Em aços, Até adições de rastreamento de cromo ou níquel podem alterar estruturas cristalinas. Eles podem mudar as transformações de ferrita pearlita para martensita ou bainita. Carbono é o fator de dureza. Ainda, Tais elementos extras em aços de liga refinam grãos, resposta de temperamento, e resistência à corrosão. Neste artigo sobre a liga de aço vs. aço carbono, Vamos explorar como esses ajustes composicionais criam diferenças no comportamento mecânico e metalúrgico.
Aço carbono e seus tipos
O aço carbono é ferro com quantidades controladas de carbono. Suas propriedades mudam com mudanças no teor de carbono. Isso torna o aço carbono multiuso em ambientes de engenharia exigentes.
- Aço de baixo carbono: Esse tipo contém até 0.25% carbono. Sua microestrutura é principalmente ferrita com pequenas regiões de pérolas. É muito dúctil e soldável. Você pode ver em painéis de corpo automotivo e folhas estruturais. É aí que a alta formabilidade é importante.
- Aço de carbono médio: O teor de carbono é 0.25-0.60%. Pode ser tratado termicamente para martensita temperada ou bainita. Ele se encaixa nos eixos de manivela, Esquecimento, e peças de máquina de alta carga.
- Aço de alto carbono: Tem por perto 0.60-1.00% carbono. Quando extinto, pode realizar dureza e desgastar resistência. A microestrutura pode ter martensita ou martensita temperada. É uma escolha ideal para ferramentas de corte, morre, e molas de alto estresse.
- Aço de carbono ultra-alto: Tais notas podem chegar até 2.0% carbono. Eles formam martensita dura, mas podem ficar quebradiços, se não sabemamente temperados. O tratamento térmico mantém as microcracks afastadas. Eles são usados para facas, socos, e outras ferramentas de precisão para alta dureza.
Aço de liga e seus tipos
A liga de aço difere do aço carbono em termos de elementos de liga escolhidos. No nível atômico, Ele solicita microestruturas especializadas. Garante força, resistência, e resistência à corrosão.
- Aços de baixa liga: Eles contêm 1% para 5% de cr, MO, ou em. Muitos vasos de pressão utilizam esses graus para resistência à fluência em altas temperaturas. Eles podem experimentar a extinção e a temperatura para refinar a estrutura de grãos e o desempenho da fadiga.
- Aços de alta liga: Eles superam 5% Conteúdo total da liga. Muitos desses graus empregam níveis de cromo em relação a tolerar ataques químicos ou térmicos. Exemplos incluem aços de ferramentas de alto-cromo que preservam sua dureza perto 500° c.
- Aços inoxidáveis: Pelo menos 10.5% O cromo está em sua camada passiva resistente a oxidação. A estrutura da FCC de Austenítica 304 Serve para aplicações criogênicas. Variantes ferríticas e martensíticas usam diferentes tratamentos térmicos para propriedades magnéticas e dureza.
- Aços da ferramenta: Eles usam tungstênio, cromo, vanádio, e molibdênio para resistência ao desgaste. Por exemplo, H13 sobrevive ao choque térmico em moldes fundidos. O tratamento térmico forma carbonetos duros que mantêm a retenção de borda em condições abrasivas.
- Aços microalotados: Eles usam quantidades minuciosas de nióbio, titânio, ou vanádio para refinamento de grãos. Mesmo algumas centenas de partes por milhão de NB podem aumentar a força de escoamento. Tais aços ignoram os tratamentos térmicos e usam rolamento e resfriamento controlados para alta tenacidade.
- Aços maraging: São aços à base de níquel com teor de carbono ultra-baixo. O envelhecimento produz precipita intermetálica que aumenta a força. Os aços maraging são dúcteis e são preferidos em aplicações aeroespaciais para casos de motor de foguetes.
Aço de liga vs.. Aço carbono: Principais diferenças
Composição e elementos de liga
Quando especialistas debatem a liga de aço vs. aço carbono, Eles se concentram em como elementos extras afetam o desempenho. O aço carbono tem até 2.0% carbono com manganês limitado ou silício. Por outro lado, A aço de liga pode incluir cromo, níquel, molibdênio, e vanádio em quantidades únicas. Pequenas adições de tais elementos podem mudar o equilíbrio de petróleo de ferrita para características específicas. Cromo acima 5% pode melhorar a resistência ao desgaste. Níquel no 3-5% A faixa aumenta a resistência em baixas temperaturas. Molibdênio em concentrações de 0.2-0.5% abaixa rastejamento em ambientes de alta temperatura. Então, Ele define a verdadeira essência do aço de liga vs. aço carbono.
