Углеродистая сталь это: Углеродистая сталь – свойства и сферы применения

alexxlab | 26.08.2023 | 0 | Разное

Углеродистая сталь – марки, свойства, ГОСТы

Углеродистая сталь — это сталь с содержанием углерода от 0,05 до 2,1 процента по весу.

Признаки углеродистой стали

• Минимальное содержание хрома, кобальта, молибдена, никеля, ниобия, титана, вольфрама, ванадия, циркония или любого другого элемента, добавляемого для получения желаемого эффекта легирования
• Минимальное содержание меди не превышает 0,40%
• или максимальное содержание, указанное для любого из следующих элементов, не превышает указанных процентов: марганец 1,65%; кремний 0,60%; медь 0,60%.

Термин углеродистая сталь может также использоваться в отношении стали, которая не является нержавеющей сталью. В этом случае углеродистая сталь может включать легированные стали. Высокоуглеродистая сталь имеет множество различных применений, таких как фрезерные станки, режущие инструменты (например, зубила) и высокопрочная проволока. Для этих применений требуется гораздо более тонкая микроструктура, что повышает вязкость.

Высокоуглеродистая сталь является популярным металлом для изготовления ножей благодаря высокому содержанию углерода, что позволяет лезвию лучше удерживать кромку. Чтобы извлечь максимальную пользу из этого вида стали, очень важно правильно провести ее термообработку. Температурные ограничения нужно учитывать при любой механической обработке углеродистой стали, в том числе при лезрной резке.

Вид стали	Максимальная температура ковки	Температура плавления
1.5% carbon	1049	1140
1.1% carbon	1082	1171
0.9% carbon	1121	1221
0.5% carbon	1249	1349
0.2% carbon	1321	1471

Классификация углеродистой стали

Низкоуглеродистая сталь	Содержание углерода от 0,05 до 0,15% (обычная углеродистая сталь).
Среднеуглеродистая сталь	Примерно 0,3-0,5% содержание углерода. Баланс пластичности и прочности, хорошая износостойкость. Используется для крупных деталей, поковок и автомобильных компонентов.
Высокоуглеродистая сталь	Приблизительно 0,6-1,0% содержания углерода. Очень прочная, используется для изготовления пружин, кромочных инструментов и высокопрочной проволоки.
Сверхвысокоуглеродистая сталь	Приблизительно 1,25-2,0% содержания углерода. Стали, которые могут быть закалены до высокой твердости. Используется для специальных целей, таких как (не промышленного назначения) ножи, оси и пуансоны. Большинство сталей с содержанием углерода более 2,5% изготавливаются методом порошковой металлургии.

Эта сталь при увеличении процентного содержания углерода сталь способна становиться тверже и прочнее в результате термообработки, однако она становится менее пластичной. Независимо от термической обработки, более высокое содержание углерода снижает свариваемость. В углеродистых сталях повышенное содержание углерода снижает температуру плавления.

Мягкая или низкоуглеродистая сталь

Мягкая сталь (железо, содержащее небольшой процент углерода, прочное и жесткое, но плохо поддающееся закалке), также известная как простая углеродистая сталь и низкоуглеродистая сталь, в настоящее время является наиболее распространенной формой стали, поскольку ее цена относительно низка, а свойства материала весьма приемлемы для многих областей применения. Мягкая сталь содержит примерно 0,05-0,30% углерода, что делает ее ковкой и пластичной. Мягкая сталь имеет относительно низкую прочность на разрыв, но она легко формуется. Поверхностная твердость может быть увеличена с помощью науглероживания.

В областях применения, где используются большие поперечные сечения для минимизации прогиба, разрушение по текучести не представляет риска, поэтому низкоуглеродистые стали являются лучшим выбором, например, в качестве конструкционной стали. Плотность низкоуглеродистой стали составляет примерно 7,85 г/см3 (7850 кг/м3), а модуль Юнга — 200 ГПа.

У низкоуглеродистых сталей наблюдается биение точки текучести, когда материал имеет две точки текучести.

Первый предел текучести (или верхний предел текучести) выше второго, а после верхнего предела текучести текучесть резко снижается. Если низкоуглеродистая сталь напряжена только до некоторой точки между верхним и нижним пределом текучести, то на поверхности образуются полосы Людера.

Низкоуглеродистые стали содержат меньше углерода, чем другие стали, и легче поддаются холодной деформации, что облегчает их обработку. Типичные области применения низкоуглеродистой стали — детали автомобилей, трубы, строительство и пищевые банки.

Высокопрочная низкоуглеродная сталь

Высокопрочные стали — это низкоуглеродистые стали или стали, находящиеся в нижней части среднеуглеродистого диапазона, в которые добавлены дополнительные легирующие ингредиенты для повышения прочности, износостойкости или, в частности, прочности на разрыв. К таким легирующим компонентам относятся хром, молибден, кремний, марганец, никель и ванадий. Содержание таких примесей, как фосфор и сера, ограничено.

Высокоуглеродистые стали

Углеродистые стали, которые могут успешно пройти термообработку, имеют содержание углерода в диапазоне 0,30-1,70% по весу. Следы примесей различных других элементов могут существенно повлиять на качество получаемой стали. В частности, следовые количества серы делают сталь красноломкой, то есть хрупкой и рассыпчатой при рабочих температурах. Низколегированная углеродистая сталь, например, марки А36, содержит около 0,05% серы и плавится при температуре 1 426-1 538 °C.

