Углеродистая сталь

Виды углеродистой стали

Типичными составами углерода являются:

• Мягкая (низкоуглеродистая) сталь: содержание углерода примерно от 0,05% до 0,25% с содержанием марганца до 0,4% (например, сталь AISI 1018). Менее прочная, но дешевая и легко поддается формовке; твердость поверхности может быть увеличена за счет науглероживания.
• Среднеуглеродистая сталь: содержание углерода примерно от 0,14% до 0,84% с содержанием марганца от 0,60 до 1,65% (например, сталь AISI 1040). Сбалансированная пластичность и прочность, обладает хорошей износостойкостью; используется для крупных деталей, поковок и деталей автомобилей.
• Высокоуглеродистая сталь: содержание углерода примерно от 0,59% до 0,65% при содержании марганца от 0,30 до 0,90%. Очень прочная, используется для изготовления пружин и высокопрочной проволоки.
• Очень высокоуглеродистая сталь: содержание углерода примерно от 0,96% до 2,1%, специально обработанная для получения специфических атомных и молекулярных микроструктур.

Сталь можно подвергать термообработке, что позволяет изготавливать детали в легко поддающемся ковке мягком состоянии. При наличии достаточного количества углерода сплав может быть закален для повышения прочности, износостойкости и сопротивления удару. Стали часто деформируются методами холодной обработки, которая представляет собой придание металлу формы путем деформации при низкой равновесной или метастабильной температуре.

Металлургия

Мягкая сталь является наиболее распространенным видом стали, поскольку ее цена относительно невысока, а свойства материала приемлемы для многих областей применения. Мягкая сталь имеет низкое содержание углерода (до 0,3%) и поэтому не является ни чрезвычайно хрупкой, ни вязкой. При нагревании она становится пластичной, поэтому ее можно ковать. Она также часто используется в тех случаях, когда необходимо сформировать большое количество стали, например, в качестве конструкционной стали. Плотность этого металла составляет 7861,093 кг/м³ (0,284 фунта на дюйм), а предел прочности при растяжении - максимум 500 МПа (72500 фунтов на кв. дюйм).

Углеродистые стали, которые могут успешно пройти термообработку, имеют содержание углерода в диапазоне от 0,30% до 1,70% по весу. Следы примесей различных других элементов могут оказывать значительное влияние на качество получаемой стали. Следовые количества серы делают сталь "красноломкой", что является дефектом: сталь становится хрупкой и рассыпчатой. Низколегированная углеродистая сталь, например, марки A36, содержит около 0,05% серы и плавится при температуре 1426-1538 °C (2600-2800 °F). Для повышения прокаливаемости низкоуглеродистых сталей часто добавляют марганец. Эти добавки превращают материал в низколегированную сталь по некоторым определениям, но определение углеродистой стали, данное AISI, допускает до 1,65% марганца по весу.

Закаленная сталь обычно относится к закаленной или закаленной и отпущенной стали.

Серебряная сталь, или высокоуглеродистая блестящая сталь, получила свое название по внешнему виду, обусловленному высоким содержанием углерода. Это очень высокоуглеродистая сталь, или ее можно рассматривать как одну из лучших высокоуглеродистых сталей. Она определяется в соответствии со стандартами спецификации стали BS-1407. Это инструментальная сталь с содержанием углерода 1%, которая может быть отшлифована до точных допусков. Обычно диапазон содержания углерода составляет минимум 1,10%, но может достигать и 1,20%. Она также содержит микроэлементы 0,35% Mn (диапазон 0,30%-0,40%), 0,40% Cr (диапазон 0,4%-0,5%), 0,30% Si (диапазон 0,1%-0,3%), а также иногда серу (максимум 0,035%) и фосфор (максимум 0,035%). Серебряная сталь иногда используется для изготовления прямых бритв благодаря своей способности создавать и удерживать микротонкую кромку.

Термическая обработка

Целью термической обработки простой углеродистой стали является изменение механических свойств стали, обычно пластичности, твердости, предела текучести и ударной вязкости.

Фазовая диаграмма железо-углерод, показывающая температурные и углеродные диапазоны для определенных видов термообработки.