Steel na haluang metal: Mga pangunahing katangian at aplikasyon sa konstruksyon

Ang haluang bakal ay isang mahalagang materyal dahil sa pambihirang tibay nito, mataas na kapasidad sa pagkarga, paglaban sa kaagnasan, at magagamit sa iba't ibang malupit na kapaligiran. Gayunpaman, hindi lahat ay lubos na nauunawaan ang espesyal na uri ng bakal na ito, kasama ang komposisyon, mga katangian, klasipikasyon, at mga praktikal na aplikasyon nito. Sa mga sumusunod na seksyon, BMB Steel ay magbibigay sa iyo ng malinaw at tumpak na mga sagot.

1. Ano ang haluang bakal?

Ang haluang bakal ay isang uri ng bakal na binubuo ng bakal at carbon, na may karagdagang mga kemikal na elemento tulad ng manganese, chromium, nickel, molybdenum, vanadium, atbp. Ang proporsyon ng mga elementong ito ay mula 1% hanggang 50% ng kabuuang masa ng halo, depende sa teknikal na mga kinakailangan ng bawat tiyak na aplikasyon. Ang kumbinasyong ito ay naglalayong mapabuti ang mga pisikal at kemikal na katangian ng bakal, na nagbibigay-daan sa materyal na mas mahusay ang pagganap sa ilalim ng malupit na kondisyon ng trabaho.

Ilan sa mga nakabibilib na katangian ng haluang bakal ay kinabibilangan ng paglaban sa oksidasyon, tumaas na lakas, pinabuting ductility, paglaban sa epekto, at kakayahang umangkop sa mataas na temperatura. Depende sa idinagdag na elemento, ang haluang bakal ay magkakaroon ng iba't ibang katangian:

• Manganese: tumutulong sa pagkontrol sa bilis ng paglamig sa panahon ng heat treatment, binabawasan ang panganib ng pagkapunit kapag pinatigas ang bakal.
• Chromium: nagpapabuti ng paglaban sa pagkasira, bumubuo ng hindi kinakalawang na bakal kapag lumampas ang nilalaman ng chromium sa 11%, nagpapabuti ng tigas at lakas.
• Molybdenum: nagdaragdag ng tigas at ductility sa mataas na temperatura, nagpapabuti ng paglaban sa kaagnasan, at nagpapahusay sa kahusayan ng heat treatment.
• Vanadium: nagpapalakas ng tigas, paglaban sa pagkasira at epekto, kinokontrol ang sukat ng butil upang mapabuti ang mga mekanikal na katangian.

Magbasa pa: Mga guhit ng mga pre-engineered na gusali ng bakal na sumisikat sa 2021

2. Klasipikasyon ng haluang bakal

Ang haluang bakal ay maaaring iklasipika batay sa nilalaman ng haluang elemento at sa mga nakatakdang praktikal na aplikasyon nito.

Klasipikasyon ayon sa nilalaman ng haluang bakal:

• Mababang haluang bakal: Ang uri ng bakal na ito ay naglalaman ng kabuuang nilalaman ng haluang elemento na mas mababa sa 5%. Ang mababang haluang bakal ay malawak na ginagamit sa iba't ibang industriya dahil sa balanseng pagganap at gastos sa produksyon. Mga karaniwang halimbawa ay: 20Cr, 30CrMo.
• Katamtamang haluang bakal: Naglalaman ng mga haluang elemento na mga 5% hanggang 10%. Kung ikukumpara sa mababang haluang bakal, ang katamtamang haluang bakal ay nag-aalok ng mas mataas na lakas at mas mahusay na paglaban sa pagkasira, na angkop para sa mga bahagi na nangangailangan ng mataas na kapasidad sa pagkarga at mahabang buhay ng serbisyo. Isang karaniwang halimbawa ay 40CrNiMo.
• Mataas na haluang bakal: Ang grupong ito ay naglalaman ng higit sa 10% na haluang elemento. Ang mga bakal na ito ay madalas na ginagamit sa malupit na kapaligiran o para sa mga aplikasyon na may mga espesyal na kinakailangan para sa paglaban sa kaagnasan at init. Ang mga hindi kinakalawang na bakal tulad ng mga grado 304 at 316 ay mga karaniwang kinatawan, dahil sa mataas na nilalaman ng chromium at nickel, na lubos na nagpapabuti sa paglaban sa oksidasyon.