Для повышения прокаливаемости низкоуглеродистых сталей часто добавляют марганец. Эти добавки превращают материал в низколегированную сталь по некоторым стандартам, но большинство из них допускает до 1,65% марганца по весу.

Существует два типа высокоуглеродистых сталей — это высокоуглеродистая сталь и сверхвысокоуглеродистая сталь.

Причина ограниченного использования высокоуглеродистой стали заключается в том, что она обладает крайне низкой пластичностью и свариваемостью, а также более высокой стоимостью производства. Наиболее подходящими областями применения высокоуглеродистой стали является ее использование в пружинной промышленности, сельскохозяйственной промышленности, а также в производстве широкого спектра высокопрочной проволоки.

Термическая обработка углеродистой стали

Целью термической обработки углеродистой стали является изменение её механических свойств — обычно пластичности, твердости, предела текучести или сопротивления удару. При этом, что электро и теплопроводность изменяются незначительно. Как и при большинстве методов упрочнения стали, модуль Юнга (упругость) остается неизменным.

При любой обработке стали пластичность обменивается на повышенную прочность и наоборот. Железо имеет более высокую растворимость углерода в аустенитной фазе, поэтому все виды термической обработки, кроме сфероидизации и технологического отжига, начинаются с нагрева стали до температуры, при которой может существовать аустенитная фаза. Затем сталь закаливают (отводят тепло) с умеренной или низкой скоростью, позволяя углероду диффундировать из аустенита, образуя карбид железа (цементит) и оставляя феррит, или с высокой скоростью, задерживая углерод внутри железа, образуя мартенсит. Скорость охлаждения стали до эвтектоидной температуры (около 727 °C) влияет на скорость диффузии углерода из аустенита и образования цементита.

Основные виды термической оработки углеродистой стали

Сфероидизация

Сфероидит образуется при нагревании углеродистой стали до температуры примерно 700 °C в течение более 30 часов. Сфероидит может образовываться при более низких температурах, но время, необходимое для этого, резко возрастает, поскольку это процесс, контролируемый диффузией.

В результате образуется структура из стержней или сфер цементита внутри первичной структуры (феррита или перлита, в зависимости от того, на какой стороне эвтектоида вы находитесь). Цель — смягчить высокоуглеродистые стали и придать им большую пластичность. Это самая мягкая и пластичная форма стали.

Полный отжиг

Углеродистая сталь нагревается примерно до 400 °C в течение 1 часа. За это время происходит превращение всего феррита в аустенит (хотя цементит все еще может существовать, если содержание углерода выше эвтектоидного). Затем сталь необходимо медленно охладить, в пределах 20 °C в час. Обычно это просто печное охлаждение, при котором печь выключается, а сталь остается внутри. В результате образуется крупнозернистая перлитная структура. Полностью отожженная сталь — мягкая и пластичная, без внутренних напряжений, что часто необходимо для экономичного формования. Только сфероидизированная сталь более мягкая и пластичная.

Технологический отжиг

Процесс, используемый для снятия напряжения в холоднодеформированной углеродистой стали с содержанием менее 0,3% C. Сталь обычно нагревают до 550-650 °C в течение 1 часа, но иногда температура может достигать 700 °C.

Изотермический отжиг

Это процесс, при котором гипоэвтектоидная сталь нагревается выше верхней критической температуры. Эта температура поддерживается в течение некоторого времени, затем снижается до температуры ниже нижней критической температуры и снова поддерживается. Затем сталь охлаждается до комнатной температуры. Этот метод устраняет любой температурный градиент.

Нормализация

Углеродистую сталь нагревают примерно до 550 °C в течение 1 часа. Это обеспечивает полное превращение стали в аустенит. Затем сталь охлаждается воздухом, скорость охлаждения составляет примерно 38 °C в минуту. В результате получается мелкозернистая перлитная структура и более однородная структура. Нормализованная сталь имеет более высокую прочность, чем отожженная. Она обладает относительно высокой прочностью и твердостью.

Закалка

Углеродистая сталь, содержащая не менее 0,4 масс. % С, нагревается до нормализующих температур, а затем быстро охлаждается (закаливается) в воде, рассоле или масле до критической температуры. Критическая температура зависит от содержания углерода, но, как правило, она снижается по мере увеличения содержания углерода.

В результате образуется мартенситная структура. Форма стали, которая обладает сверхнасыщенным содержанием углерода в деформированной кубической кристаллической структуре, правильно называемой тетрагональной, с большим внутренним напряжением. Таким образом, закаленная сталь является чрезвычайно твердой, но хрупкой, обычно слишком хрупкой для практических целей. Эти внутренние напряжения могут вызвать трещины напряжения на поверхности. Закаленная сталь примерно в три раза тверже (в четыре раза при большем содержании углерода), чем нормализованная сталь.

Мартемперинг

Мартенсинг не является закалкой. Это форма изотермической термообработки, применяемая после первоначальной закалки, обычно в ванне с расплавленной солью, при температуре чуть выше «температуры начала мартенсита». При этой температуре снимаются остаточные напряжения в материале, и из сохранившегося аустенита может образоваться бейнит, который не успел превратиться ни во что другое. В промышленности этот процесс используется для контроля пластичности и твердости материала. При более длительном закаливании пластичность увеличивается при минимальной потере прочности. Cталь выдерживают в этом растворе до тех пор, пока внутренняя и внешняя температуры детали не сравняются. Затем сталь охлаждают с умеренной скоростью, чтобы градиент температур был минимальным.

