Ogljikovo jeklo

Vrste ogljikovega jekla

Značilne sestave ogljika so:

• Blago (nizkoogljično) jeklo: približno 0,05 % do 0,25 % vsebnost ogljika in do 0,4 % mangana (npr. jeklo AISI 1018). Manj močno, vendar poceni in enostavno za oblikovanje; površinsko trdoto je mogoče povečati z razogljičenjem.
• Srednje ogljikovo jeklo: približno 0,14 % do 0,84 % vsebnost ogljika z 0,60 % do 1,65 % vsebnostjo mangana (npr. jeklo AISI 1040). Uravnoteženo duktilnost in trdnost ter dobra odpornost proti obrabi; uporablja se za velike dele, kovanje in avtomobilske dele.
• Visokoogljično jeklo: približno 0,59 % do 0,65 % vsebnost ogljika in 0,30 % do 0,90 % vsebnost mangana. Zelo močno, uporablja se za vzmeti in žice visoke trdnosti.
• Jeklo z zelo visoko vsebnostjo ogljika: približno 0,96 % do 2,1 % vsebnosti ogljika, posebej obdelano za ustvarjanje specifičnih atomskih in molekularnih mikrostruktur.

Jeklo je mogoče toplotno obdelati, kar omogoča izdelavo delov v mehkem stanju, ki ga je mogoče zlahka broditi. Če je prisotnega dovolj ogljika, se lahko zlitina strdi, da se poveča trdnost, odpornost proti obrabi in udarcem. Jekla se pogosto kujejo s hladno obdelavo, ki je oblikovanje kovine z deformacijo pri nizki ravnovesni ali meta stabilni temperaturi.

Metalurgija

Blago jeklo je najpogostejša oblika jekla, saj je njegova cena razmeroma nizka, hkrati pa zagotavlja lastnosti materiala, ki so sprejemljive za številne aplikacije. Blago jeklo ima nizko vsebnost ogljika (do 0,3 %) in zato ni niti izjemno krhko niti duktilno. Pri segrevanju postane kovalno, zato ga je mogoče kovati. Pogosto se uporablja tudi tam, kjer je treba oblikovati velike količine jekla, na primer kot konstrukcijsko jeklo. Gostota te kovine je 7861,093 kg/m³ (0,284 lb/in³), natezna trdnost pa največ 500 MPa (72500 psi).

Ogljikova jekla, ki se lahko uspešno toplotno obdelajo, vsebujejo od 0,30 % do 1,70 masnega deleža ogljika. Primesi različnih drugih elementov v sledovih lahko pomembno vplivajo na kakovost pridobljenega jekla. Količine žvepla v sledovih povzročijo, da jeklo postane "rdeče kratko", kar je napaka: jeklo je krhko in drobljivo. Nizko legirano ogljikovo jeklo, kot je razred A36, vsebuje približno 0,05 % žvepla in se tali pri temperaturi približno 1426-1538 °C (2600-2800 °F). Za izboljšanje kaljivosti nizkoogljičnih jekel se pogosto dodaja mangan. Zaradi teh dodatkov se material po nekaterih definicijah spremeni v nizko legirano jeklo, vendar definicija AISI za ogljikovo jeklo dovoljuje do 1,65 masnega deleža mangana.

Kaljeno jeklo se običajno nanaša na kaljeno ali kaljeno in kaljeno jeklo.

Srebrno jeklo ali visokoogljično svetlo jeklo dobi ime po svojem videzu zaradi visoke vsebnosti ogljika. Gre za jeklo z zelo visoko vsebnostjo ogljika ali za eno najboljših jekel z visoko vsebnostjo ogljika. Opredeljeno je v skladu s standardi specifikacije jekla BS-1407. To je orodno jeklo z 1 % ogljika, ki ga je mogoče brusiti z majhnimi tolerancami. Običajno je razpon ogljika najmanj 1,10 % in največ 1,20 %. Vsebuje tudi elemente v sledeh: 0,35 % Mn (razpon 0,30-0,40 %), 0,40 % Cr (razpon 0,4-0,5 %), 0,30 % Si (razpon 0,1-0,3 %), včasih tudi žveplo (največ 0,035 %) in fosfor (največ 0,035 %). Srebrno jeklo se včasih uporablja za izdelavo ravnih britvic, saj je zmožno izdelati in obdržati zelo tanek rob.

Toplotna obdelava

Namen toplotne obdelave navadnega ogljikovega jekla je spremeniti mehanske lastnosti jekla, običajno duktilnost, trdoto, mejo plastičnosti in odpornost proti udarcem.

Fazni diagram železo-ogljik, ki prikazuje temperaturna in ogljikova območja za določene vrste toplotne obdelave.