Hàm lượng carbon và cơ tính của thép: Thang carbon

Thang nhìn tổng thể

Carbon band	Character	Typical uses
Rất thấp — dưới 0.10%	Mềm, cực kỳ dễ tạo hình, hàn mà không cần biện pháp phòng ngừa	Tấm dập sâu, băng, dây, đinh tán; thép không xen kẽ (IF) nằm ở đáy của dải này
Thấp — 0.10–0.25%	Ngựa thồ kết cấu có thể hàn: độ dẻo tốt, độ bền vừa phải, phản ứng hóa cứng hạn chế	Tiết diện và tấm kết cấu (lãnh thổ S235–S355), ống, chế tạo chung
Trung bình — 0.25–0.60%	Phản ứng mạnh với tôi và ram; dải máy móc	Trục, bánh răng, trục xe: C45/1045 ở khoảng 0.45%, 4140 ở khoảng 0.40%
Cao — 0.60–1.00%	Lò xo, bộ phận chịu mài mòn và lưỡi cắt; hàn trở thành một quy trình chuyên môn	Thép lò xo (khoảng 0.5–0.8%), thép đường ray, cáp thép, dao
Rất cao — trên 1.00%	Thể tích carbide tối đa và độ cứng khi tôi tối đa; giòn nếu không ram cẩn thận	Thép công cụ và khuôn (D2 mang khoảng 1.5%), giũa, vòng bi ở khoảng 1.0%

Carbon kiểm soát những gì

Trần độ cứng. Carbon đặt độ cứng tối đa mà một thép có thể đạt khi tôi hoàn toàn. Mối quan hệ dốc lúc đầu, sau đó bão hòa: một thép với khoảng 0.20% carbon đạt khoảng 45 HRC tối đa, trong khi một thép với khoảng 0.60% carbon có thể đạt giữa 60s HRC. Ngoài khoảng 0.6–0.8%, carbon bổ sung thêm carbide chống mài mòn thay vì độ cứng cao hơn.

Độ sâu hóa cứng là một câu hỏi khác. Độ cứng đó xuyên sâu đến mức nào — độ thấm tôi — được mua bằng manganese, chromium, molybdenum hoặc vết boron, không phải bằng carbon. Nhầm lẫn hai điều này là một lỗi quy cách cổ điển: một thép thường carbon cao vẫn có thể mềm đi vài milimét dưới bề mặt của một tiết diện dày.

Tính hàn đi theo hướng ngược lại. Khi carbon tăng, vùng ảnh hưởng nhiệt hóa cứng hơn và nứt dễ hơn. Ngành công nghiệp biểu thị điều này bằng đương lượng carbon, phổ biến nhất là công thức IIW CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Thép có CE thấp hàn tự do; khi CE leo lên trên khoảng 0.40–0.45, gia nhiệt trước, kiểm soát nhiệt lượng đưa vào và thực hành hydrogen thấp trở nên cần thiết — đó là lý do tại sao các mác kết cấu giới hạn carbon tốt trong dải thấp.

Độ dai và độ dẻo giảm đều đặn khi leo lên thang: độ giãn dài và năng lượng va đập ở một độ bền cho trước cao nhất trong các dải carbon thấp, và thép carbon cao kiếm được độ cứng của chúng bằng độ giòn mà quá trình ram sau đó phải mua lại.

Chọn một bậc

Quy tắc làm việc là mua không nhiều carbon hơn mức ứng dụng tiêu tốn. Các kết cấu hàn giữ ở mức thấp; các bộ phận sẽ được tôi xuyên và ram sống trong dải trung bình; chỉ các bộ phận được trả bằng tuổi thọ mài mòn hoặc lưỡi — lò xo, đường ray, công cụ — mới biện minh cho các bậc cao và chi phí chế tạo của chúng. Tên mác thường lén đưa đáp án vào: trong các ký hiệu như C45, 1045 hoặc S45C, con số là carbon danh nghĩa tính theo phần trăm phần trăm.