Karbonstål



All kunnskapen som mennesket har samlet i århundrer om Karbonstål er nå tilgjengelig på internett, og vi har samlet og bestilt den for deg på en mest mulig tilgjengelig måte. Vi vil at du skal kunne få tilgang til alt relatert til Karbonstål som du vil vite raskt og effektivt; at opplevelsen din er hyggelig og at du føler at du virkelig har funnet informasjonen om Karbonstål som du lette etter.

For å nå våre mål har vi gjort en innsats for ikke bare å få den mest oppdaterte, forståelige og sannferdige informasjonen om Karbonstål, men vi har også passet på at utformingen, lesbarheten, lastehastigheten og brukervennligheten til siden være så hyggelig som mulig, slik at du på denne måten kan fokusere på det essensielle, kjenne til all data og informasjon som er tilgjengelig om Karbonstål, uten å måtte bekymre deg for noe annet, vi har allerede tatt hånd om det for deg. Vi håper vi har oppnådd vårt formål og at du har funnet informasjonen du ønsket om Karbonstål. Så vi ønsker deg velkommen og oppfordrer deg til å fortsette å nyte opplevelsen av å bruke scientiano.com.

Karbonstål er et stål med karboninnhold fra omtrent 0,05 opp til 2,1 vektprosent. Definisjonen av karbonstål fra American Iron and Steel Institute (AISI) sier:

  • ingen minimumsinnhold er spesifisert eller påkrevd for at krom , kobolt , molybden , nikkel , niob , titan , wolfram , vanadium , zirkonium eller annet element skal tilsettes for å oppnå ønsket legeringseffekt;
  • det angitte minimumet for kobber ikke overstiger 0,40 prosent;
  • eller det maksimale innholdet som er angitt for noen av de følgende elementene, ikke overstiger prosentandelen: mangan 1,65 prosent; 0,60 prosent silisium ; kobber 0,60 prosent.

Begrepet karbonstål kan også brukes om stål som ikke er rustfritt stål ; i denne bruken kan karbonstål inkludere legert stål . Høykarbonstål har mange forskjellige bruksområder, for eksempel fresemaskiner, skjæreverktøy (som meisler) og ledninger med høy styrke. Disse applikasjonene krever en mye finere mikrostruktur, noe som forbedrer seigheten.

Når karbonprosentinnholdet stiger, har stål evnen til å bli hardere og sterkere gjennom varmebehandling ; det blir imidlertid mindre duktilt . Uavhengig av varmebehandling reduserer et høyere karboninnhold sveisbarheten . I karbonstål reduserer det høyere karboninnholdet smeltepunktet.

Type

Mildt eller lavt karbonstål

Mildt stål (jern som inneholder en liten prosentandel karbon, sterkt og seigt, men ikke lett herdet), også kjent som vanlig karbonstål og lavkarbonstål, er nå den vanligste stålformen fordi prisen er relativt lav mens den gir materialegenskaper som er akseptable for mange bruksområder. Mild stål inneholder omtrent 0,050,30% karbon, noe som gjør det formbart og duktilt. Mild stål har en relativt lav strekkfasthet, men det er billig og lett å forme; overflatehårdhet kan økes gjennom forgassing .

I applikasjoner der store tverrsnitt brukes for å minimere nedbøyning, er svikt i utbytte ikke en risiko, så lavkarbonstål er det beste valget, for eksempel som konstruksjonsstål . Tettheten av bløtt stål er omtrent 7,85 g / cm 3 (7850 kg / m 3 eller 0,284 lb / 3 ) og Youngs modul er 200 GPa (29 000 ksi).

Lav-karbon stål skjerm flytepunkt utstrømning hvor materialet har to flytegrenser . Det første flytepunktet (eller øvre flytepunktet) er høyere enn det andre, og utbyttet synker dramatisk etter det øvre flytepunktet. Hvis et lavkarbonstål bare belastes til et eller annet tidspunkt mellom det øvre og nedre flytepunktet, utvikler overflaten Lüder-bånd . Lavkarbonstål inneholder mindre karbon enn andre stål og er lettere å kaldforme, noe som gjør dem lettere å håndtere. Typiske bruksområder for lavkarbonstål er bildeler, rør, konstruksjoner og matbokser.

