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高碳鋼 (high carbon steel)

高碳鋼 (high carbon steel)

高碳鋼精密鋼管

碳含量大于0.65%的碳素鋼。它包括碳素工具鋼和一部分碳素結(jié)構(gòu)鋼。主要用于制作尺寸較小的工具和彈簧等。

碳含量小于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,碳含量大于0.77%的過(guò)共析碳鋼退火組織為珠光體和少量網(wǎng)狀滲碳體。過(guò)共析碳鋼鍛、軋后空冷或堆冷時(shí),沿奧氏體晶界析出網(wǎng)狀滲碳體,降低鋼的塑性和韌性,增加脆性,使工具容易崩刃。因此,用于制造工具的過(guò)共析碳鋼要防止和消除網(wǎng)狀滲碳體。為此,鍛造時(shí)必須在析出先共析滲碳體的溫度區(qū)域反復(fù)鍛造,破碎已析出的網(wǎng)狀滲碳體,然后快速冷卻;或者停鍛溫度控制在過(guò)共析碳鋼上臨界溫度Arcm以上,停鍛后用吹風(fēng)、噴霧等方法快速冷卻,也可抑制網(wǎng)狀滲碳體的析出。高碳鋼鍛、軋后冷卻過(guò)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(chǎn)生淬火變形和開(kāi)裂。過(guò)共析碳鋼要進(jìn)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布著球狀滲碳體的組織。球化退火的關(guān)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、等溫球化退火和周期球化退火等。淬火時(shí)共析碳鋼和亞共析碳鋼采用完全淬火,其淬火組織為馬氏體和少量殘留奧氏體:過(guò)共析碳鋼采用不完全淬火,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(huì)出現(xiàn)非淬火組織。

經(jīng)球化退火的鋼應(yīng)具有較低的硬度和較好的塑性。但是有時(shí)發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)鋼中部分滲碳體分解而出現(xiàn)石墨,這種現(xiàn)象稱(chēng)為石墨化,其原因主要是退火溫度過(guò)高,保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng),冷卻過(guò)緩。鋼中硅含量過(guò)高,錳含量過(guò)低,殘余鋁含量過(guò)高,也促進(jìn)石墨化。鋼中一旦出現(xiàn)石墨就無(wú)法用熱處理方法消除,所以應(yīng)注意預(yù)防。

鋼材在加熱過(guò)程中表層碳與周?chē)橘|(zhì)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。由于脫碳層碳含量較低,淬火后表層硬度不足,耐磨性較低。所以脫碳的切削工具其切削性能較低,工具壽命較短。表層脫碳還使鋼在淬火時(shí)容易形成表層微裂紋,降低工件的疲勞壽命,這對(duì)彈簧的壽命危害極大。因此高碳鋼制件熱處理時(shí)要以鹽浴脫氧、控制氣氛、涂料保護(hù)等方法防止脫碳。

高碳鋼強(qiáng)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。高碳鋼主要用于制作各種木工工具、銼刀、鋸條、絲錐、刨刀、小進(jìn)給量車(chē)刀、鉆頭等金屬切削工具以及卡規(guī)、卡尺等量具和簡(jiǎn)單模具。高碳鋼還可用于制作各種類(lèi)型的彈簧、鋼絲和負(fù)荷不大的軋輥。


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