Uhlíková oceľ

Typy uhlíkovej ocele

Typické zloženie uhlíka je:

• Mäkká (nízkouhlíková) oceľ: približne 0,05 % až 0,25 % obsahu uhlíka s obsahom mangánu do 0,4 % (napr. oceľ AISI 1018). Menej pevná, ale lacná a ľahko tvarovateľná; tvrdosť povrchu možno zvýšiť nauhličovaním.
• Stredne uhlíkatá oceľ: približne 0,14 % až 0,84 % obsahu uhlíka s 0,60 % až 1,65 % obsahu mangánu (napr. oceľ AISI 1040). Vyvažuje ťažnosť a pevnosť a má dobrú odolnosť proti opotrebovaniu; používa sa na veľké diely, kovanie a automobilové diely.
• Vysokouhlíková oceľ: približne 0,59 % až 0,65 % obsahu uhlíka s 0,30 % až 0,90 % obsahu mangánu. Veľmi pevná, používa sa na pružiny a vysokopevnostné drôty.
• Oceľ s veľmi vysokým obsahom uhlíka: približne 0,96 % až 2,1 % obsahu uhlíka, špeciálne spracovaná na vytvorenie špecifických atómových a molekulárnych mikroštruktúr.

Oceľ možno tepelne spracovať, čo umožňuje výrobu dielov v ľahko brodivom mäkkom stave. Ak je prítomný dostatok uhlíka, zliatina sa môže vytvrdiť, aby sa zvýšila pevnosť, opotrebenie a odolnosť proti nárazu. Ocele sa často tvárnia metódami spracovania za studena, čo je tvarovanie kovu prostredníctvom deformácie pri nízkej rovnovážnej alebo meta stabilnej teplote.

Hutníctvo

Mäkká oceľ je najbežnejšou formou ocele, pretože jej cena je relatívne nízka a zároveň poskytuje vlastnosti materiálu, ktoré sú prijateľné pre mnohé aplikácie. Mäkká oceľ má nízky obsah uhlíka (do 0,3 %), a preto nie je ani extrémne krehká, ani tvárna. Pri zahrievaní sa stáva kujnou, a preto sa môže kovať. Často sa používa aj tam, kde je potrebné vytvarovať veľké množstvo ocele, napríklad ako konštrukčná oceľ. Hustota tohto kovu je 7861,093 kg/m³ (0,284 lb/in³) a pevnosť v ťahu je maximálne 500 MPa (72500 psi)

Uhlíkové ocele, ktoré sa môžu úspešne podrobiť tepelnému spracovaniu, majú obsah uhlíka v rozsahu od 0,30 % do 1,70 % hmotnosti. Stopové nečistoty rôznych iných prvkov môžu mať významný vplyv na kvalitu výslednej ocele. Stopové množstvá síry spôsobujú, že oceľ je "červeno-krátka", čo je chyba: oceľ je krehká a drobivá. Nízkolegovaná uhlíková oceľ, ako napríklad trieda A36, obsahuje približne 0,05 % síry a taví sa pri teplote približne 1426 - 1538 °C (2600 - 2800 °F). Na zlepšenie kaliteľnosti nízkouhlíkových ocelí sa často pridáva mangán. Tieto prídavky menia materiál na nízkolegovanú oceľ podľa niektorých definícií, ale definícia uhlíkovej ocele podľa AISI povoľuje až 1,65 % hmotnosti mangánu.

Kalená oceľ sa zvyčajne vzťahuje na kalenú alebo kalenú a popúšťanú oceľ.

Strieborná oceľ alebo lesklá oceľ s vysokým obsahom uhlíka dostala svoj názov podľa svojho vzhľadu, a to vďaka vysokému obsahu uhlíka. Je to oceľ s veľmi vysokým obsahom uhlíka alebo ju možno považovať za jednu z najlepších ocelí s vysokým obsahom uhlíka. Je definovaná podľa noriem špecifikácie ocele BS-1407. Je to nástrojová oceľ s obsahom 1 % uhlíka, ktorú možno brúsiť s malými toleranciami. Obvykle je rozsah uhlíka minimálne 1,10 %, ale až 1,20 %. Obsahuje aj stopové prvky 0,35 % Mn (rozsah 0,30 % - 0,40 %), 0,40 % Cr (rozsah 0,4 % - 0,5 %), 0,30 % Si (rozsah 0,1 % - 0,3 %) a niekedy aj síru (max. 0,035 %) a fosfor (max. 0,035 %). Strieborná oceľ sa niekedy používa na výrobu priamych britiev vďaka svojej schopnosti vytvárať a udržiavať mikrojemné ostrie.

Tepelné spracovanie

Účelom tepelného spracovania obyčajnej uhlíkovej ocele je zmeniť mechanické vlastnosti ocele, zvyčajne ťažnosť, tvrdosť, medzu klzu a odolnosť proti nárazu.

Fázový diagram železo-uhlík zobrazujúci teplotné a uhlíkové rozsahy pre určité typy tepelného spracovania.