Co to jest czarna stal węglowa?
Stal jest stopem lub mieszaniną żelaza z węglem i niewielkimi ilościami innych metali. Czyste żelazo można topić i kształtować, ale zwykle jest miękkie. Dodanie węgla wzmocni metal, a większość stali węglowych zawiera od jednego do dwóch procent węgla. Czarna stal węglowa powstaje podczas procesu produkcyjnego, gdy wysokie temperatury tworzą cienką warstwę utlenionego żelaza na zewnętrznej powierzchni.
Węgiel wiąże się chemicznie z żelazem w stopach stali, tworząc znacznie twardszy materiał niż czyste żelazo. Wraz ze wzrostem zawartości węgla materiał staje się twardszy, ale bardziej kruchy lub podatny na pękanie pod wpływem obciążenia lub obciążenia. Stal zawierająca węgiel w ilości powyżej 2% jest uważana za żeliwo; można to wykorzystać do rur i materiałów niestrukturalnych, ale uważa się je za zbyt kruche w przypadku stali konstrukcyjnej.
Żelazo łatwo reaguje z tlenem w powietrzu, tworząc tlenek żelaza lub rdzę, co spowoduje uszkodzenie części, dlatego często jest powlekany, aby zapobiec rdzy powierzchniowej. Jedną z zalet czarnej stali węglowej jest naturalna właściwość antykorozyjna powłoki z czarnego tlenku żelaza, ponieważ tlenek ten działa jak bariera zatrzymująca tlen z żelaza poniżej. Cienka warstwa tlenku powstaje w wysokich temperaturach, tworząc trwałą warstwę nie wymagającą dalszej obróbki ani powlekania.
Do zastosowań, w których ochrona antykorozyjna ma kluczowe znaczenie, stal węglowa może być malowana lub ocynkowana. Stal jest ocynkowana poprzez przemycie kwasem, a następnie zanurzenie stali w kąpieli stopionego cynku. Cynk tworzy warstwę na zewnątrz stali i najpierw koroduje pod wpływem powietrza lub wilgoci. Cynkowanie poprawi żywotność części stalowych, ale nie jest stosowane w przypadku czarnej stali węglowej, ponieważ warstwa tlenkowa już chroni stal.
Czarna stal węglowa jest często stosowana do rur gazowych lub wodnych, ponieważ ma niski koszt i może być spawana za pomocą zwykłych metod. Niektóre rurociągi naftowe na duże odległości stosowały rury ze stali czarnej, ponieważ rurę można podłączyć na polu i nie rdzewieje szybko. Czarną stal węglową można stosować w warunkach klimatycznych lub gruntowych, które mogą przyspieszyć korozję, ale może być wymagana dodatkowa ochrona, taka jak anody. Anody to zakopane pręty wykonane z cynku, które najpierw korodują po podłączeniu do stalowej rury.
Naczynia kuchenne można nazwać czarną stalą, ale ciemny kolor jest produktem obróbki oleju zwanej przyprawą, a nie produkcją. Stal węglowa jest często powlekana olejem, aby zapobiec rdzewieniu, a stalowe naczynia kuchenne można oliwić i podgrzewać w celu wchłonięcia cząsteczek oleju. Stal ciemnieje i zyskuje pewne właściwości zapobiegające rdzewieniu, ale przyprawa jest tymczasową powłoką i musi być okresowo powtarzana.