Høyfast stål

Høyfast stål er lavt karbon eller stål i den nedre enden av middels karbonområdet, som har flere legeringsingredienser for å øke sin styrke, slitasjeegenskaper eller spesielt strekkfasthet . Disse legeringsbestanddelene inkluderer krom , molybden , silisium , mangan , nikkel og vanadium . Urenheter som fosfor og svovel har sitt maksimalt tillatte innhold begrenset.

Høyere karbonstål

Karbonstål som kan gjennomgå varmebehandling har et karboninnhold i området 0,301,70 vekt%. Spor urenheter av forskjellige andre elementer kan ha en betydelig effekt på kvaliteten på det resulterende stålet. Spesielt spor av svovel gjør stålet rød-kort , det vil si sprøtt og smuldret ved arbeidstemperaturer. Lavlegeret karbonstål, for eksempel A36- kvalitet, inneholder omtrent 0,05% svovel og smelter rundt 1.4261.538 ° C (2.5992.800 ° F). Mangan tilsettes ofte for å forbedre herdbarheten til lavkarbonstål. Disse tilsetningene gjør materialet til et lavlegeret stål av noen definisjoner, men AISIs definisjon av karbonstål tillater opptil 1,65 vekt% mangan.

AISI -klassifisering

Karbonstål er delt inn i fire klasser basert på karboninnhold:

Lavkarbonstål

0,05 til 0,25% karbon (vanlig karbonstål) innhold.

Middels karbonstål

Omtrent 0,30,5% karboninnhold. Balanserer duktilitet og styrke og har god slitestyrke; brukes til store deler, smiing og bilkomponenter.

Høykarbonstål

Omtrent 0,6 til 1,0% karboninnhold. Veldig sterk, brukt til fjærer, kantverktøy og ledninger med høy styrke.

Ultrahøykarbonstål

Omtrent 1,252,0% karboninnhold. Stål som kan dempes til stor hardhet. Brukes til spesielle formål som (ikke-industrielle formål) kniver, aksler og slag . De fleste stål med mer enn 2,5% karboninnhold er laget av pulvermetallurgi .

Varmebehandling

Jern-karbon fasediagram , som viser temperatur og karbonområder for visse typer varmebehandlinger.

Hensikten med varmebehandling av karbonstål er å endre de mekaniske egenskapene til stål, vanligvis duktilitet, hardhet, flytegrense eller slagfasthet. Vær oppmerksom på at den elektriske og termiske konduktiviteten bare er litt endret. Som med de fleste forsterkningsteknikker for stål, er Youngs modul (elastisitet) upåvirket. Alle behandlinger av stålhandel duktilitet for økt styrke og omvendt. Jern har en høyere løselighet for karbon i austenittfasen ; derfor starter alle varmebehandlinger, bortsett fra sfæroidisering og prosessglødning, med å varme opp stålet til en temperatur der austenittfasen kan eksistere. Stålet blir deretter slukket (varmetrekk ut) med en moderat til lav hastighet, slik at karbon kan diffundere ut av austenittdannende jernkarbid (sementitt) og etterlate ferritt, eller med høy hastighet, og fange karbonet i jernet og dermed danne martensitt . Hastigheten som stålet avkjøles gjennom eutektoidtemperaturen (ca. 727 ° C) påvirker hastigheten med hvilken karbon diffunderer ut av austenitt og danner sementitt. Generelt vil kjølingen raskt etterlate jernkarbid fint spredt og produsere en finkornet perlitt, og langsom avkjøling vil gi en grovere perlitt. Avkjøling av et hypoeutektoid stål (mindre enn 0,77 vekt% C) resulterer i en lamellær-pearlitisk struktur av jernkarbidlag med - ferrit (nesten rent jern) mellom. Hvis det er hypereutektoid stål (mer enn 0,77 vekt% C), er strukturen full perlitt med små korn (større enn perlittlamellen) av sementitt dannet på korngrensene. Et eutektoidstål (0,77% karbon) vil ha en perlittstruktur i hele kornene uten sementitt ved grensene. De relative mengdene av bestanddeler blir funnet ved å bruke spakregelen . Følgende er en liste over mulige varmebehandlinger:

