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  • 含碳量在0.60%至1.70%的工具鋼
  • 淬硬鋼

高碳鋼

含碳量在0.60%至1.70%的工具鋼

高碳鋼(High Carbon Steel)常稱工具鋼 , 含碳量從0.60%至1.70%, 可以淬火和回火。錘,撬棍等由含碳量0.75%的鋼製造;切削工具如鑽頭,絲攻,鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼製造。

簡介


高碳鋼在經適當熱處理或冷拔硬化后,具有高的強度和硬度、高的彈性極限和疲勞極限,切削性能尚可,但焊接性能和冷塑性變形能力差。由於含碳量高,水淬時容易產生裂紋,所以多採用雙液淬火,小截面零件多採用油淬。這類鋼一般在淬火后經中溫回火或正火或在表面淬火狀態下使用。主要用於製造彈簧和耐磨零件。碳素工具鋼是基本上不加入合金化元素的高碳鋼,也是工具鋼中成本較低、冷熱加工性良好、使用範圍較廣的鋼種。其碳含量在0.65一1.35%,是專門用於製作工具的鋼。高碳鋼密度7.81g/cm³。可用於漁具的生產。

性能特點


優點:
1、熱處理后可以得到高 的硬度(HRC60一65)和較好的耐磨性。
2、退火狀態下硬度適中,具有較好的可切削性。
3、原材料易得,生產成本低。
其缺點是:
1、熱硬性差,當刀具工作溫度大於200℃時,其硬度和耐磨性急劇下降。
2、淬透性低。水淬時完全淬透的直徑一般僅為15一18mm;油淬時完全淬透的最大直徑或厚度僅為6mm 左右,並易變形開裂。
高碳鋼的硬度、強度主要取決於鋼中固溶的碳量,並隨固溶碳量的增加而提高。固溶碳量超過0.6%時,淬火后硬度不再增加,只是過剩的碳化物數量增多,鋼的耐磨性略有增加,而塑性、韌性和彈性有所降低。為 此,常根據使用條件和對鋼的強度、韌性匹配來選用不同的鋼號。例如,製造受力不大的彈簧或簧式零件,可 選擇較低碳量的65鋼。一般高碳鋼可用電爐、平爐、氧氣轉爐生產。要求質量較高或特殊質量時可採用電爐冶鍊加真空自耗或電 渣重熔。冶熔時,嚴格控制化學成分,特別是硫和磷的含量。為減少偏析,提高等向性能,鋼錠可進行高溫擴 散退火(對工具鋼尤為重要)。熱加工時,過共析鋼的停鍛(軋)溫度要求低(約800℃),鍛軋成材后應避 免粗大網狀碳化物的析出,在700℃以下應注意緩冷,以防熱應力造成裂紋。熱處理或熱加工過程中要防止表面脫碳(對彈簧鋼尤為重要)。熱加工時要有足夠的壓縮比,以保證鋼的質量和使用性能。

焊接工藝


1、高碳鋼的碳的質量分數大於0.60%時,焊后的硬化、裂紋敏感傾向更大,因此焊接性極差,不能用於製造焊接結構。常用於製造需要更硬度或耐磨的部件和零件,其焊接工作主要是焊補修復。
2、由於高碳鋼的抗拉強度大都在675MPa以上,所以常用的焊條型號為E7015、E6015,對構件結構要求不高時可選用E5016、E5015焊條。此外,亦可採用鉻鎳奧氏體鋼焊條進行焊接。
3、焊接工藝
(1)由於高碳鋼零件為了獲得高硬度和耐磨性,材料本身都需經過熱處理,所以焊前應先進行退火,才能進行焊接。
(2)焊件焊前應進行預熱,預熱溫度一般為250~ 350℃ 以上,焊接過程中必需保持層間溫度不低於預熱溫度。
(3)焊后焊件必需保溫緩冷,並立即送入爐中在 650℃ 進行消除應力熱處理。
4、高碳鋼含碳量比較高,焊接性就比較差,焊接時要預熱,焊后要緩冷或者進行350度的低溫回火處理,具體的熱處理的時間長短是由工件的厚度來決定的。如果不能預熱,那就只好採用焊接性能好,抗裂性能好的焊接材料來配合,但是焊接速度一定要降下來。
5、高碳鋼屬於焊接性能不好的類種,如果要進行焊接的話,應在預熱條件下進行焊接,焊后須進行消除應力熱處理。

超高碳鋼


超高碳鋼是碳含量為1.0-2.1%的鐵基合金材料。超高碳銅的最早工業宴例是大馬士革。其碳含量為1.5%。20世紀70年代中期,美國斯坦掐丈學首先進行了超高碳鋼的超塑性研究,之後美國國家實驗室也開展了超高碳鋼的研究.並取得了一系列專利。此外.日本等國也開展了對超高碳鋼的研究。進入21世紀,我國在超高碳鋼方面也開展了研究。採用適當的製備工藝獲得無網狀碳化物的超細晶超高碳鋼。不僅在中、高溫下具有高變形速率的超塑性特性。而且在室溫下具有良好的綜合力學性能。超細晶超高碳鋼不僅有望替代部分中高碳鋼製作工模具、鋼絲、結構件,從而顯著提高其使用壽命,而且利用其中、高溫下良好的固態連接特性,還可與自身或其它金屬基材料連接製備成新型高性能層狀複合材料。是一類極具工業化應用前景的新型材料。