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由于碳含量很高,超高碳钢的硬度通过适当的处理可高达HRC65~68。具有超细晶粒的超高碳钢的另一特性是可在低于A1温度条件下与同类材料或其它铁基合金扩散结合,从而制造具有较高综合性能的复合材料 。
高碳钢常称工具钢,含碳量从0.60%至1.70%, 可以淬火和回火、锤、 撬棍等由含碳量0.75%的钢制造; 切削工具如钻头, 丝攻, 铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
超高碳钢是指碳含量为1.0~2.1%,渗碳体体积百分比为15~32%的普碳钢 。
铸态时强度低而性脆。经过热加工和热处理后,可得到均匀分布着细小渗碳体颗粒的超细铁素体(0.5~2μm)基体。这种组织的超高碳钢在一定温度(A1温度附近)和应变速度下具有超塑性。室温下具有较高的强度和韧性,拉伸强度可达1750MPa,伸长率达25%。
高碳钢的硬度、强度主要取决于钢中固溶的碳量,并随固溶碳量的增加而提高。固溶碳量超过0.6%时, 淬火后硬度不再增加,只是过剩的碳化物数量增多,钢的耐磨性略有增加,而塑性、韧性和弹性有所降低。为 此,常根据使用条件和对钢的强度、韧性匹配来选用不同的钢号。例如,制造受力不大的弹簧或簧式零件,可 选择较低碳量的65钢。 一般高碳钢可用电炉、平炉、氧气转炉生产。要求质量较高或特殊质量时可采用电炉冶炼加真空自耗或电 渣重熔。冶熔时,严格控制化学成分,特别是硫和磷的含量。为减少偏析,提高等向性能,钢锭可进行高温扩 散退火(对工具钢尤为重要)。热加工时,过共析钢的停锻(轧)温度要求低(约800℃),锻轧成材后应避 免粗大网状碳化物的析出,在700℃以下应注意缓冷,以防热应力造成裂纹。热处理或热加工过程中要防止表面脱碳(对弹簧钢尤为重要)。热加工时要有足够的压缩比,以保证钢的质量和使用性能 。2100433B
低、中、高碳钢
低碳钢 简介 低碳钢 (low carbon steel) 又称 软钢 , 含碳量从 0.10 %至 0.30% 低碳钢易 于接受各种加工如锻造 , 焊接和切 削 , 常用於制造链条 , 铆钉 , 螺栓 , 轴等。 碳含量低于 0.25 %的 碳素钢 ,因其强度低、硬度低而 软,故又称软钢 。它包括大 部分 普通碳素 结构钢 和一部分 优质碳素结构钢 ,大多不经 热处理 用于工程 结构件,有 的经参碳和其 他热处理用于要求耐磨的机械零 件。 特性 低碳钢退 火组织为铁素体和少量珠光体, 其强度和硬度较低,塑性和韧 性较好。 因此,其冷 成形性良好可采用卷边、折弯 、冲压等方法进行冷成形。这种钢材具有良 好的 焊接性 。碳含量很 低的低碳钢硬度很低,切削加工性不 佳,淬火处理可以改善其 切削加工性。 低碳钢有 较大的时效倾向,既有淬火时效倾向,还有形 变时效倾向。当钢从高温 较快冷却时 ,
超高碳钢是碳含量为1.0-2.1%的铁基合金材料。超高碳铜的最早工业案例是大马士革。其碳含量为1.5%。20世纪70年代中期,美国斯坦掐丈学首先进行了超高碳钢的超塑性研究,之后美国国家实验室也开展了超高碳钢的研究.并取得了一系列专利。此外.日本等国也开展了对超高碳钢的研究。进入21世纪,我国在超高碳钢方面也开展了研究。采用适当的制备工艺获得无网状碳化物的超细晶超高碳钢。不仅在中、高温下具有高变形速率的超塑性特性。而且在室温下具有良好的综合力学性能。超细晶超高碳钢不仅有望替代部分中高碳钢制作工模具、钢丝、结构件,从而显著提高其使用寿命,而且利用其中、高温下良好的固态连接特性,还可与自身或其它金属基材料连接制备成新型高性能层状复合材料。是一类极具工业化应用前景的新型材料 。
按钢的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢又分为:①低碳钢,含碳量小于0.25%;②中碳钢,含碳量为0.25%——0.60%;③高碳钢,含碳量大于0.6%;中碳钢热加工及切削性能良好,焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高,而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理,直接使用冷轧材、冷拉材,亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538),σb为600~1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中,中碳钢得到最广泛的应用,除作为建筑材料外,还大量用于制造各种机械零件。
中碳钢属于亚共析钢,其退火组织为珠光体和铁素体。随着钢中碳含量增加,组织中珠光体数量增加,而铁素体数量减少。碳含量大于0.40%的钢淬火组织为马氏体;碳含量大于0.40%时,除了马氏体外还有少量残留奥氏体,残留奥氏体数量随着钢中碳含量的增加而增加。
按钢的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢又分为:①低碳钢,含碳量小于0.25%;②中碳钢,含碳量为0.25%--0.6%;③,高碳钢,含碳量大于0.6%;中碳钢热加工及切削性能良好,焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高,而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理,直接使用热轧材、冷拉材,亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538),σb为600~1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中,中碳钢得到最广泛的应用,除作为建筑材料外,还大量用于制造各种机械零件。