Углеродистые стали
Сплав железа с углеродом
Углеродистая сталь является металлическим сплавом, который образуется в результате комбинации железа и углерода. Обычно сталь считается углеродистой, когда суммарное содержание других легирующих элементов не превышает определенного количества процентов. Обычно, например, максимальное содержание марганца не превышает 1,6 %, кремния – 0,6 % и меди – 0,4 %. Если сталь содержит более высокое количество других элементов, таких как никель, хром или ванадии, то она уже считается легированной сталью.
Производители стали добавляют углерод к железу, чтобы сделать структуру сплава более твердой, а получаемую сталь более прочной. Углерод является самым дешевым легирующим элементом в стали и, изменяя его содержание, можно в значительной степени управлять свойствами стали. Обычно углеродистые стали классифицируют как низкоуглеродистые, среднеуглеродистые, высокоуглеродистые и высокопрочные углеродистые (ледебуритные) стали.
Низкоуглеродистая сталь
Стали с очень низким содержанием углерода – от 0,05 до 0,3 % – называются низкоуглеродистыми сталями. Они похожи на железо, так как очень мягкие и пластичные, что затрудняет их механическую обработку резанием. Их применяют в виде листов, лент, проволоки. Низкоуглеродистые стали дешевле других сталей, но их свойства нельзя изменять с помощью термической обработки.
Среднеуглеродистая сталь
Увеличение содержания углерода делает углеродистые стали тверже и прочнее, но при этом снижается их свариваемость и пластичность, что делает сталь более хрупкой. Производители стали добавляют также к углероду небольшие количества других легирующих элементов для улучшения свойств стали, например, вязкие свойства.
Среднеуглеродистые стали имеют содержание углерода от 0,3 до 0,6 %. Их легче механически обрабатывать. В некоторые стали для улучшения обрабатываемости дополнительно добавляют кремний и марганец. Эти стали еще остаются относительно дешевыми и их применяют, в том числе, для таких ответственных изделий, как трубы и рельсы.
Высокоуглеродистая сталь
Высокоуглеродистые стали очень трудно сваривать, так как они содержат от 0,6 до 1,0 % углерода. Они также имеют большое содержание марганца, который добавляют для повышения закаливаемости стали. Эти стали легко упрочняются термической обработкой. Они имеют высокую прочность и применяются для изготовления инструментов, режущих лезвий, пружин и высокопрочной проволоки.
Ледебуритная сталь
Ледебуритные стали содержат углерод от 1,25 до 2,0 %. Их не подвергают холодной обработке, так как они очень хрупкие. Ледебуритные стали применяют для изготовления деталей, требующих очень высокой твердости, такие как лезвия, режущий инструмент и большие изделия. Ледебуритные стали очень чувствительны к термической обработке, обладают хорошей обрабатываемостью резанием и имеют очень высокую износостойкость.