Этот процесс не только уменьшает внутренние напряжения и трещины под напряжением, но и повышает ударную вязкость.

Отпуск

Это наиболее часто встречающаяся термическая обработка, поскольку конечные свойства могут быть точно определены температурой и временем отпуска. Отпуск включает в себя повторный нагрев закаленной стали до температуры ниже эвтектоидной температуры и последующее охлаждение. Повышенная температура позволяет образоваться очень небольшому количеству сфероидита, который восстанавливает пластичность, но снижает твердость. Фактические температуры и время тщательно подбираются для каждого состава.

Аустемперинг

Процесс аустемперирования аналогичен мартенситному, за исключением того, что закалка прерывается и сталь выдерживается в ванне с расплавленной солью при температуре от 205 до 540 °C, а затем охлаждается с умеренной скоростью. В результате в стали, называемой бейнитом, образуется ациклическая микроструктура, которая обладает большой прочностью (но меньшей, чем мартенсит), большей пластичностью, более высокой ударной вязкостью и меньшей деформацией, чем мартенситная сталь. Недостатком аустемперирования является то, что его можно использовать только для нескольких листов стали, и для него требуется специальная соляная ванна.

Закалка корпуса

Процессы закалки закаливают только внешнюю часть стальной детали, создавая твердую, износостойкую кожу («корпус»), но сохраняя прочную и вязкую внутреннюю часть.

Углеродистые стали плохо поддаются закалке, то есть их нельзя закаливать на толстых участках. Легированные стали обладают лучшей прокаливаемостью, поэтому они могут подвергаться сквозной закалке и не требуют закалки корпуса. Это свойство углеродистой стали может быть полезным, поскольку придает поверхности хорошие характеристики износа, но оставляет сердцевину гибкой и амортизирующей.

Разница между чугуном и углеродистой сталью

Чугун и углеродистая сталь имеют содержание углерода, что делает их похожими. Но содержание углерода в обоих продуктах железа разное.

Научная викторина

Проверьте свои знания по темам, связанным с наукой

1 / 10

Какой из газов не называют парниковым газом?

Метан

Оксид азота

Углекислый газ

водород

2 / 10

Первым звеном во всех пищевых цепях является-

Травоядные

плотоядные

Зеленые растения

Все вышеперечисленное

3 / 10

Перманганат калия используется для очистки питьевой воды, т. к.

это стерилизующее средство

растворяет примеси воды

это восстановитель

это окислитель

4 / 10

Какая из перечисленных желез находится во рту человека?

Надпочечник

Гипофиз

Половые

слюнный

5 / 10

Что такое PH H₂O?

6 / 10

После химической реакции свойства продуктов __________.

То же, что и свойства реагентов

Отличие от свойств реагентов

Сочетание свойств реагентов

7 / 10

Химическая реакция с выделением энергии называется:

эндотермический

экзотермический

8 / 10

Назовите металл, который легко режется простым ножом?

Соль

Вести

Оловянирование

ртутный

9 / 10

Газированная вода содержит

Углекислота

Серная кислота

Углекислый газ

Азотная кислота

10 / 10

Воздушные шары наполнены

азот

гелий

кислород

аргон

ваш счет

Различное содержание углерода в обоих этих материалах придает им отличительные черты и явно вносит контраст между материалами.

Высокий процент содержания углерода в чугуне делает его хрупким, тогда как низкий процент содержания углерода в углеродистой стали не снижает их пластичности. 

Основные выводы

1. Чугун содержит больше углерода, чем углеродистая сталь, что делает его хрупким и менее податливым.
2. Углеродистая сталь получается в результате дальнейшей обработки чугуна, что снижает содержание углерода и примесей.
3. Углеродистая сталь имеет более широкий спектр применения благодаря большей прочности и долговечности.

Чугун против углеродистой стали

Чугун является промежуточным продуктом черной металлургии. Его получают путем плавки железной руды с коксом и известняком в доменной печи. Это также хрупкий и высокоуглеродистый материал. Углеродистая сталь представляет собой сплав железа и углерода с содержанием углерода обычно в пределах от 0.2% до 2.1%.

Хотите сохранить эту статью на потом? Нажмите на сердечко в правом нижнем углу, чтобы сохранить в свой собственный блок статей!

Чугун является одной из первых стадий производства стали. В нем содержится большое количество углерода, что связано с отсутствием очистки, которая может быть достигнута только другими методами.

Чугун в чистом виде называется сталью (чистота по содержанию углерода). Исторически из него делали кованое железо, которое при последующей очистке можно было превратить в сталь.

Углеродистая сталь имеет около 2 процентов содержания углерода при измерении по весу. Он также может содержать другие металлы, такие как никель, вольфрам или любой другой металл, который добавляется к нему для эффекта легирования.

Термин углеродистая сталь может также означать стали, которые не подпадают под категорию чистой стали. Он используется для изготовления различных вещей, таких как машины, инструменты для резки и т. д.