Klasipikasyon ayon sa mga nakatakdang gamit:

• Structural alloy steel: Pangunahing ginagamit sa paggawa ng mga bahagi ng makina, mga beam, mga frame ng pabrika, at iba pang mga estruktura na may kapasidad sa pagkarga. Ang ganitong uri ng bakal ay dapat masigurado ang magandang ductility, mataas na lakas na mekanikal, at mahusay na kapasidad sa pagkarga. Mga halimbawa: 20Mn2, 40Cr.
• Tool alloy steel: Angkop para sa paggawa ng mga cutting tools, molds, kagamitan na nangangailangan ng mataas na tigas at pangmatagalang talas. Mga halimbawa: SKD11, SKH51.
• Heat-resistant alloy steel: Idinisenyo upang mapanatili ang mga katangiang mekanikal sa mataas na temperatura nang hindi deformed sa ilalim ng matinding kondisyon ng init. Ang mga karaniwang aplikasyon ay kinabibilangan ng mga bahagi ng pugon, turbine engines. Mga halimbawa: 304, 310S.
• Stainless steel: Isang mataas na haluang bakal na naglalaman ng higit sa 10.5% na chromium, na kilala sa mahusay na paglaban nito sa kaagnasan. Ang hindi kinakalawang na bakal ay malawakang ginagamit sa industriya ng pagkain, parmasyutiko, panloob na dekorasyon, at kemikal dahil sa mataas na aesthetic appeal nito.

3. Mga natatanging tampok ng haluang bakal

Mga katangiang mekanikal:

Isa sa mga pinaka-kilalang katangian ng haluang bakal ay ang superior na lakas ng mekanikal nito, lalo na pagkatapos dumaan sa mga proseso ng heat treatment tulad ng pag-quench at tempering. Ang haluang bakal ay nagpapakita ng mas mataas na tigas at kapasidad sa pagkarga kumpara sa carbon steel.

Heat resistance:

Ang haluang bakal ay maaaring mapanatili ang matatag na mga katangiang mekanikal sa mataas na temperatura, lumalampas sa 200°C. Upang makamit ang tampok na ito, ang haluang bakal ay hinahalo sa mga espesyal na elemento tulad ng molybdenum, vanadium, chromium sa mataas na konsentrasyon sa panahon ng produksyon.

Mga pisikal at kemikal na katangian:

Ang ilang mga uri ng hindi kinakalawang na haluang bakal ay nag-aalok ng pambihirang paglaban sa kaagnasan. Bilang karagdagan, ang haluang bakal ay nagpapakita ng matatag na thermal expansion kapag nagbabago ang temperatura. Depende sa tiyak na komposisyon ng haluang bakal, maaari rin itong mapabuti ang iba pang mga katangian tulad ng thermal conductivity, ductility, at machinability, atbp.

4. Mga pamantayang pagtatalaga ng haluang bakal

Ang haluang bakal ay ginagawa sa maraming iba't ibang mga grado, kaya ang mga sistema ng pagtatalaga ay iba-iba at nag-iiba sa bawat bansa o rehiyon.

Kahulugan ng mga titik at numero sa mga pagtatalaga ng haluang bakal:

• Unang numero: Ipinapakita ang nilalaman ng carbon, kadalasang isinusulat bilang porsyento na pinalalaki ng 100. Halimbawa, ang “20” sa “20C” ay tumutugma sa 0.2% carbon.
• Mga simbolo ng elemento: Kumakatawan sa mga pangunahing haluang elemento tulad ng Cr, Ni, Mo, atbp., kung minsan ay sinundan ng numero kung ang konsentrasyon ng elemento ay mataas.
• X o S: Madalas na matatagpuan sa mga hindi kinakalawang na bakal, ginagamit upang ipahiwatig ang mga bakal na may mataas na nilalaman ng chromium.

Narito ang ilang karaniwang sistema ng pagtatalaga ayon sa mga internasyonal na pamantayan:

Pagtatalaga ayon sa pamantayang Vietnamese

Ayon sa pamantayang Vietnamese, ang bakal ay pinangalanan batay sa pangunahing kemikal na komposisyon at nakatakdang gamit nito.

Mga halimbawa:

• 20Cr: Haluang bakal na may humigit-kumulang 0.2% carbon at karagdagang chromium (Cr).
• 40CrNiMo: Haluang bakal na may humigit-kumulang 0.4% carbon, pinagsama sa chromium (Cr), nickel (Ni), at molybdenum (Mo), karaniwang ginagamit para sa mga bahagi na nangangailangan ng mataas na lakas.

Pagtatalaga ayon sa Japanese Industrial Standard (JIS)

Sa sistemang JIS (Japan Industrial Standards), ang mga pagtatalaga ay kadalasang nagsisimula sa titik na “S” (Steel), na sinundan ng mga karakter na nagpapahiwatig ng aplikasyon o komposisyon ng haluang bakal.

Mga halimbawa:

• SCM440: Cr-Mo haluang bakal (chromium-molybdenum) na may humigit-kumulang 0.4% carbon.
• SKD11: Tool haluang bakal na naglalaman ng chromium, karaniwang ginagamit sa paggawa ng mga molds at cutting tool.

Pagtatalaga ayon sa pamantayang US (ASTM, AISI, SAE)

Ang mga organisasyon tulad ng ASTM, AISI, o SAE ay gumagamit ng numerong sistema upang iklasipika ang haluang bakal batay sa komposisyon ng haluang bakal at mga grupo ng bakal.