Microestrutura e transformações de fase
Em liga de aço vs. discussões em aço carbono, Os profissionais enfatizam como a microestrutura de cada metal responde a ciclos térmicos. Transições de aço carbono entre ferrita, Pearlita, Bolito, ou martensita estão de acordo com o teor de carbono e a taxa de refrigeração. Com aços de liga, cromo ou níquel estabilizam certas fases. Pode atrasar ou acelerar transformações durante a extinção. Os carbonetos podem se formar em aços de alto-cromo ou vanádio para distribuições de dureza uniformes. Aços ricos em níquel podem manter uma fase austenítica estável à temperatura ambiente para impactar a resistência final. Enquanto isso, Pequenas adições de boro podem alterar os perfis de hardenabilidade. Doravante, Renderiza a liga de aço vs. Escolhas de aço carbono dependentes de objetivos mecânicos.
Mecanismos de tratamento térmico e endurecimento
O tratamento térmico difere ao comparar a liga de aço vs. aço carbono. O aço carbono usa normalização simples, Tireização, ou temperamento para controlar a formação de pérolas e martensita. Ainda, Aços de liga podem responder de maneira diferente devido a interações entre elementos de liga. Chromium e molibdênio podem intensificar a resistência ao amolecimento durante a temperatura para um pico de endurecimento secundário. Vanádio e nióbio podem precipitar carbonetos finos durante a temperatura para resistência ao desgaste. Tratamentos de forno de atmosfera controlada são essenciais para o controle de carbono em aços de alta liga. O tratamento térmico a vácuo também pode ajustar as especificações da superfície e a descarburização. Isso mostra por que o aço de liga vs. Os tratamentos térmicos de aço carbono precisam de experiência metalúrgica.
Propriedades mecânicas em condições extremas
A diferença é notável ao avaliar a liga de liga vs. aço carbono sob cargas emocionantes, temperatura, ou corrosão. Aços de carbono podem mostrar força previsível à temperatura ambiente. Ainda, Aços de liga são usados em componentes de turbinas de alta calor. As adições de cromo e molibdênio ajudam a resistir à fluência em altas temperaturas. Aços enriquecidos por níquel podem reter resistência bem abaixo de zero para tanques de armazenamento criogênicos. Cromo leve (acima 2%) pode melhorar as camadas de passivação em ambientes corrosivos. 0.5-1% O cobre pode proteger o aço em condições marítimas. Ilustra como o design da liga supera o aço carbono simples quando a falha não pode ser arriscado.
Considerações sobre soldagem e fabricação
Especialistas em soldagem Compare a liga de aço vs. aço carbono para compreender a suscetibilidade à trinca e o desempenho da zona afetada pelo calor. Maior teor de carbono em aços de carbono simples pode desencadear zonas endurecidas perto da solda se o resfriamento for muito rápido. Aços de liga com maior hardenabilidade podem enfrentar rachaduras induzidas por hidrogênio se não forem pré-aquecidas ou tratadas pós-calor. O boro de liga pode exigir consumíveis de soldagem para combinar com força e resistência. Procedimentos de soldagem de pêlos de pêlos ajudam a controlar a microestrutura em aços com alto enxofre ou fósforo. A seleção de metal de enchimento ajuda a sustentar as propriedades mecânicas desejadas quando são necessárias juntas diferentes. Lembrar, Processos de soldagem qualificados otimizam a liga de aço vs. juntas de aço carbono.
Aplicações e direções futuras
Em real, A escolha entre aço de liga vs. O aço carbono conta com o meio ambiente e as demandas mecânicas. Vasos de pressão, eixos de manivela, e as engrenagens aeroespaciais usam-se de níquel ou níquel para sua força e ductilidade. Eixos e vigas estruturais podem usar o aço carbono econômico. Ainda, Eles utilizam prática de grãos finos para resistência. Modernizações futuras Microalloy com titânio ou nióbio para precipitados estáveis de carbonitreto para a vida útil da fadiga. Métodos de metalurgia em pó desenvolvem aço de liga vs. Aço carbono com uma distribuição uniforme de elementos de liga. Por isso, Ele confirma que as químicas refinadas e os tratamentos térmicos expandirão o desempenho do aço.
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