Сравнительная таблица

Параметры сравнения	Чугун	Углеродистая сталь
Содержание углерода	Содержит большое количество углерода, до 5%.	Содержит небольшое количество углерода, до 2%.
тягучесть	Он не пластичен.	Он пластичен и может быть вытянут в провода.
Применение	Он имеет очень ограниченное использование.	Он имеет разнообразное использование.
Стадии чистоты	Это начальная фаза чистоты железа.	Он находится на продвинутой стадии с точки зрения чистоты.
свариваемость	Его нельзя сваривать из-за очень высокого содержания углерода.	Он более поддается сварке по сравнению с чугуном.

Что такое Чугун?

Чугун, также называемый горячим металлом, в расплавленном виде производится с целью хранения металла. После того, как его переносят в ковш в расплавленном виде, его охлаждают и превращают в болванки, которые можно использовать позже или продать.

 Чугун также используется для производства серого чугуна путем изменения содержания углерода и добавления некоторого количества стального лома и т. Д. Некоторое количество чугуна можно превратить в чугун с пластичностью, которая достигается за счет снижения содержания углерода.

Чугун может быть полезен для разбавления содержания других элементов в ковкий чугун так же.

Чугун не производился до тех пор, пока в Европе не наступил средневековый период.

Раньше была популярна плавка, и люди делали кованое железо методом прямого восстановления.

Название «чугун» было получено потому, что традиционная форма форм была такой, что полученный твердый чугун напоминал большое количество поросят.

 Он сделан с намерением повторного использования, так как он становится простым в обращении и удобным в использовании.

Независимо от примесей, попадающих в передельный чугун в процессе производства, он оказывается полезным благодаря удобству обращения.

Использование чугуна восходит к 256 г. до н.э. и ранее в Азии.

Что такое углеродистая сталь?

В зависимости от содержания углерода углеродистые стали можно разделить на различные формы. Но в целом их можно разделить на две категории, а именно на мягкую углеродистую сталь и сталь с высокой прочностью на растяжение.

Прочность стали на растяжение обратно пропорциональна количеству содержащегося в ней углерода. Таким образом, легко понять, что высокопрочные стали будут иметь меньшее количество углерода.

Изменение содержания углерода может привести к различиям в таких свойствах, как пластичность, пластичность, свариваемость и т. д.

Мягкоуглеродистая сталь имеет очень низкое содержание углерода в диапазоне от 0.5% до 0.25%. По данным AISI (Американского института чугуна и стали), содержание углерода в разных углеродистых сталях различается, и для каждого типа определен определенный диапазон.

Например, высокоуглеродистая сталь может иметь содержание углерода от 0.6% до 1%.

Это сверхвысокоуглеродистая сталь с максимальным содержанием углерода. Содержание углерода достигает 2 процентов. 

Содержание углерода является определяющим фактором, определяющим предел текучести любой углеродистой стали. Химические свойства таких сталей можно изменить термической обработкой.

Углеродистые стали, которые могут подвергаться высокой термической обработке, имеют содержание углерода от 0.3 до 1.7%. Другие материалы, присутствующие в стали, также определяют прочность стали.

Их свойства пластичности, ковкости, свариваемости и т. д. во многом зависят от всего технологического процесса, а не только от содержания углерода.

Основные различия между чугуном и углеродистой сталью

1. Чугун и углеродистая сталь отличаются друг от друга содержанием углерода. Чугун имеет более высокое содержание углерода, чем углеродистая сталь.
2. Чугун используется для хранения или продажи металла, тогда как углеродистая сталь используется для изготовления проволоки и других предметов.
3.  Углеродистая сталь более ковкая, чем чугун, из-за меньшего содержания углерода в ней.
4. Чугун нельзя сваривать, тогда как углеродистые стали обладают свойством свариваемости. 
5. Чугун и углеродистая сталь также различаются по своей пластичности, чугун менее пластичен по сравнению с углеродистой сталью.

Рекомендации

1. https://www.jstage.jst.go.jp/article/isijinternational/47/1/47_1_53/_article/-char/ja/
2. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s12649-013-9223-1.pdf
3. https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=rsdbs92yGs4C&oi=fnd&pg=PP7&dq=Difference+Between+Pig+Iron+and+carbon+steels&ots=-PIF83b5cs&sig=YHu2ta04UzGOQkDT_Xovq7HXdqs
4. https://www.researchgate.net/profile/Tariq-Islam-6/publication/332772564_Classification_and_Application_of_Plain_Carbon_Steels/links/605afd73a6fdccbfea00ada5/Classification-and-Application-of-Plain-Carbon-Steels.pdf

Один запрос?

Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️

Пиюш Ядав

Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.

углеродистая сталь | Бергсен Металс

Посмотреть онлайн-каталог

Углеродистая сталь

представляет собой металлический сплав, содержащий углерод и железо. Доступны четыре марки углеродистой стали, каждая из которых характеризуется соотношением углерода, присутствующего в сплаве. Клиенты могут выбирать между низко-, средне-, высоко- и сверхвысокоуглеродистой сталью в зависимости от особенностей их применения.

В чем разница между углеродистой и нержавеющей сталью?

Марки и свойства углеродистой стали

Выбор правильной марки углеродистой стали часто имеет решающее значение для успеха проекта. Тем не менее, выбор правильного класса требует понимания доступных типов и их индивидуальных характеристик.

