Sekiranya anda mengusahakan projek pembinaan, jentera bangunan, atau merancang bahagian mekanikal, Keluli struktur karbon biasa mungkin bahan yang anda akan bergantung. Ia serba boleh, Varian keluli kos efektif yang mengimbangi kekuatan, kebolehkerjaan, dan keterjangkauan -menjadikannya tulang belakang kejuruteraan struktur dan umum. Dalam panduan ini, Kami akan memecah sifat utamanya, Penggunaan dunia nyata, Bagaimana ia dibuat, dan bagaimana ia dibandingkan dengan bahan lain. Sama ada anda memilih keluli untuk rasuk, gear, atau pengikat, Panduan ini akan membantu anda membuat keputusan yang tepat.
1. Ciri -ciri Bahan Keluli Struktur Karbon Plain
Keluli struktur karbon biasa ditakrifkan oleh kandungan karbonnya (biasanya 0.10-0.30%) dan elemen aloi yang minimum. Sifatnya disesuaikan untuk kestabilan struktur dan kebolehpercayaan mekanikal, dengan ciri -ciri "sederhana" yang menjadikannya dapat disesuaikan dengan pelbagai projek.
Komposisi kimia
Sederhana, Makeup kos efektif memberi tumpuan kepada unsur-unsur jejak karbon dan penting-tiada aloi mahal:
- Karbon (C): 0.10 - 0.30% – The core element that controls strength; cukup untuk memberikan ketegaran struktur (vs. keluli karbon rendah) tetapi tidak begitu banyak sehingga menjadi rapuh (vs. Keluli karbon yang tinggi).
- Mangan (Mn): 0.30 - 1.00% – Enhances hardenability (Membantu keluli mengeras secara merata semasa rawatan haba) dan mengurangkan keburukan, menjadikannya lebih tahan lama dalam tekanan.
- Silikon (Dan): 0.10 - 0.35% – Acts as a deoxidizer (membuang gelembung oksigen dari keluli cair) dan menambah kekuatan kecil tanpa menyakitkan.
- Fosforus (P): ≤0.04% – Minimized to avoid “cold brittleness” (retak pada suhu rendah), Kritikal untuk bahagian struktur luaran seperti rasuk.
- Sulfur (S): ≤0.05% - terus rendah untuk mengekalkan ketangguhan, Walaupun jumlah kecil dapat meningkatkan kebolehkerjaan (dipanggil varian "percuma-mesin").
- Elemen jejak: Tiny amounts of Tembaga atau Nikel (dari keluli kitar semula) - Masukkan ketahanan atau kekuatan kakisan yang halus tanpa meningkatkan kos.
Sifat fizikal
Ciri-ciri ini memastikan konsistensi dalam penggunaan dunia nyata, dari perubahan suhu ke pemuatan struktur:
| Harta | Nilai tipikal | Mengapa penting untuk kejuruteraan |
|---|---|---|
| Ketumpatan | ~ 7.85 g/cm³ | Sama seperti kebanyakan keluli, Oleh itu, mudah untuk mengira berat badan untuk reka bentuk struktur (Mis., Kapasiti beban rasuk). |
| Titik lebur | ~ 1450 - 1500 ° C. | Cukup tinggi untuk menahan kimpalan, pemesinan, dan rawatan haba tanpa ubah bentuk. |
| Kekonduksian terma | ~ 40 w/(m · k) | Menghilangkan haba dengan baik -mencadangkan terlalu panas di bahagian mekanikal seperti gear atau aci. |
| Pekali pengembangan haba | ~ 11 x 10⁻⁶/° C. | Pengembangan rendah bermaksud ia mengekalkan bentuk dalam buaian suhu (Mis., Rasuk luaran pada musim panas/musim sejuk). |
| Sifat magnet | Ferromagnet | Senang ditangani dengan alat magnet (Mis., mengangkat plat keluli untuk pembinaan) atau gunakan dalam sensor magnet. |
Sifat mekanikal
Ciri -ciri mekanikalnya "sederhana" menyerang keseimbangan antara kekuatan dan fleksibiliti -ideal untuk keperluan struktur dan mekanikal:
- Kekerasan sederhana: 120 - 200 Hb (Brinell) atau ~ 15 - 30 HRC (Rockwell) - cukup sukar untuk menahan pakaian dalam gear atau galas tetapi cukup lembut untuk mesin dengan mudah.
