Низкоуглеродистая vs высокоуглеродистая сталь: ключевые различия

Согласно химическому составу стали, её можно разделить на две категории: углеродистая сталь и легированная сталь.

Углеродистая сталь делится на:

• Низкоуглеродистую сталь, содержание углерода менее 0.25%.
• Среднеуглеродистую сталь, содержание углерода 0.25–0.6%.
• Высокоуглеродистую сталь с содержанием углерода более 0.6%.

Мягкая сталь — это углеродистая сталь с содержанием углерода менее 0.25%. Из-за своей низкой прочности, низкой твердости и мягкости она также называется мягкой сталью. Она включает большинство обычных конструкционных углеродистых сталей и некоторые качественные конструкционные углеродистые стали, большинство из которых используются для инженерных конструкционных деталей без термической обработки, а некоторые — для механических деталей, требующих износостойкости после цементации и других термических обработок.

Среднеуглеродистая сталь имеет хорошие горячую обрабатываемость и режущую способность, но плохую свариваемость. Прочность и твердость выше, чем у низкоуглеродистой стали, в то время как пластичность и вязкость ниже, чем у низкоуглеродистой стали. Её можно использовать напрямую без термической обработки, холоднокатаный материал, холоднодеформированный материал, или после термической обработки. Закаленная с отпуском среднеуглеродистая сталь имеет хорошие комплексные механические свойства. Наивысшая твердость, которую можно достичь, около HRC55 (HB538), а σb 600–1100 МПа. Поэтому среднеуглеродистая сталь наиболее широко используется в различных применениях среднего уровня прочности. Помимо использования как строительного материала, она также широко используется в изготовлении различных механических деталей.

Высокоуглеродистая сталь (High Carbon Steel) часто называют инструментальной сталью, с содержанием углерода 0.60–1.70%, её можно закаливать с отпуском, и у неё плохая свариваемость. Молотки, ломы и т.д. сделаны из стали с содержанием углерода 0.75%; режущие инструменты, такие как сверла, раскачиватели, растачиватели, сделаны из стали с содержанием углерода 0.90–1.00%.

Свариваемость стали в основном зависит от её химического состава. Наиболее влияющим элементом является углерод, что означает, что содержание углерода в металле определяет его свариваемость. Большинство других легирующих элементов в стали неблагоприятны для сварки, но степень их влияния обычно намного меньше, чем углерода.

Обычно низкоуглеродистая сталь имеет хорошую свариваемость и обычно не требует специальных процессных мер. Необходимо только сварку щелочными электродами при низкой температуре, толстых листах или высоких требованиях, и соответствующий прогрев. Когда содержание углерода и серы в низкоуглеродистой стали выше верхнего предела, помимо использования качественных низководородных электродов, предварительного и последующего нагрева и других мер, форму зазора следует разумно выбирать и снижать коэффициент плавления для предотвращения горячих трещин.

Среднеуглеродистая сталь имеет склонность к холодным трещинам при сварке. Чем выше содержание углерода, тем больше склонность к закалке зоны термического влияния, тем больше склонность к холодным трещинам, и тем хуже свариваемость. По мере увеличения содержания углерода в основном металле, содержание углерода в сварочном металле также увеличивается соответственно. В сочетании с неблагоприятным эффектом серы легко образуются горячие трещины в шве. Поэтому сварка среднеуглеродистой стали должна использовать щелочные электроды с хорошей трещиноустойчивостью и принимать меры предварительного и последующего нагрева для снижения склонности к трещинам.

При сварке высокоуглеродистой стали, из-за высокого содержания углерода в этой стали, при сварке возникает большое сварочное напряжение. Склонность к закалке и холодным трещинам зоны термического влияния сварки больше, а шов также более склонен к горячим трещинам. Высокоуглеродистая сталь более склонна к горячим трещинам, чем среднеуглеродистая при сварке, поэтому этот тип стали имеет худшую свариваемость, поэтому он не используется в общих сварочных конструкциях и используется только для ремонтной сварки литьев или наплавки. После сварки сварной состав должен быть отпущен для устранения напряжений, фиксации структуры, предотвращения трещин и улучшения свойств шва.