Ниже мы описали некоторые распространенные марки углеродистой стали и их свойства, чтобы облегчить процесс принятия решений нашими клиентами.

Прежде чем выбрать конкретную марку стали для своего применения, специалисты отрасли должны решить, какой тип стали использовать. Двумя наиболее распространенными типами стали, используемыми в промышленности, являются углеродистая сталь и нержавеющая сталь, обе из которых обладают различными характеристиками, которые делают их подходящими для различных вариантов использования. В таблице 1 ниже показаны некоторые различия между двумя стальными сплавами.

Углеродистая сталь	Нержавеющая сталь
Углерод – основной легирующий элемент (2,1%) Содержание углерода обеспечивает большую прочность и пластичность, а также более низкую температуру плавления Повышенная теплопроводность Тусклая, матовая поверхность Подходит для изготовления, производства и структурных компонентов	Хром является ключевым легирующим элементом (10,5%) Благодаря содержанию хрома обеспечивается превосходная стойкость к коррозии и окрашиванию Более низкая теплопроводность Блестящая отделка (может иметь зеркальную отделку с достаточно высоким содержанием хрома) Подходит для потребительских и декоративных товаров

4140 Сталь

Узнайте больше о 4140 Холоднообработанная отожженная сталь 9Сталь 0003

4140 представляет собой низколегированную сталь, которая содержит хром, марганец и молибден. Этот сплав широко считается одним из наиболее универсальных вариантов, когда речь идет об углеродистой стали, и обычно используется для промышленных поковок, таких как нефтегазовый сектор. Он легко поддается механической обработке и обладает исключительной прочностью, пластичностью и прокаливаемостью.

1018

Узнайте больше о холоднотянутой стали C1018

Сталь 1018 представляет собой низкоуглеродистый стальной сплав, демонстрирующий превосходную свариваемость и обрабатываемость. Подобно стали 4140, она обычно используется для изготовления кованых деталей машин и компонентов валов (например, валов двигателей, гидравлических систем и насосов). Как правило, этот сплав не подвергается закалке или отпуску, так как большинство этих обработок неэффективны.

12L14

Сталь 12L14 содержит 97,91–98,7 % железа и 0,15–0,35 % свинца. Добавление свинца приводит к большей обрабатываемости, а также к снижению прочности. Типичные области применения этой стали включают компоненты самолетов, такие как посадочные болты, крепежные детали, втулки и валы.

1215

Хотя сталь 1215 не так доступна по цене, как другие марки углеродистой стали, она обеспечивает более высокую эффективность и скорость обработки, что приводит к снижению производственных затрат. Добавки фосфора и серы в материал придают стальному сплаву превосходные свойства ломкости стружки.

1144 Сталь (Stressproof®)

Сталь Stressproof® 1144 — это запатентованный стальной сплав, производимый Niagara LaSalle. Он превосходит многочисленные отраслевые стандарты качества и обладает рядом преимущественных характеристик, в том числе:

• Устойчивость к усталости и нагрузкам
• Превосходная обрабатываемость
• Минимальное искривление и искажение
• Естественная прочность без термической обработки
• Превосходное качество поверхности

Этот сплав используется в широком спектре промышленных применений, в том числе для изготовления компонентов машин, таких как оправки, втулки шестерен, шестерни, стержни, валы и втулки.

Сталь 1045 (точеная, шлифованная и полированная)

Узнайте больше о холоднотянутом стальном прутке 1045

Сталь 1045 представляет собой среднеуглеродистый стальной сплав, обладающий большей прочностью, чем сталь 1018, благодаря более высокому содержанию углерода. Этот сплав в основном используется для изделий, требующих исключительной прочности, таких как детали машин (например, болты, шестерни, шестерни и валы). Сталь

1045 часто подвергается токарной обработке для создания точеных, шлифованных и полированных валов. Этот процесс, в отличие от холодного волочения, сводит к минимуму риск коробления или деформации из-за внутренних напряжений. Хотя этот сплав демонстрирует плохую свариваемость, он хорошо поддается термообработке.

Области применения углеродистой стали

Углеродистая сталь находит применение в различных отраслях промышленности в различных деталях и компонентах, в том числе для:

• Зданий и мостов
• Оси
• Шестерни
• Валы
• Рельсы
• Трубопроводы
• Муфты
• Автомобили
• Холодильники
• Стиральные машины

Свяжитесь с Bergsen Metals для получения информации о ваших потребностях в углеродистой стали

Компания Bergsen Metals предлагает широкий ассортимент материалов из сплавов углеродистой стали, включая 1018, 12L14, 1215, 1144 и 1045, практически для любого применения. Если вы ищете поставщика углеродистой стали для своего следующего проекта, свяжитесь с нами или запросите предложение сегодня.