- Kekuatan tegangan sederhana: 400 - 700 MPA - cukup kuat untuk menyokong beban struktur (Mis., lantai bangunan) Tetapi tidak begitu kuat sehingga sukar untuk dibentuk.
- Kekuatan hasil sederhana: 250 - 500 MPA - selekoh sedikit di bawah tekanan tanpa kerosakan kekal (Mis., rasuk yang melenturkan angin) tetapi tetap tegar di bawah penggunaan biasa.
- Pemanjangan sederhana: 15 - 25% - membentang cukup untuk mengelakkan retak semasa membentuk (Mis., membongkok ke dalam aci) tetapi tidak begitu banyak yang hilang.
- Kesan kesan sederhana: 40 - 70 J/cm² - menyerap kejutan kecil (Mis., gear yang memukul halangan kecil) tanpa pecah, Kritikal untuk kebolehpercayaan jentera.
Sifat lain
- Kebolehkalasan yang baik: Senang dikimpal dengan kaedah standard (Saya/tig) - Tidak ada pemantauan yang diperlukan untuk bahagian nipis, menjimatkan masa dalam pembinaan.
- Kebolehkerjaan yang baik: Latihan, kilang, dan memotong lancar dengan keluli berkelajuan tinggi (HSS) Alat - Tidak memerlukan bit karbida mahal (Tidak seperti alat keluli).
- Kebolehbaburan yang baik: Boleh digulung panas ke dalam rasuk, sejuk-ditarik ke dalam aci, atau bengkok ke dalam kurungan tanpa retak -disesuaikan dengan pelbagai bentuk.
- Rintangan kakisan sederhana: Karat dalam keadaan lembap tetapi mudah dilindungi dengan lapisan (galvanizing, lukisan) - Sesuai untuk penggunaan luaran dalaman atau bersalut.
- Respons terhadap rawatan haba: Bertambah dengan pelindapkejutan dan pembiakan -boleh dikeraskan 30 - 35 HRC untuk bahagian tahan haus (Mis., gear) atau dilembutkan untuk pemesinan.
2. Aplikasi keluli struktur karbon biasa
Kepelbagaiannya menjadikannya ruji dalam pembinaan, jentera, dan kejuruteraan umum. Berikut adalah kegunaan yang paling biasa:
Komponen struktur
Pembinaan bergantung padanya untuk stabil, pembingkaian yang berpatutan:
- Rasuk struktur & Lajur: Bangunan sokongan, Jambatan, dan gudang - kekuatannya yang sederhana mengendalikan beban lantai, Walaupun ketangguhan menentang angin atau aktiviti seismik kecil.
- Bumbung bumbung: Bumbung bingkai bingkai - Cukup ringan untuk pemasangan mudah, Cukup kuat untuk memegang kayap atau beban salji.
- Perancah: Sokongan pembinaan sementara - tahan lama dan mudah dipasang, dengan kapasiti galas beban yang baik.
Komponen mekanikal
Jentera menggunakannya untuk bergerak atau bahagian beban:
- Aci dan gandar: Menghantar kuasa dalam motor, kotak gear, atau kenderaan - kekuatan sederhana menghalang lenturan, sementara kebolehkerjaan membolehkan ia dibentuk menjadi diameter tepat.
- Gear: Terdapat dalam jentera perindustrian (Mis., sistem penghantar) -dirawat haba untuk meningkatkan rintangan haus, dengan ketangguhan yang cukup untuk mengelakkan kerosakan gigi.
- Galas: Perlumbaan dalaman/luaran untuk jentera berkelajuan rendah (Mis., Peminat) -Terjangkau dan boleh dipercayai untuk kegunaan tidak berprestasi tinggi.
Pengikat
Kekuatan dan kebolehkerjaannya menjadikannya sempurna untuk mendapatkan bahagian:
- Bolt, Kacang, & Skru: Digunakan dalam pembinaan (Mengamankan rasuk) dan jentera (melampirkan komponen) - Mudah untuk benang dan ketatkan tanpa pelucutan.
- Rivet: Sertailah plat keluli di jambatan atau struktur perindustrian - cukup kuat untuk memegang beban berat, dengan rintangan ricih yang baik.
