Сталь – это сплав или смесь железа с углеродом и небольшими количествами других металлов. Чистое железо можно расплавить и придать ему форму, но оно обычно мягкое. Добавление углерода укрепит металл, а большинство углеродистых сталей содержат от одного до двух процентов углерода. Черная углеродистая сталь создается в процессе производства, когда высокие температуры создают тонкий слой окисленного железа на внешней поверхности. поверхность.
Углерод химически связывается с железом в стальных сплавах, создавая более твердый материал, чем чистое железо. По мере увеличения содержания углерода материал становится более твердым, но более хрупким или склонным к разрушению под нагрузкой или нагрузкой. Сталь, содержащая углерод в количестве более 2%, считается чугуном; его можно использовать для труб и неконструкционных материалов, но он считается слишком хрупким для конструкционной стали.
Железо легко реагирует с кислородом в воздухе, создавая окись железа или ржавчина, которые могут привести к выходу деталей из строя , поэтому его часто покрывают для предотвращения поверхностной ржавчины. Одним из преимуществ черной углеродистой стали является естественное антикоррозионное свойство черного оксида железа, поскольку оксид действует в качестве барьера для удержания кислорода от железа ниже. Тонкий оксидный слой создается при высоких температурах, образуя прочный слой, не требующий дополнительной обработки или покрытия.
Для применений, где защита от коррозии имеет решающее значение, углеродистая сталь может быть окрашена или оцинкована. Сталь оцинковывают, промывая ее кислотой, а затем погружая сталь в ванну с расплавленным цинком. Цинк образует слой на внешней стороне стали и сначала подвергается коррозии при воздействии воздуха или влаги. Гальванизация увеличивает срок службы стальных деталей, но не используется для черной углеродистой стали, поскольку оксидный слой уже защищает сталь.
Черная углеродистая сталь часто используется для газовых или водопроводных труб, потому что она имеет низкую стоимость и может быть сварена обычными методами. В некоторых магистральных нефтепроводах используются трубы из черной углеродистой стали, потому что труба может быть подсоединена в полевых условиях и не будет быстро ржаветь. Эту сталь можно использовать в климатических или грунтовых условиях, которые могут ускорить коррозию, но может потребоваться дополнительная защита, например, аноды. Аноды — это заглубленные стержни из цинка, которые первыми подвергаются коррозии при соединении со стальной трубой.
Посуду можно назвать черной сталью, но темный цвет является результатом обработки маслом, называемой приправой, а не производственным процессом. Углеродистая сталь часто покрывается маслом для предотвращения ржавчины, а стальную посуду можно смазывать маслом и нагревать, чтобы поглотить молекулы масла. Сталь потемнеет и приобретет некоторые антикоррозийные свойства, но обработка приправами является временным покрытием и должна периодически повторяться.