Как влияет содержание углерода на свойства стали

Это сплав из железа (до 99%) и углерода (до 2%) без легирующих добавок. Содержанием углерода регулируются свойства стали, главными из которых является твердость и прочность.

Почему же в этот вид стали добавляется именно углерод? Он находится в стали в виде карбида железа и при содержании от 1,2% повышает твердость, прочность и упругость металла, но при этом уменьшается вязкость и способность сваривания. Чем выше доля углерода, тем более выявлены эти характеристики.

Различают:

• Конструкционные (обычные, где свойства регулируются содержанием углерода);
• Инструментальные стали, содержащие до 1% магния.

Содержание углерода в стали регулируется на этапе плавки металла. Для этого используются три технологии производства:

• Мартеновский способ;
• Кислородно-конвертерный;
• Электротермический.

Достоинства и недостатки

Плюсы углеродистых сталей:

• Прочные;
• Твердые, но одновременно упругие;
• Долговечные;
• Хорошо поддаются обработке;
• Доступные по цене.

Вместе с тем нужно отметить, что углеродистая сталь плохо прокаливается и не теплостойкая.

Характеристика видов стали по содержанию углерода

Чем выше в металле процент карбида железа, тем он прочнее, долговечнее, но труднее в обработке. Поэтому под разные нужды в тяжелой промышленности производится три вида стали:

• Низкоуглеродистые, с долей карбида менее 0,25%. Пластичная, легко поддающаяся деформации сталь.
• Среднеуглеродистые, с долей 0,3-0,6%. Сталь со средним показателем прочности.
• Высокоуглеродистые, с долей 0,6-2%. Очень прочные, требуют особой температуры сварки (не ниже 225 градусов).

Виды стали по степени раскисления

Кроме металла и карбида железа углеродистая сталь может содержать марганец, серу, фосфор, кремний, а так же оксид железа. Чем меньше кислорода и других примесей в металле, тем он прочнее и стабильнее.

• Спокойные стали почти не содержат оксида. После плавления у них однородная структура.
• Полуспокойные стали при переплавке раскисляются, поэтому структура неравномерная.
• Кипящие стали содержат больше всего примесей.

Сферы применения

Низкоуглеродистая сталь широко используется для изготовления:

• Уголков;
• Двутавровых балок;
• Прутов;
• Листов;
• Кругов;
• Квадратов и других видов металлопроката.

Средне- и высокоуглеродистая сталь используется для изготовления:

• Коленчатых валов;
• Зубчатых механизмов;
• Рессор;
• Пружин и других деталей и механизмов.