Aplikasi Kejuruteraan Am
Ia digunakan untuk bahagian tersuai di mana keseimbangan penting:
- Kurungan & Menyokong: Memegang peralatan (Mis., Unit HVAC, pam industri) - cukup kuat untuk menyokong berat badan, senang digerakkan untuk pemasangan.
- Komponen casis: Bingkai untuk jentera kecil (Mis., Lawnmowers, penjana) - ringan dan tahan lama, dengan rintangan impak yang baik.
3. Teknik pembuatan untuk keluli struktur karbon biasa
Menghasilkan keluli ini mudah, dengan langkah -langkah yang disesuaikan untuk mengimbangi kekuatan dan kebolehkerjaan. Inilah prosesnya:
Lebur dan pemutus
- Proses: Most Plain Carbon Structural Steel is made in a Relau oksigen asas (Bof) atau Relau arka elektrik (EAF). Keluli sekerap dan karbon tulen (Coke) bercampur untuk mencapai 0.10-0.30% karbon. Keluli cair dilemparkan ke dalam papak (untuk rasuk/lembaran), Billet (untuk aci), atau mekar (untuk bahagian besar).
- Matlamat utama: Pastikan Pengagihan Karbon Seragam - Mengelakkan bintik -bintik lembut yang melemahkan bahagian struktur (Mis., rasuk dengan bahagian lembut lentur di bawah beban).
Rolling panas
- Proses: Papak/billet yang dipanaskan 1100 - 1200 ° C. (merah panas) dan melalui penggelek untuk membentuk rasuk, bar, atau pinggan. Hot Rolling menyelaraskan struktur bijirin keluli, meningkatkan kekuatan.
- Penggunaan: Mewujudkan bahagian struktur (I-Beams, rebar) atau bahan mentah untuk komponen mekanikal-cepat dan kos rendah.
Rolling sejuk
- Proses: Keluli berguling panas disejukkan, kemudian digulung lagi pada suhu bilik untuk menjadikannya lebih kurus, lancar, dan lebih sukar. Keluli yang dilancarkan sejuk mempunyai toleransi yang ketat (± 0.01 mm) dan permukaan licin (RA ~ 0.4-1.6 μm).
- Penggunaan: Membuat bahagian ketepatan (aci kecil, Kekosan gear) di mana permukaan selesai atau dimensi ketat.
Rawatan haba
Pilihan tetapi berguna untuk jahitan jahitan:
- Penyepuhlindapan: Dipanaskan hingga 800-900 ° C., diadakan 2-4 jam, kemudian disejukkan perlahan - melembutkan keluli untuk pemesinan (Mis., lubang penggerudian dalam rasuk).
- Pengerasan: Dipanaskan hingga 750-850 ° C., Dipadamkan dalam Minyak-Meningkatkan kekerasan hingga 30-35 HRC untuk bahagian tahan haus (Mis., gear).
- Pembiakan: Dipanaskan hingga 200-500 ° C selepas pengerasan - mengurangkan kelembutan sambil menjaga kekerasan, Kritikal untuk bahagian jentera.
Pemesinan
- Rawatan pra-panas (Annealed): Cukup lembut ke mesin dengan alat HSS. Proses biasa:
- Berpaling: Bentuk bahagian silinder (aci, bolt) pada pelarik.
- Penggilingan: Mencipta gear, kurungan, atau slot dengan mesin penggilingan.
- Penggerudian: Membuat lubang untuk pengikat dalam rasuk atau pinggan.
- Rawatan pasca panas (Mengeras): Memerlukan alat karbida untuk menyelesaikan (Mis., Mengasah gigi gear) - hanya digunakan untuk pelarasan ketepatan.
Kimpalan
- Kaedah: Kimpalan arka (Saya/tig) paling biasa. Untuk bahagian nipis (<10 mm), Tidak diperlukan pemahaman; Untuk bahagian tebal (>10 mm), Panaskan hingga 150-200 ° C untuk mengelakkan retak.
- Petua utama: Gunakan elektrod hidrogen rendah (E7018) untuk kimpalan struktur - menghalang kelembutan, memastikan keselamatan di bahagian beban.
Rawatan permukaan
Melindungi dari kakisan dan pakai:
- Galvanizing: Mencelupkan zink cair-mencipta lapisan tahan karat (Berlahan 20-30 tahun di luar rumah) - Digunakan untuk rasuk luaran atau pengikat.
