Kulstofstål: det hårde kernefundament i industrien
Hovedkomponenterne i kulstofstål er jern og kulstof. Dets kulstofindhold er normalt mellem 0. 02% og 2,1%. Det indeholder også en lille mængde mangan, silicium, svovl, fosfor og andre elementer. Som et af de mest anvendte metalmaterialer i moderne industri er kulstofstål blevet et grundlæggende materiale inden for byggeri, maskinerfremstilling, transport osv. På grund af dets fordele såsom lave omkostninger, justerbar ydelse og praktisk behandling.
Klassifikation
I henhold til forskellen i kulstofindhold kan kulstofstål opdeles i tre kategorier:
Lavt kulstofstål
Lavt kulstofstål (C mindre end eller lig med 0. 25%): Det har fremragende plasticitet og svejsning Evne, stærk påvirkningsmodstand og typiske anvendelser inkluderer bilskaller, konstruktionsstålstænger og koldvalsede plader. Rockwell Hardness HRB er omkring 60-90
Medium kulstofstål
Medium kulstofstål (0. 25%
Høj kulstofstål
Højt kulstofstål (C større end eller lig med 0. 6%): Hårdheden kan nå HRC60 eller derover, men stikkontakten er betydelig. Det bruges hovedsageligt til værktøjer med høj styrke som knive og fjedre.
Produktionsproces
Moderne kulstofstålproduktion vedtager hovedsageligt to processer: Oxygen Top-Blown Converter (BOF) og Electric Arc Ovn (EAF), der tegner sig for henholdsvis 70% og 25% af den globale output. Efter raffinering er det lavet til plader, profiler osv. Gennem kontinuerlig casting-hot rullende proces. Efterfølgende kan varmebehandlinger såsom normalisering (opvarmning til 850 grader og luftkøling) og slukning (vandkøling) udføres for at ændre mikrostrukturen. For eksempel kan quenching + lavtemperatur temperering opnå en højhårdhed tempereret martensitstruktur.
Præstationsfordele og begrænsninger
Carbon Steel's styrke-til-vægt-forhold er bedre end de fleste legeringer, og behandlingsomkostningerne er kun 1/3 af det af rustfrit stål. Imidlertid er dens korrosionsbestandighed dårlig, og den årlige korrosionshastighed i et fugtigt miljø kan nå 0. 1-0. 7mm, som skal beskyttes ved galvanisering (zinklag større end eller lig med 80 g/m²) eller maleri. Skør brud er tilbøjelig til at forekomme i miljøer med lav temperatur (<-40℃), so nickel-based low-temperature steel is mostly used in equipment in the Arctic.
Anvendelsesinnovation
I de senere år har lavlegeret højstyrke stål (HSLA) såsom Q345B øget sin udbyttestyrke til mere end 345MPa ved at tilføje mindre end eller lig med 1,5% af NB, V og andre elementer og med succes reduceret sin vægt med 2 0% til brug i vindmølle. Overfladekarbureringsbehandling (dybde 0. 5-2 mm) kan gøre gearets overfladehårdhed til at nå HRC 58-62, mens kernen opretholder god sejhed.
Med udviklingen af materialemodifikationsteknologi bryder kulstofstål gennem de traditionelle ydelsesgrænser gennem regulering af mikrostruktur og sammensatte processer (laserbeklædning keramisk belægning) og fortsætter med at forynge ny vitalitet under begrebet grøn fremstilling.
