ปริมาณคาร์บอนและสมบัติของเหล็ก: บันไดคาร์บอน

บันไดโดยสังเขป

ช่วงคาร์บอน	ลักษณะ	การใช้งานโดยทั่วไป
ต่ำมาก — ต่ำกว่า 0.10%	อ่อน ขึ้นรูปได้ดีอย่างยิ่ง เชื่อมได้โดยไม่ต้องระวังเป็นพิเศษ	แผ่นดึงลึก แถบ ลวด หมุดย้ำ; เหล็กปลอดธาตุแทรก (IF) อยู่ด้านล่างสุดของช่วงนี้
ต่ำ — 0.10–0.25%	กำลังหลักของงานโครงสร้างที่เชื่อมได้: ความเหนียวดี ความแข็งแรงปานกลาง การตอบสนองต่อการชุบแข็งจำกัด	หน้าตัดโครงสร้างและแผ่น (กลุ่ม S235–S355) ท่อ งานผลิตทั่วไป
ปานกลาง — 0.25–0.60%	ตอบสนองอย่างแข็งแกร่งต่อการชุบแข็งและการอบคืนตัว; ช่วงของเครื่องจักร	เพลา เกียร์ เพลารถ: C45/1045 ที่ประมาณ 0.45%, 4140 ที่ประมาณ 0.40%
สูง — 0.60–1.00%	สปริง ชิ้นส่วนทนการสึกหรอ และคมตัด; การเชื่อมกลายเป็นขั้นตอนเฉพาะทาง	เหล็กสปริง (ประมาณ 0.5–0.8%) เหล็กราง ลวดสลิง มีด
สูงมาก — มากกว่า 1.00%	ปริมาตรคาร์ไบด์สูงสุดและความแข็งหลังชุบสูงสุด; เปราะหากไม่อบคืนตัวอย่างระมัดระวัง	เหล็กเครื่องมือและเหล็กแม่พิมพ์ (D2 มีประมาณ 1.5%) ตะไบ ร่องลูกปืนที่ประมาณ 1.0%

คาร์บอนควบคุมอะไร

เพดานความแข็ง คาร์บอนกำหนดความแข็งสูงสุดที่เหล็กบรรลุได้เมื่อชุบแข็งเต็มที่ ความสัมพันธ์ชันในช่วงแรก จากนั้นอิ่มตัว: เหล็กที่มีคาร์บอนประมาณ 0.20% บรรลุได้สูงสุดประมาณ 45 HRC ในขณะที่เหล็กที่มีคาร์บอนประมาณ 0.60% สามารถบรรลุถึงช่วงกลาง 60s HRC นอกเหนือจากประมาณ 0.6–0.8% คาร์บอนส่วนเกินจะเพิ่มคาร์ไบด์ต้านทานการสึกหรอมากกว่าความแข็งที่สูงขึ้น

ความลึกของการชุบแข็งเป็นคำถามที่ต่างออกไป ความแข็งนั้นทะลุ ลึก เพียงใด — ความสามารถในการชุบแข็ง — ซื้อได้ด้วยแมงกานีส โครเมียม โมลิบดีนัม หรือโบรอนในปริมาณเล็กน้อย ไม่ใช่ด้วยคาร์บอน การสับสนระหว่างสองสิ่งนี้เป็นข้อผิดพลาดในการกำหนดข้อกำหนดแบบคลาสสิก: เหล็กธรรมดาคาร์บอนสูงอาจยังคงอ่อนตัวลงไม่กี่มิลลิเมตรใต้พื้นผิวของหน้าตัดหนา

ความสามารถในการเชื่อมเป็นไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อคาร์บอนเพิ่มขึ้น บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะแข็งมากขึ้นและแตกร้าวง่ายขึ้น อุตสาหกรรมแสดงสิ่งนี้ด้วย คาร์บอนเทียบเท่า โดยทั่วไปคือสูตร IIW CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 เหล็กที่มี CE ต่ำเชื่อมได้อย่างอิสระ; เมื่อ CE ไต่เหนือประมาณ 0.40–0.45 การอุ่นก่อน การควบคุมความร้อนเข้า และแนวปฏิบัติไฮโดรเจนต่ำกลายเป็นสิ่งจำเป็น — ซึ่งเป็นเหตุผลที่เกรดโครงสร้างจำกัดคาร์บอนไว้ภายในช่วงต่ำอย่างดี

ความเหนียวและความเหนียวดึงลดลง อย่างต่อเนื่องเมื่อไต่บันไดขึ้น: การยืดตัวและพลังงานกระแทกที่ความแข็งแรงหนึ่ง ๆ จะสูงสุดในช่วงคาร์บอนต่ำ และเหล็กคาร์บอนสูงแลกความแข็งด้วยความเปราะที่การอบคืนตัวต้องซื้อกลับมา

การเลือกขั้นบันได

กฎการทำงานคือซื้อคาร์บอนไม่เกินที่การใช้งานใช้จ่าย โครงสร้างเชื่อมคงอยู่ระดับต่ำ; ชิ้นส่วนที่จะชุบแข็งทะลุและอบคืนตัวอยู่ในช่วงปานกลาง; เฉพาะชิ้นส่วนที่จ่ายด้วยอายุการสึกหรอหรืออายุคมตัด — สปริง ราง เครื่องมือ — เท่านั้นที่คุ้มกับขั้นสูงและต้นทุนการผลิตของมัน ชื่อเกรดมักแอบบอกคำตอบไว้: ในชื่อ เช่น C45, 1045 หรือ S45C ตัวเลขคือคาร์บอนระบุในหน่วยร้อยละของร้อยละ