- Lukisan/salutan serbuk: Menambah Perlindungan Warna dan Karat - Digunakan untuk bahagian jentera atau komponen struktur dalaman.
- Nitriding: Pemanasan dalam Gas Ammonia-Mewujudkan Lapisan Permukaan Keras untuk Bahagian Tahan Pakaian (gear, aci).
Kawalan dan Pemeriksaan Kualiti
- Analisis kimia: Menguji kandungan karbon untuk mengesahkan ia 0.10-0.30% - kritikal untuk kekuatan yang konsisten.
- Ujian mekanikal: Mengukur kekuatan tegangan (400-700 MPa) dan kesan ketangguhan (40-70 d/cm²) untuk mengesahkan prestasi.
- Ujian kekerasan: Menggunakan penguji Brinell/Rockwell untuk memeriksa hasil rawatan haba (Mis., 30 HRC untuk gear).
- Pemeriksaan dimensi: Menggunakan calipers atau pengimbas laser untuk mengesahkan saiz bahagian (Mis., ketebalan rasuk, Diameter aci) - Memastikan pematuhan spesifikasi reka bentuk.
4. Kajian kes: Keluli struktur karbon biasa dalam tindakan
Contoh dunia nyata menunjukkan bagaimana keluli ini menyelesaikan cabaran kejuruteraan. Berikut adalah tiga kes utama:
Kajian kes 1: Fabrikasi rasuk struktur untuk gudang
Sebuah syarikat pembinaan memerlukan rasuk untuk a 50,000 persegi. ft. gudang. Rasuk keluli karbon rendah terlalu lemah (diperlukan sokongan tambahan), sementara rasuk keluli aloi terlalu mahal.
Penyelesaian: Mereka menggunakan rasuk keluli struktur karbon biasa panas (0.20% C), Galvanized untuk pendedahan luaran.
Hasilnya:
- Kiraan rasuk dikurangkan oleh 25% (lebih kuat daripada keluli karbon rendah, Begitu lebih sedikit sokongan yang diperlukan).
- Kos bahan dipotong 30% (lebih murah daripada keluli aloi).
- Masa pembinaan dipendekkan oleh 15% (lebih mudah dikimpal dan memasang).
Kenapa ia berfungsi: Kelulikekuatan tegangan sederhana (550 MPA) beban gudang yang disokong, manakalakebolehkalasan yang baik Perhimpunan yang dipermudahkan.
Kajian kes 2: Pengeluaran gear untuk jentera penghantar
Loji pembuatan mempunyai masalah dengan gear keluli karbon rendah yang memakai gear keluli karbon yang cepat dan tinggi yang retak. Mereka memerlukan keseimbangan rintangan dan ketangguhan.
Penyelesaian: Mereka beralih ke gear keluli struktur karbon biasa (0.25% C), Haba yang dirawat 32 HRC dan Nitrided.
Hasilnya:
- Kehidupan gear dilanjutkan oleh 180% (Nitriding meningkatkan rintangan haus).
- Kerosakan jatuh ke sifar hampir (ketangguhan 55 J/cm²).
- Kos penyelenggaraan dikurangkan oleh 50% (Penggantian gear yang lebih sedikit).
Kenapa ia berfungsi: KeluliRespons terhadap rawatan haba dicipta keras, Gigi tahan haus, manakalaKesan kesan sederhana menghalang retak.
Kajian kes 3: Pengeluaran pengikat untuk pembinaan
Pengilang pengikat memerlukan bolt yang boleh mengendalikan tork tinggi tanpa pelucutan. Bolt keluli karbon rendah dilucutkan dengan mudah, Walaupun bolt keluli aloi terlalu mahal untuk pesanan pukal.
Penyelesaian: Mereka menghasilkan bolt keluli struktur karbon biasa (0.30% C), sejuk untuk kekuatan.
Hasilnya:
- Pelucutan bolt dikurangkan oleh 80% (kekuatan hasil yang lebih tinggi daripada keluli karbon rendah).
- Kos pengeluaran dipotong oleh 20% (lebih murah daripada keluli aloi).
- Kepuasan pelanggan meningkat oleh 70% (prestasi yang boleh dipercayai dalam pembinaan).
