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什麼是高碳鋼

什麼是高碳鋼?

碳含量大於0.65%的鋼被稱為高碳鋼。它包括碳素工具鋼和一部分碳素結構鋼。主要用於製作尺寸較小的工具和彈簧等。
碳含量小於0.77%的亞共析碳鋼退火組織是珠光體和少量鐵素體,碳含量為0.77%的共析碳鋼退火組織為珠光體,碳含量大於0.77%的過共析碳鋼退火組織為珠光體和少量網狀滲碳體。過共析碳鋼鍛、軋後空冷或堆冷時,沿奧氏體晶界析出網狀滲碳體,降低鋼的塑性和韌性,新增脆性,使工具容易崩刃。囙此,用於製造工具的過共析碳鋼要防止和消除網狀滲碳體。為此,鍛造時必須在析出先共析滲碳體的溫度區域反復鍛造,破碎已析出的網狀滲碳體,然後快速冷卻;或者停鍛溫度控制在過共析碳鋼上臨界溫度Arcm以上,停鍛後用吹風、噴霧等方法快速冷卻,也可抑制網狀滲碳體的析出。高碳鋼鍛、軋後冷卻過程中形成層片狀珠光體組織,其硬度高,切削加工性不好,容易產生淬火變形和開裂。過共析碳鋼要進行球化退火,使珠光體中的滲碳體球化,得到鐵素體基體上均勻地分佈著球狀滲碳體的組織。球化退火的關鍵是,加熱溫度的選擇和冷卻速度的控制。球化退火加熱溫度一般取下臨界溫度Ac1以上20~30℃,冷卻速度要%26le;20℃/h。球化退火方法有一般球化退火、等溫球化退火和週期球化退火等。淬火時共析碳鋼和亞共析碳鋼採用完全淬火,其淬火組織為馬氏體和少量殘留奧氏體:過共析碳鋼採用不完全淬火,其淬火組織為馬氏體、球狀滲碳體和殘留奧氏體。碳鋼的淬透性較差,尺寸較大的工件心部會出現非淬火組織。
經球化退火的鋼應具有較低的硬度和較好的塑性。但是有時發現硬度雖然很低,脆性卻很大,一折即斷,其斷口呈黑色。金相檢查發現鋼中部分滲碳體分解而出現石墨,這種現象稱為石墨化,其原因主要是退火溫度過高,保溫時間過長,冷卻過緩。鋼中矽含量過高,錳含量過低,殘餘鋁含量過高,也促進石墨化。鋼中一旦出現石墨就無法用熱處理方法消除,所以應注意預防。
鋼材在加熱過程中表層碳與周圍介質中的氧化合,使鋼材的表層碳含量降低,引起表層脫碳。高碳鋼的脫碳傾向較大。由於脫碳層碳含量較低,淬火後表層硬度不足,耐磨性較低。所以脫碳的切削工具其切削效能較低,工具壽命較短。表層脫碳還使鋼在淬火時容易形成表層微裂紋,降低工件的疲勞壽命,這對彈簧的壽命危害極大。囙此高碳鋼製件熱處理時要以鹽浴脫氧、控制氣氛、塗料保護等方法防止脫碳。
高碳鋼强度高、彈性好、硬度高、耐磨性好,但是其塑性和韌性低、熱加工性和切削加工性差。高碳鋼主要用於製作各種木工工具、銼刀、鋸條、絲錐、刨刀、小進給量車刀、鑽頭等金屬切削工具以及卡規、卡尺等量具和簡單模具。高碳鋼還可用於製作各種類型的彈簧、鋼絲和負荷不大的軋輥。

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