей стали устойчивость к ржавчине и коррозии.

Различаются по свойствам

Из-за различий в составе нержавеющая сталь и сталь также обладают существенно разными свойствами. В отличие от обычной стали, нержавеющая сталь содержит хром, который образует защитный оксидный слой, предотвращающий появление ржавчины и коррозии.

С точки зрения эстетики нержавеющая сталь выглядит более полированной и современной, чем обычная сталь. Большинство видов углеродистой стали магнитны, что может быть полезным в некоторых областях применения. Однако нержавеющая сталь, например, 304 или 316, немагнитна.

Сталь против нержавеющей стали: производственные процессы

Процессы производства стали и нержавеющей стали включают несколько этапов, необходимых для преобразования сырья в готовую продукцию. Ниже перечислены важнейшие производственные процессы, используемые при производстве стали и нержавеющей стали:

Процессы производства стали

А. Производство чугуна

В ходе этого процесса железная руда, кокс (углерод) и флюсы (известняк) загружаются в доменную печь. Под действием высокой температуры железная руда плавится, а углерод восстанавливает оксид железа, образуя расплавленное железо, называемое чугуном.

Б. Сталеплавильное производство

В качестве примера рассмотрим конвертерный процесс (КПК). Конвертерный процесс включает загрузку доменного чугуна или железа прямого восстановления (DRI) в конвертер. Высокочистый кислород подается в конвертер, окисляя примеси и снижая содержание углерода для получения стали.

C. Непрерывное литье

Непрерывная разливка — это процесс разливки расплавленной стали в полуфабрикаты, такие как слябы, заготовки или блюмы. Процесс включает заливку расплавленной стали в водоохлаждаемую форму и её затвердевание в непрерывную заготовку. Затем заготовку разрезают на отрезки необходимой длины.

D. Формование и придание формы

Прокатка: Полуфабрикаты из стали, полученные путем непрерывной разливки, прокатываются на станах горячей или холодной прокатки для уменьшения толщины, улучшения качества поверхности и достижения требуемых размеров.

Ковка: Ковка — это процесс формования нагретой стали под действием сил сжатия. Ковка обычно используется для изготовления деталей, требующих высокой прочности и долговечности.

Процессы производства нержавеющей стали

А. Производство нержавеющей стали

Плавка: нержавеющая сталь производится путем плавки смеси железной руды, хрома, никеля и других легирующих элементов в дуговых или индукционных печах.

Рафинирование: Расплавленная нержавеющая сталь подвергается процессам рафинирования, таким как аргонно-кислородное обезуглероживание (AOD) или вакуумно-кислородное обезуглероживание (VOD), для корректировки состава, удаления примесей и контроля желаемых свойств.

Б. Формование и придание формы

Горячая прокатка: слитки или слябы нержавеющей стали нагреваются и пропускаются через станы горячей прокатки для уменьшения толщины и придания им формы рулонов, листов или пластин.

Холодная прокатка: Холодная прокатка дополнительно уменьшает толщину нержавеющей стали и обеспечивает желаемое качество поверхности. Она также улучшает механические свойства и точность размеров.

C. Термическая обработка

Отжиг: Нержавеющая сталь подвергается отжигу — процессу термической обработки, который позволяет снять внутренние напряжения и улучшить ее пластичность, обрабатываемость и коррозионную стойкость.

Закалка и отпуск: некоторые марки нержавеющей стали подвергаются процессам закалки и отпуска для улучшения их механических свойств, таких как твердость, вязкость и прочность.

D. Процессы отделки

Травление: Поверхности из нержавеющей стали можно травить в растворе кислоты для удаления окалины, оксидов и других поверхностных загрязнений.

Пассивация: Пассивация — это химическая обработка, которая повышает коррозионную стойкость нержавеющей стали за счет образования защитного оксидного слоя на поверхности.

Конкретные используемые процессы могут различаться в зависимости от желаемой марки стали или нержавеющей стали и предполагаемого применения конечного продукта.

Сталь против нержавеющей стали: прочность и долговечность

Прочность стали в первую очередь зависит от содержания углерода и других легирующих элементов, таких как марганец, кремний, а также следовых количеств различных компонентов. Высокопрочные стали, такие как высокопрочные низколегированные (HSLA) и усовершенствованные высокопрочные стали (AHSS), используются в таких ответственных областях, как автомобилестроение и строительство. Нержавеющая сталь, как правило, менее прочна, чем обычная сталь, но всё же обладает достаточной прочностью для большинства применений.

Сталь против нержавеющей стали: сравнение стоимости

С точки зрения цены сталь, как правило, дешевле нержавеющей стали, что делает ее более экономичным выбором для многих проектов, поскольку нержавеющая сталь обходится дороже в производстве, чем сталь, как с точки зрения производственного процесса, так и состава.

Сталь против нержавеющей стали: применение

Сталь и нержавеющая сталь — универсальные материалы, используемые в различных отраслях промышленности. Благодаря своей прочности и долговечности сталь широко используется в строительстве мостов, зданий и объектов инфраструктуры. Она часто используется для изготовления несущих элементов.

Коррозионная стойкость нержавеющей стали делает её идеальным материалом для использования в средах, подверженных воздействию влаги или химикатов. Это делает нержавеющую сталь лучшим выбором для кухонной техники, оборудования для пищевой промышленности, медицинских приборов и ювелирных изделий.

В автомобильной промышленности оба материала играют решающую роль: сталь часто используется в рамах транспортных средств из-за ее прочности, а нержавеющая сталь используется в выхлопных системах из-за ее устойчивости к высоким температурам и коррозии.

Заключение

Ключевое различие между обычной сталью и нержавеющей сталью заключается в следующем:коррозионная стойкостьОбычная сталь прочна, но подвержена ржавчине, а нержавеющая сталь устойчива к ржавчине благодаря содержанию хрома, образующего защитный оксидный слой. В зависимости от области применения можно выбрать подходящий материал, чтобы добиться баланса между производительностью и стоимостью.