Kenapa ia berfungsi: Kelulikekuatan hasil sederhana (480 MPA) tork menentang, manakalakebolehbaburan yang baik Membuat sejuk-lukisan yang cekap.
5. Keluli struktur karbon biasa vs. Bahan lain
Ciri -ciri "tanah tengah" menjadikannya lebih baik daripada keluli khusus untuk keperluan seimbang. Begini bagaimana ia membandingkan:
Keluli struktur karbon biasa vs. Varian keluli karbon
| Faktor | Keluli struktur karbon biasa (0.20% C) | Keluli karbon rendah (0.10% C) | Keluli karbon sederhana (0.40% C) | Keluli karbon yang tinggi (0.80% C) |
|---|---|---|---|---|
| Kekerasan | 150 Hb | 120 Hb | 200 Hb | 55 HRC |
| Kekuatan tegangan | 550 MPA | 400 MPA | 800 MPA | 1800 MPA |
| Pemanjangan | 20% | 30% | 15% | 8% |
| Kebolehkalasan | Baik | Cemerlang | Adil | Miskin |
| Kos | Sederhana ($5- $ 7/kg) | Rendah ($4- $ 6/kg) | Sederhana ($6- $ 8/kg) | Sederhana ($8- $ 12/kg) |
| Terbaik untuk | Rasuk, gear, pengikat | Panel, paip | Gandar, gear berat | Alat pemotongan, mata air |
Keluli struktur karbon biasa vs. Keluli tahan karat (304)
| Faktor | Keluli struktur karbon biasa | 304 Keluli tahan karat |
|---|---|---|
| Rintangan kakisan | Sederhana (memerlukan salutan) | Cemerlang (karat-bukti) |
| Kekuatan | Lebih tinggi (550 MPA) | Lebih rendah (515 MPA) |
| Kos | Lebih rendah ($5- $ 7/kg) | Lebih tinggi ($15- $ 20/kg) |
| Kebolehkerjaan | Lebih baik | Baik (pemotongan yang lebih perlahan) |
| Terbaik untuk | Bahagian struktur/mekanikal | Peralatan makanan, Bahagian Marin |
Keluli struktur karbon biasa vs. Aluminium
| Faktor | Keluli struktur karbon biasa | Aluminium |
|---|---|---|
| Kekuatan | Lebih tinggi (550 MPA) | Lebih rendah (275 MPA) |
| Ketumpatan | Lebih tinggi (7.85 g/cm³) | Lebih rendah (2.70 g/cm³) |
| Rintangan kakisan | Lebih buruk (memerlukan salutan) | Lebih baik (Lapisan oksida semulajadi) |
| Kos | Serupa ($5- $ 7/kg vs. $4.4- $ 6.6/kg) | |
| Terbaik untuk | Bahagian beban (rasuk, gear) | Bahagian ringan (bingkai kereta, Komponen pesawat) |
Perspektif Teknologi Yigu mengenai Keluli Struktur Karbon Plain
Di Yigu Technology, Keluli struktur karbon biasa adalah kami untuk pelanggan yang memerlukan kekuatan seimbang, kebolehkerjaan, dan kos. Ia sesuai untuk rasuk struktur, Gear jentera, dan pengikat pembinaan -di mana keluli karbon rendah terlalu lemah dan keluli karbon sederhana/tinggi terlalu rapuh atau mahal. Kami memanfaatkannyaRespons terhadap rawatan haba untuk menyesuaikan kekerasan untuk bahagian tertentu (Mis., 30 HRC untuk gear) dan pasangkannya dengan galvanisasi untuk kegunaan luaran. Untuk kebanyakan projek kejuruteraan, ia memberikan nilai terbaik: prestasi yang boleh dipercayai tanpa harga premium aloi.
Soalan Lazim:
1. Bolehkah keluli struktur karbon biasa digunakan di luar rumah?
Ya, Tetapi ia memerlukan perlindungan. ItuRintangan kakisan sederhana bermaksud ia akan berkarat di persekitaran luaran yang lembap atau masin. Untuk menggunakannya di luar rumah, Sapukan salutan sepertiGalvanization (Lapisan zink) ataucat cuaca-Ini memanjangkan jangka hayatnya hingga 20-30 tahun, menjadikannya sesuai untuk rasuk, pengikat, atau perancah.
