Въглеродна стомана

Видове въглеродна стомана

Типичните състави на въглерода са:

• Мека (нисковъглеродна) стомана: приблизително 0,05 % до 0,25 % съдържание на въглерод и до 0,4 % съдържание на манган (напр. стомана AISI 1018). По-малко здрава, но евтина и лесна за оформяне; твърдостта на повърхността може да се увеличи чрез навъглеродяване.
• Средна въглеродна стомана: приблизително 0,14 % до 0,84 % съдържание на въглерод и 0,60 % до 1,65 % съдържание на манган (напр. стомана AISI 1040). Балансира еластичността и здравината и има добра износоустойчивост; използва се за големи части, коване и автомобилни части.
• Високовъглеродна стомана: приблизително от 0,59% до 0,65% съдържание на въглерод и от 0,30 до 0,90% съдържание на манган. Много здрава, използва се за пружини и високоякостни проводници.
• Стомана с много високо съдържание на въглерод: приблизително от 0,96 % до 2,1 % съдържание на въглерод, специално обработена, за да се получат специфични атомни и молекулярни микроструктури.

Стоманата може да се обработва термично, което позволява изработването на части в лесно за браздене меко състояние. Ако има достатъчно въглерод, сплавта може да бъде закалена, за да се повиши якостта, износоустойчивостта и устойчивостта на удар. Стоманите често се обработват чрез методите на студената обработка, която представлява оформяне на метал чрез деформация при ниска равновесна или метастабилна температура.

Металургия

Меката стомана е най-разпространената форма на стомана, тъй като цената ѝ е сравнително ниска, а свойствата на материала са приемливи за много приложения. Меката стомана е с ниско съдържание на въглерод (до 0,3 %) и поради това не е нито изключително крехка, нито еластична. При нагряване тя става коваема и може да се кове. Често се използва и в случаите, когато трябва да се формират големи количества стомана, например като конструктивна стомана. Плътността на този метал е 7861,093 kg/m³ (0,284 lb/in³), а якостта на опън е максимум 500 MPa (72500 psi).

Въглеродните стомани, които могат успешно да се подложат на термична обработка, имат тегловно съдържание на въглерод в диапазона от 0,30 % до 1,70 %. Следите от примеси на различни други елементи могат да имат значително влияние върху качеството на получената стомана. Следи от сяра правят стоманата "червено-къса", което е недостатък: стоманата е крехка и трошлива. Нисколегираната въглеродна стомана, като например клас А36, съдържа около 0,05 % сяра и се топи при температура около 1426-1538 °C (2600-2800 °F). Често се добавя манган, за да се подобри закаляемостта на нисковъглеродните стомани. Тези добавки превръщат материала в нисколегирана стомана според някои определения, но определението на AISI за въглеродна стомана позволява до 1,65 % манган по тегло.

Закалената стомана обикновено се отнася до закалена или закалена и закалена стомана.

Сребърната стомана или високовъглеродната ярка стомана получава името си от външния си вид, дължащ се на високото съдържание на въглерод. Това е стомана с много високо съдържание на въглерод или може да се разглежда като една от най-добрите стомани с високо съдържание на въглерод. Тя се определя от стандартите за спецификация на стоманата BS-1407. Това е инструментална стомана с 1 % въглероден диоксид, която може да се шлифова до тесни допуски. Обикновено обхватът на въглерода е минимум 1,10 %, но достига до 1,20 %. Съдържа също така микроелементи от 0,35 % Mn (в диапазона 0,30 %-0,40 %), 0,40 % Cr (в диапазона 0,4 %-0,5 %), 0,30 % Si (в диапазона 0,1 %-0,3 %), а понякога и сяра (максимум 0,035 %) и фосфор (максимум 0,035 %). Сребърната стомана понякога се използва за направата на прави бръсначи, поради способността ѝ да създава и задържа микротънко острие.

Топлинна обработка

Целта на топлинната обработка на обикновена въглеродна стомана е да се променят механичните свойства на стоманата, обикновено еластичност, твърдост, граница на провлачане и устойчивост на удар.

Фазова диаграма желязо-въглерод, показваща температурните и въглеродните диапазони за определени видове термична обработка.