Spheroidizing
Sfæroiditt dannes når karbonstål varmes opp til omtrent 700 ° C i over 30 timer. Sfæroiditt kan dannes ved lavere temperaturer, men den nødvendige tiden øker drastisk, siden dette er en diffusjonskontrollert prosess. Resultatet er en struktur av stenger eller sfærer av sementitt i primærstrukturen (ferrit eller perlitt, avhengig av hvilken side av eutektoid du er på). Formålet er å myke opp høyere karbonstål og gi mer formbarhet. Dette er den mykeste og mest formbare stålformen.
Full gløding
Karbonstål oppvarmes til omtrent 40 ° C over Ac3 eller Acm i 1 time; dette sikrer at all ferrit omdannes til austenitt (selv om sementitt fortsatt kan eksistere hvis karboninnholdet er større enn eutektoidet). Stålet må deretter avkjøles sakte, i området 20 ° C (36 ° F) per time. Vanligvis er det bare ovnen avkjølt, der ovnen er slått av med stålet fortsatt inne. Dette resulterer i en grov pearlitisk struktur, noe som betyr at "båndene" av perlitt er tykke. Fullt glødet stål er mykt og duktilt , uten indre påkjenninger, noe som ofte er nødvendig for kostnadseffektiv forming. Bare kuleformet stål er mykere og mer duktilt.
Prosessglødning
En prosess som brukes for å avlaste stress i et kaldt bearbeidet karbonstål med mindre enn 0,3% C. Stålet oppvarmes vanligvis til 550650 ° C i 1 time, men noen ganger temperaturer så høye som 700 ° C. Bildet til høyre viser området der prosessglødning skjer.
Isotermisk glødning
Det er en prosess der hypoeutektoid stål blir oppvarmet over den øvre kritiske temperaturen. Denne temperaturen opprettholdes en tid og reduseres deretter til under den lavere kritiske temperaturen og opprettholdes igjen. Den avkjøles deretter til romtemperatur. Denne metoden eliminerer enhver temperaturgradient.
Normalisering
Karbonstål oppvarmes til omtrent 55 ° C over Ac3 eller Acm i 1 time; dette sikrer at stålet fullstendig omdannes til austenitt. Stålet blir deretter luftkjølt, som er en kjølehastighet på omtrent 38 ° C (100 ° F) per minutt. Dette resulterer i en fin pearlitisk struktur og en mer ensartet struktur. Normalisert stål har en høyere styrke enn glødet stål; den har en relativt høy styrke og hardhet.
Slokking
Karbonstål med minst 0,4 vekt% C blir oppvarmet til normaliseringstemperaturer og deretter raskt avkjølt (slukket) i vann, saltlake eller olje til den kritiske temperaturen. Den kritiske temperaturen er avhengig av karboninnholdet, men er som hovedregel lavere når karboninnholdet øker. Dette resulterer i en martensittisk struktur; en stålform som har et supermettet karboninnhold i en deformert kroppssentrert kubisk (BCC) krystallinsk struktur, riktig betegnet kroppssentrert tetragonal (BCT), med mye indre belastning. Dermed er slukket stål ekstremt hardt, men sprøtt , vanligvis for sprøtt for praktiske formål. Disse indre påkjenningene kan forårsake sprekk sprekker på overflaten. Slokket stål er omtrent tre ganger hardere (fire med mer karbon) enn normalisert stål.
Martempering (markering)
Martempering er egentlig ikke en tempereringsprosedyre, derav begrepet marquenching . Det er en form for isotermisk varmebehandling påført etter en innledende slukking, vanligvis i et smeltet saltbad, ved en temperatur like over "martensitt -starttemperaturen". Ved denne temperaturen lindres restspenninger i materialet, og det kan dannes noe bainitt fra den beholdte austenitten som ikke hadde tid til å transformere til noe annet. I industrien er dette en prosess som brukes til å kontrollere materialets duktilitet og hardhet. Med lengre markering øker duktiliteten med et minimalt tap av styrke; stålet holdes i denne løsningen til de indre og ytre temperaturene til delen utlignes. Deretter avkjøles stålet med en moderat hastighet for å holde temperaturgradienten minimal. Denne prosessen reduserer ikke bare indre påkjenninger og sprekker, men den øker også slagmotstanden.
Herding
Dette er den vanligste varmebehandlingen som oppstår, fordi de siste egenskapene kan bestemmes nøyaktig av temperaturen og tidspunktet for tempereringen. Herding innebærer gjenoppvarming av slukket stål til en temperatur under eutektoidtemperaturen og deretter avkjøling. Den forhøyede temperaturen tillater at det dannes svært små mengder spheroiditt, som gjenoppretter duktiliteten, men reduserer hardheten. Faktiske temperaturer og tider er nøye valgt for hver sammensetning.
Austempering
Austempereringsprosessen er den samme som martempering, bortsett fra at slukkingen avbrytes og stålet holdes i det smeltede saltbadet ved temperaturer mellom 205 ° C og 540 ° C, og avkjøles deretter med en moderat hastighet. Det resulterende stålet, kalt bainitt, produserer en acicular mikrostruktur i stålet som har stor styrke (men mindre enn martensitt), større duktilitet, høyere slagfasthet og mindre forvrengning enn martensittstål. Ulempen med austempering er at den bare kan brukes på noen få stål, og det krever et spesielt saltbad.