Request Quote

Соответствие стандартам ASTM
Американское общество по испытаниям и материалам, или ASTM, является международной организацией, которая разрабатывает и распространяет технические стандарты для широкого спектра продуктов, материалов, услуг и систем. Они работают на основе консенсуса больших групп участников по всему миру. Хотя ASTM не применяет свои стандарты, США приняли их для различных правил. Вся наша продукция из углеродистой стали соответствует стандартам ASTM, что означает соответствие государственным постановлениям. Химикаты марок 1010-1215 соответствуют требованиям ASTM-A-108, наша углеродистая сталь с пониженным напряжением и устойчивостью к нагрузкам соответствует требованиям ASTMA-311 класса B, а наша износостойкая углеродистая сталь соответствует требованиям ASTM-A-108, 9.0003

Углеродистая сталь: Полное руководство – 4 основных типа, свойства и области применения

 

Углеродистая сталь представляет собой сплав железа и углерода с содержанием углерода до 2,1 мас. %. В отличие от других видов стали, углеродистая сталь не имеет минимального требования к другим легирующим элементам, но часто содержит марганец. Максимально допустимое содержание других элементов в углеродистой стали составляет 1,65 мас. % для марганца, 0,6 мас. % для кремния и 0,6 мас. % для меди.

Процесс производства углеродистой стали:

Изображение kjpargeter на Freepik

Углеродистая сталь является широко используемым материалом, который необходим во многих отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам, включая высокую прочность, хорошую пластичность и отличную обрабатываемость. Производство углеродистой стали может осуществляться с использованием различных методов, но одним из наиболее распространенных способов ее производства является использование первичной стали.

Первичная сталь производится путем смешивания железной руды, кокса и извести в доменной печи. Процесс начинается с дробления железной руды на мелкие кусочки и смешивания ее с коксом и известняком. Кокс используется в качестве топлива и сгорает в печи, выделяя тепло, необходимое для протекания процесса. Известняк действует как флюс и помогает удалять примеси из железной руды в процессе плавки.

После того, как материалы попадают в доменную печь, они нагреваются до температуры около 1650°C. При таких высоких температурах кокс вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием монооксида углерода. Затем этот монооксид углерода вступает в реакцию с железной рудой, превращая ее в расплавленное железо. Расплавленное железо затем обогащают углеродом из горящего кокса для получения расплавленной стали, которая обычно содержит около 4 мас.% углерода.

Для производства углеродистой стали с желаемым содержанием углерода расплавленная сталь подвергается процессу, называемому обезуглероживанием. Во время обезуглероживания в расплав вводится кислород, который окисляет углерод в стали и производит монооксид углерода и диоксид углерода. Это снижает содержание углерода в стали до требуемой величины, обычно менее 2 мас. %.

В целом производство первичной стали является важным процессом, который позволяет производить высококачественную углеродистую сталь с широким спектром свойств, что делает ее универсальным материалом, используемым во многих отраслях промышленности.

Типы углеродистой стали и их свойства

Углеродистая сталь представляет собой универсальный и широко используемый материал, который бывает различных типов, каждый из которых обладает своими уникальными свойствами. Некоторые из наиболее распространенных типов углеродистой стали включают:

1. Низкоуглеродистая сталь : также известная как мягкая сталь, этот тип углеродистой стали содержит небольшое количество углерода (до 0,3%), ее легко формовать и сваривать. Он обычно используется для структурных применений, таких как здания и мосты.
2. Среднеуглеродистая сталь : Среднеуглеродистая сталь с содержанием углерода от 0,3% до 0,6% прочнее низкоуглеродистой стали, но при этом легко обрабатывается и сваривается. Он часто используется для шестерен, осей и других деталей машин.
3. Высокоуглеродистая сталь : этот тип углеродистой стали содержит от 0,6% до 1,4% углерода, что делает ее прочной и твердой, но менее пластичной и трудной для сварки. Он обычно используется для режущих инструментов, ножей и пружин.
4. Сверхвысокоуглеродистая сталь : С содержанием углерода более 1,4% сверхвысокоуглеродистая сталь чрезвычайно прочна и тверда, но также хрупка и с ней трудно работать. Он используется в приложениях, требующих чрезвычайной твердости, таких как сверла и пильные полотна.

Понимание свойств каждого типа углеродистой стали важно для выбора правильного материала для конкретного применения.

	Примеры	Содержание углерода (мас.%)	Микроструктура	Свойства
Низкоуглеродистая сталь	АИСИ 304, АСТМ А815, АИСИ 316L	< 0,25	Феррит, перлит	Низкая твердость, высокая пластичность, ударная вязкость, обрабатываемость и свариваемость
Среднеуглеродистая сталь	АИСИ 409, АСТМ А29, СКМ435	0,25 – 0,60	Мартенсит	Низкая прокаливаемость, средняя прочность, пластичность и ударная вязкость
Высокоуглеродистая сталь	AISI 440C, EN 10088-3	0,60 – 1,25	Перлит	Высокая твердость, прочность, низкая пластичность
Сверхвысокоуглеродистая сталь	AISI 1095, AISI 1080, W1	0,9 – 1,4	Феррит, перлит	Высокая твердость, прочность, ударная вязкость, удержание кромки, обрабатываемость, свариваемость

Низкоуглеродистая сталь

 

Изображение fanjianhua на Freepik

Низкоуглеродистая сталь является наиболее часто используемой формой углеродистой стали из-за ее доступности и универсальности. Эти стали обычно содержат менее 0,25 мас.% углерода и не могут подвергаться термообработке с образованием мартенсита. Вместо этого их укрепляют холодной обработкой или добавлением других элементов.

Углеродистые стали, как правило, мягкие и имеют низкую прочность, но обладают высокой пластичностью, что делает их превосходными для механической обработки, сварки и других применений, где важна формуемость.