Mga halimbawa:

• 4140: Katamtamang haluang bakal na may humigit-kumulang 0.4% carbon, pinagsama sa chromium at molybdenum.
• 4340: Katamtamang haluang bakal na may humigit-kumulang 0.4% carbon, pinagsama sa chromium, nickel, at molybdenum.

Ang mga hindi kinakalawang na bakal ay mayroon ding mga natatanging code:

• 304: Karaniwang hindi kinakalawang na bakal na naglalaman ng chromium at nickel, na nag-aalok ng mahusay na paglaban sa kaagnasan.
• 316: Mas mataas na antas kaysa 304, na may karagdagang molybdenum para sa pinahusay na paglaban sa kaagnasan sa mga chloride o malupit na kapaligiran sa kemikal.

Pagtatalaga ayon sa pamantayang Europa (EN)

Ang sistema ng EN (European Norm) ay karaniwang gumagamit ng mga numero at kemikal na simbolo upang ilarawan ang komposisyon.

Mga halimbawa:

• 42CrMo4: Bakal na may mga 0.42% carbon, naglalaman ng chromium at molybdenum, madalas na ginagamit sa mga aplikasyon na may mataas na lakas.
• X5CrNi18-10: Hindi kinakalawang na bakal na naglalaman ng mga 18% chromium at 10% nickel, katumbas ng hindi kinakalawang na bakal 304.

Pagtatalaga ayon sa pamantayang Ruso (ГОСТ)

Sa pamantayang Ruso (GOST), ang mga pagtatalaga ay kadalasang gumagamit ng mga titik na Cyrillic na kumakatawan sa mga haluang elemento, na pinagsama sa mga numero na nag-uulat ng nilalaman ng carbon.

Mga halimbawa:

• 30ХГСА: Bakal na may humigit-kumulang 0.3% carbon, kasama ang chromium (Х), manganese (Г), at silicon (С).
• 12Х18Н10Т: Hindi kinakalawang na bakal na may 18% chromium (Х), 10% nickel (Н), at titanium (Т), ginagamit sa mga mataas na korosibong kapaligiran.

5. Mga aplikasyon ng haluang bakal sa industriya ng konstruksyon

Sa modernong konstruksyon, ang haluang bakal ay lalong ginagamit dahil sa mga superior na katangian ng mekanikal nito, tibay, at paglaban sa mga epekto ng kapaligiran. Dahil sa kakayahan nitong umangkop sa komposisyon ng haluang bakal, ang materyal na ito ay angkop para sa iba't ibang uri ng proyekto. Ilan sa mga karaniwang aplikasyon ay kinabibilangan ng:

• Mga high-strength istruktura ng bakal: Ang haluang bakal ay isang perpektong pagpipilian para sa mga proyekto na nangangailangan ng mataas na kapasidad sa pagkarga, pangmatagalang tibay, lalo na sa mga proyekto tulad ng mga tulay, matataas na gusali, mga estruktura (mga pabrika, warehouses, imbakan, atbp.) salamat sa mahusay na paglaban sa pagkasira, malakas na lakas na mekanikal, kakayahang tiisin ang mga salik ng kapaligiran tulad ng temperatura, halumigmig, o mga kemikal, atbp.
• Mga haligi at beam na may kapasidad sa pagkarga: Sa mga bahagi na nagdadala ng mabigat na karga tulad ng mga haligi, beam, at pundasyon, ang paggamit ng haluang bakal ay nagdadala ng makabuluhang benepisyo. Ang ganitong uri ng bakal ay hindi lamang nagbibigay ng mataas na kapasidad sa pagkarga kundi nag-aalok din ng epektibong paglaban sa kaagnasan.

Bilang karagdagan, ang haluang bakal ay malawak din na inilalapat sa maraming iba pang industriya tulad ng mechanical engineering, paggawa ng makina, automotive, aerospace, langis at gas, enerhiya, militar, paggawa ng barko, atbp.

6. Pagkakaiba ng haluang bakal at carbon steel

Sa industriya ng materyales, ang haluang bakal at carbon steel ay dalawang karaniwang uri ng bakal, ngunit nagkakaiba sila nang malaki sa komposisyon, mga katangian, at mga aplikasyon. Narito ang isang detalyadong talahanayan ng paghahambing upang matulungan kang madaling makilala ang mga ito:

Ang haluang bakal ay hindi lamang isang materyal na mataas ang aplikabilidad sa konstruksyon kundi pati na rin ay may mahalagang papel sa maraming iba pang industriya dahil sa tibay nito, paglaban sa kaagnasan, at masupirior na mga katangiang mekanikal. Kung naghahanap ka ng isang mataas na kalidad na solusyon sa estruktura ng bakal na nakakatugon sa mga internasyonal na pamantayan, BMB Steel ay isang pinagkakatiwalaang kasosyo upang samahan ka sa bawat proyekto.