Что такое углеродистая сталь?

Что такое углеродистая сталь?

Углеродистая сталь — это разновидность стали, в которой углерод является основным легирующим элементом, добавляемым к железу. Помимо углерода, она может также содержать такие элементы, как марганец, кремний, фосфор и сера. Содержание углерода существенно влияет на свойства стали, поэтому сталь и получила название углеродистая.

Хотя чистое железо с незначительным содержанием углерода (менее 0,02%) слишком мягкое для практического использования, добавление углерода повышает его твердость и прочность. Углеродистая сталь использует это свойство, предлагая различные уровни содержания углерода для производства стали с желаемыми характеристиками.

Применение углеродистой стали

Углеродистая сталь используется в многочисленных конструкциях, компонентах машин и повседневных предметах. Ее механические свойства зависят от содержания углерода и в значительной степени зависят от термической обработки. Таким образом, углеродистая сталь легко адаптируется и находит применение в различных секторах. Она стандартизирована на основе содержания углерода, предполагаемого использования, прочности и состава и часто выбирается вместо легированной стали из-за ее экономической эффективности.

Характеристики углеродистой стали

Сталь с содержанием углерода от 0,02% до 2,14% классифицируется как углеродистая сталь. С увеличением содержания углерода увеличиваются твердость и прочность на разрыв, но материал становится более хрупким и менее пластичным, что снижает его ударную вязкость и обрабатываемость.

Регулировка содержания углерода и применение термической обработки, такой как отжиг, нормализация, закалка и отпуск, могут изменить эти свойства. Другие элементы в углеродистой стали, такие как кремний, марганец, фосфор и сера, влияют на ее общие характеристики. Например, кремний повышает прочность на разрыв, а марганец улучшает ударную вязкость.

Типы углеродистой стали

Углеродистая сталь может быть классифицирована следующим образом:

1. Классификация по содержанию углерода

В зависимости от содержания углерода углеродистая сталь делится на низкоуглеродистую (от 0,02% до 0,25%), среднеуглеродистую (от 0,25% до 0,6%) и высокоуглеродистую (от 0,6% до 2,14%). Низко- и среднеуглеродистую сталь часто называют обычной сталью из-за ее широкого применения.

2. Классификация по твердости

Углеродистая сталь подразделяется на мягкую и твердую в зависимости от твердости. Мягкая сталь обычно содержит от 0,18% до 0,3% углерода, в то время как твердая сталь содержит от 0,3% до 1,0% углерода.

Существуют более тонкие различия, такие как мягкая сталь (до 0,12%), полумягкая и полутвердая сталь (от 0,2% до 0,45%) и очень твердая сталь (от 0,8% до 1,7%). Ключевое различие между мягкой и твердой сталью заключается в их реакции на процессы закалки.

3. Классификация по стандартному названию

Стандарты для углеродистой стали классифицируют ее на основе состава, механических свойств и названий. Вот некоторые примеры:

• Холоднокатаный стальной лист (материал SPC): обычно содержит менее 0,1% углерода, подходит для применений с небольшой нагрузкой.
• Общая конструкционная прокатная сталь (материал SS): обычно используется для конструкционных и машинных деталей. SS400 — известная марка.
• Углеродистая сталь для использования в конструкциях машин (материал S-C): тверже и прочнее, чем сталь SS, подходит для зубчатых передач и подшипников. Примеры включают S45C и S50C.
• Углеродистая инструментальная сталь (SK): имеет более высокую твердость и прочность, чем сталь S-C, но теряет твердость при высоких температурах. Идеально подходит для ручных инструментов.