Высокопрочные низколегированные (HSLA) стали представляют собой разновидность низкоуглеродистой стали, которая содержит небольшие количества других элементов, таких как медь, никель, ванадий и молибден. Эти элементы, которые могут составлять до 10 мас.% содержания стали, способствуют повышению прочности и твердости материала при сохранении пластичности.

Стали HSLA часто подвергаются термообработке для достижения высокой прочности и большей устойчивости к коррозии, чем простые низкоуглеродистые стали. Они легко формуются и поддаются механической обработке, что делает их идеальными для использования в ряде отраслей, включая строительство, автомобилестроение и аэрокосмическую промышленность.

 

Среднеуглеродистая сталь

 

Среднеуглеродистая сталь содержит от 0,25 до 0,60 мас.% углерода и от 0,60 до 1,65 мас.% марганца. Добавление марганца повышает прочность и прокаливаемость стали. Термическая обработка, включающая аустенизацию с последующей закалкой и отпуском, может улучшить механические свойства среднеуглеродистых сталей, придав им мартенситную микроструктуру.

Однако термическая обработка может выполняться только на тонких срезах стали. Для улучшения способности среднеуглеродистой стали к термической обработке и закалке могут быть добавлены дополнительные легирующие элементы, такие как хром, молибден и никель.

Закаленные стали со средним содержанием углерода обладают большей прочностью, чем стали с низким содержанием углерода, но это достигается за счет пластичности и ударной вязкости. Среднеуглеродистые стали часто используются в приложениях, требующих баланса прочности и пластичности, таких как валы, шестерни и оси в автомобильной и машиностроительной промышленности. Понимание свойств среднеуглеродистой стали важно при выборе правильного материала для конкретного применения.

 

Высокоуглеродистая сталь

 

Высокоуглеродистая сталь содержит от 0,60 до 1,25 мас.% углерода и от 0,30 до 0,90 мас.% марганца. Это самая твердая и жесткая из углеродистых сталей, но имеет самую низкую пластичность. Из-за высокого содержания углерода высокоуглеродистая сталь обычно подвергается закалке и отпуску, что делает ее очень износостойкой.

Инструментальные и штамповые стали представляют собой особые типы высокоуглеродистых сталей, которые используются в тех случаях, когда решающее значение имеют высокая износостойкость и ударная вязкость. Эти стали содержат дополнительные легирующие элементы, такие как хром, ванадий, молибден и вольфрам, которые способствуют образованию карбидных соединений, таких как карбид вольфрама (WC). В результате получается очень твердая и износостойкая сталь, которая хорошо подходит для режущих инструментов, штампов и пресс-форм.

Несмотря на превосходную износостойкость, высокоуглеродистые стали имеют ограниченное применение в областях, где важны ударная вязкость и пластичность. Хрупкость этих сталей делает их склонными к разрушению и разрушению при определенных условиях. Как и в случае со всеми другими сталями, выбор подходящей высокоуглеродистой стали для данного применения требует тщательного рассмотрения желаемых свойств и условий эксплуатации.

 

Сверхвысокоуглеродистая сталь

Сверхвысокоуглеродистая сталь — это тип стали, который содержит очень высокий процент углерода, обычно от 1,25% до 2,0%. Высокое содержание углерода придает стали исключительную твердость и износостойкость, что делает ее идеальной для использования в режущих инструментах, ножах и других устройствах, требующих остроты и долговечности. Сверхвысокоуглеродистая сталь также обладает высокой прочностью, что делает ее подходящей для применений, требующих высокого уровня прочности и долговечности.

Одной из ключевых характеристик сверхвысокоуглеродистой стали является ее твердость. Обладая твердостью обычно выше 60 HRC, сверхвысокоуглеродистая сталь является одним из самых твердых доступных материалов. Это делает его идеальным для использования в режущих инструментах и ​​других областях, где важны твердость и износостойкость. Однако эта высокая твердость также делает сверхвысокоуглеродистую сталь более хрупкой и менее пластичной, чем другие типы стали, что может затруднить работу с ней.

Еще одной важной характеристикой сверхвысокоуглеродистой стали является ее износостойкость. Сверхвысокоуглеродистая сталь обладает отличной износостойкостью, что делает ее подходящей для применений, связанных с высоким уровнем абразивного износа или ударов. Это делает его отличным выбором для использования в деталях машин, шестернях и других промышленных применениях, где важна износостойкость. Однако важно отметить, что сверхвысокоуглеродистая сталь может подходить не для всех применений, особенно для тех, которые требуют высокого уровня пластичности или обрабатываемости.

 

Применение углеродистой стали

 

Низкоуглеродистая сталь

 

Низкоуглеродистая сталь широко используется в различных областях благодаря своей пластичности, ударной вязкости и доступности. Некоторые распространенные применения низкоуглеродистой стали включают:

1. Строительство : Низкоуглеродистая сталь часто используется в строительной отрасли для изготовления конструктивных элементов, таких как балки, колонны и фермы.
2. Автомобильная промышленность : используется для изготовления кузовов автомобилей, шасси и других компонентов благодаря своей высокой прочности и пластичности.
3. Трубы : Низкоуглеродистая сталь используется для изготовления труб различного назначения, включая водоснабжение, транспортировку газа и нефтепроводы.
4. Мебель : Он также используется для производства мебели из-за его прочности и долговечности.
5. Бытовая техника : Низкоуглеродистая сталь используется в производстве различных бытовых приборов, таких как стиральные машины, холодильники и посудомоечные машины.
6. Производство : Он используется в производстве широкого спектра продуктов, включая инструменты, машины и оборудование, благодаря его превосходной обрабатываемости и свариваемости.