Case herding

Sakherdingsprosesser herder bare utsiden av ståldelen, og skaper en hard, slitesterk hud ("saken"), men beholder et seigt og seigt interiør. Karbonstål er ikke veldig herdbare, noe som betyr at de ikke kan herdes gjennom tykke seksjoner. Legert stål har en bedre herdbarhet, så de kan bli gjennomherdet og krever ikke herding. Denne egenskapen til karbonstål kan være gunstig, fordi den gir overflaten gode slitasjeegenskaper, men etterlater kjernen fleksibel og støtdempende.

Smiddemperatur på stål

Type stål Maksimal smiingstemperatur Brennende temperatur
(° F) (° C) (° F) (° C)
1,5% karbon 1920 1049 2080 1140
1,1% karbon 1980 1082 2140 1171
0,9% karbon 2050 1121 2230 1221
0,5% karbon 2280 1249 2460 1349
0,2% karbon 2410 1321 2680 1471
3,0% nikkelstål 2280 1249 2500 1371
3,0% nikkel -krom stål 2280 1249 2500 1371
5,0% nikkel (herding) stål 2320 1271 2640 1449
Krom-vanadiumstål 2280 1249 2460 1349
Høyhastighets stål 2370 1299 2520 1385
Rustfritt stål 2340 1282 2520 1385
Austenittisk krom -nikkel stål 2370 1299 2590 1420
Silicomangan fjærstål 2280 1249 2460 1350

Se også

Referanser

Bibliografi

  • Degarmo, E. Paul; Svart, J T .; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9. utg.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
  • Oberg, E .; et al. (1996), Machinery's Handbook (25. utg.), Industrial Press Inc, ISBN 0-8311-2599-3.
  • Smith, William F .; Hashemi, Javad (2006), Foundations of Materials Science and Engineering (4. utg.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-295358-6.

Opiniones de nuestros usuarios

Jorunn Borge

For de som meg som leter etter informasjon om Karbonstål, er dette et veldig godt alternativ.

Kurt Mikalsen

Jeg trodde jeg allerede visste alt om Karbonstål, men i denne artikkelen har jeg bekreftet at enkelte detaljer som jeg syntes var gode ikke var så gode. Takk for informasjonen.

Eva Brevik

Jeg vet ikke hvordan jeg kom til denne Karbonstål artikkelen, men jeg likte den veldig godt.