Hiilipitoisuus ja teräksen ominaisuudet: hiilitikkaat

Tikkaat yhdellä silmäyksellä

Hiilikaista	Luonne	Tyypilliset käyttötarkoitukset
Erittäin matala — alle 0.10%	Pehmeä, erittäin muovattava, hitsautuu ilman varotoimia	Syvävedetty ohutlevy, nauha, lanka, niitit; väliainevapaa-teräkset (IF) istuvat tämän kaistan pohjalla
Matala — 0.10–0.25%	Hitsattava rakennetyöjuhta: hyvä sitkeys, vaatimaton lujuus, rajallinen karkaisuvaste	Rakenneprofiilit ja -levy (S235–S355 alue), putki, yleinen valmistus
Keski — 0.25–0.60%	Vastaa voimakkaasti sammutukseen ja päästöön; konekaista	Akselit, hammaspyörät, akselitapit: C45/1045 noin 0.45%, 4140 noin 0.40%
Korkea — 0.60–1.00%	Jouset, kulutusosat ja leikkuusärmät; hitsauksesta tulee asiantuntijamenettely	Jousiteräkset (karkeasti 0.5–0.8%), kiskoteräkset, vaijeriköysi, veitset
Erittäin korkea — yli 1.00%	Suurin karbidimäärä ja sammutettu kovuus; hauras ilman huolellista päästöä	Työkalu- ja meistiteräkset (D2 kantaa noin 1.5%), viilat, laakerirenkaat noin 1.0%

Mitä hiili ohjaa

Kovuuskatto. Hiili asettaa enimmäiskovuuden, jonka teräs voi saavuttaa täysin sammutettuna. Suhde on aluksi jyrkkä, sitten saturoituu: noin 0.20% hiiltä sisältävä teräs saavuttaa parhaimmillaan karkeasti 45 HRC, kun taas noin 0.60% hiiltä sisältävä voi saavuttaa kuudenkymmenen puolivälin HRC. Karkeasti yli 0.6–0.8% ylimääräinen hiili lisää kulumista kestäviä karbideja korkeamman kovuuden sijaan.

Karkaisusyvyys on eri kysymys. Kuinka syvälle tämä kovuus tunkeutuu — karkenevuus — ostetaan mangaanilla, kromilla, molybdeenilla tai boorin jäljillä, ei hiilellä. Näiden kahden sekoittaminen on klassinen spesifikaatiovirhe: runsashiilinen tavallinen teräs voi silti pehmetä muutama millimetri paksun poikkileikkauksen pinnan alapuolella.

Hitsattavuus kulkee toiseen suuntaan. Hiilen noustessa lämpövaikutusvyöhyke karhenee enemmän ja halkeilee helpommin. Teollisuus ilmaisee tämän hiiliekvivalentilla, yleisimmin IIW-kaavalla CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Matala-CE-teräkset hitsautuvat vapaasti; kun CE nousee karkeasti yli 0.40–0.45, esilämmitys, valvottu lämmöntuonti ja vähävetykäytäntö tulevat tarpeellisiksi — minkä vuoksi rakennelajit kattavat hiilen hyvin matalan kaistan sisällä.

Sitkeys ja muovattavuus laskevat tasaisesti tikkaita ylös: venymä ja iskuenergia annetulla lujuudella ovat korkeimmat niukkahiilisissä kaistoissa, ja runsashiiliset teräkset ansaitsevat kovuutensa hauraudella, jonka päästön täytyy sitten ostaa takaisin.

Portaan valitseminen

Työsääntö on ostaa enintään niin paljon hiiltä kuin sovellus kuluttaa. Hitsatut rakenteet pysyvät matalina; läpikarkaistavat ja päästettävät osat elävät keskikaistalla; vain kulumisessa tai särmän iässä maksettavat osat — jouset, kiskot, työkalut — oikeuttavat korkeat portaat ja niiden valmistuskustannukset. Lajien nimet usein salakuljettavat vastauksen sisään: merkinnöissä kuten C45, 1045 tai S45C luku on nimellinen hiili prosentin sadasosissa.