В целом, низкоуглеродистая сталь является универсальным материалом, который используется во многих областях благодаря сочетанию прочности, долговечности и доступности.

Среднеуглеродистая сталь

 

Среднеуглеродистая сталь обладает хорошей прочностью и ударной вязкостью и часто используется там, где требуется высокая прочность и износостойкость. Некоторые распространенные области применения среднеуглеродистой стали включают:

1. Автомобильная промышленность : Среднеуглеродистая сталь используется для изготовления таких деталей, как шестерни, коленчатые валы и оси благодаря ее высокой прочности и износостойкости.
2. Машины : Используется в производстве компонентов машин и оборудования, таких как валы, муфты и звездочки.
3. Строительство : Среднеуглеродистая сталь используется при строительстве мостов, зданий и других сооружений благодаря своей прочности и долговечности.
4. Железная дорога рельсы : Используется для изготовления железнодорожных путей и других компонентов рельсов благодаря своей износостойкости и прочности.
5. Инструменты : Среднеуглеродистая сталь используется для изготовления различных типов режущих инструментов, включая ножи, пильные полотна и сверла, благодаря ее твердости и ударной вязкости.
6. Пружины : Он также используется для изготовления пружин и других компонентов, требующих высокой прочности и ударной вязкости.

В целом, среднеуглеродистая сталь представляет собой универсальный материал, который используется во многих областях, где требуется высокая прочность, износостойкость и ударная вязкость.

Высокоуглеродистая сталь

 

Некоторые распространенные области применения высокоуглеродистой стали включают:

1. Режущие инструменты : Высокоуглеродистая сталь используется для изготовления режущих инструментов, таких как ножи, пилы и сверла, благодаря своей твердости и износостойкости.
2. Пружины : Используется для изготовления пружин и других компонентов, требующих высокой прочности и долговечности, например, в автомобильных подвесках.
3. Automotive : Высокоуглеродистая сталь используется в производстве различных автомобильных компонентов, таких как коленчатые валы, оси и шестерни.
4. Рельсы : Используется для изготовления железнодорожных путей и других компонентов рельсов благодаря своей высокой прочности и износостойкости.
5. Проволочные канаты : Высокоуглеродистая сталь используется для изготовления проволочных канатов и других тросов, требующих высокой прочности и долговечности.
6. Строительство : Используется в строительстве, например, для арматурных стержней и тросов для мостов и высотных зданий.

В целом, высокоуглеродистая сталь представляет собой специальный материал, который используется в тех случаях, когда важны высокая прочность, твердость и износостойкость. Он не так широко используется, как низко- или среднеуглеродистая сталь, из-за его хрупкости и сложности в обработке, но он необходим для конкретных применений, где необходимы его уникальные свойства.

 

Сверхвысокоуглеродистая сталь

Сверхвысокоуглеродистая сталь в основном используется в тех случаях, когда требуются высокие уровни твердости, износостойкости и прочности. Некоторые распространенные применения сверхвысокоуглеродистой стали включают:

1. Режущие инструменты : Сверхвысокоуглеродистая сталь обычно используется для изготовления режущих инструментов, таких как ножи, пилы и сверла. Его высокая твердость и износостойкость делают его подходящим для резки и сверления, требующих остроты и долговечности.
2. Детали промышленных машин : Сверхвысокоуглеродистая сталь часто используется для изготовления деталей машин, таких как шестерни, подшипники и валы. Его высокая прочность и износостойкость делают его идеальным для использования в промышленных условиях, где детали подвергаются высоким уровням нагрузки и износа.
3. Автомобильные детали : Сверхвысокоуглеродистая сталь также может использоваться для изготовления автомобильных деталей, таких как пружины и компоненты подвески. Его высокая прочность и ударная вязкость делают его подходящим для таких применений, где ключевыми факторами являются долговечность и надежность.
4. Горное оборудование : Сверхвысокоуглеродистая сталь часто используется в горнодобывающем оборудовании, таком как сверла и режущие инструменты. Его высокая твердость и износостойкость делают его идеальным для использования в суровых условиях горнодобывающей промышленности, где оборудование подвергается сильному истиранию и ударам.
5. Музыкальные инструменты : Сверхвысокоуглеродистая сталь иногда используется в производстве музыкальных инструментов, таких как гитары и тарелки. Его высокая плотность и уникальные акустические свойства делают его хорошо подходящим для тех применений, где важны тон и резонанс.

В целом сверхвысокоуглеродистая сталь является универсальным материалом, который хорошо подходит для широкого спектра применений, где важны твердость, износостойкость и прочность. Его уникальные свойства делают его ценным материалом во многих промышленных и производственных условиях.

 

Свойства различных марок углеродистой стали

 

Тип

Название AISI/ASTM

Содержание углерода (мас. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Винторезные станки Вопросы и ответы Карусельные станки Советы мастера Станок 1М63 Токарные станки Фрезерные станки Разное