Содержание
Основные характеристики
В зависимости от основного своего назначения углеродистые стали делятся на инструментальные и конструкционные, легирующих элементов в их составе практически нет. От обыкновенных стальных сплавов они отличаются еще и тем, что имеют в составе значительно меньше базовых примесей: марганца, магния, кремния. Содержание главного элемента — углерода — варьируется в довольно широких пределах. В составе высокоуглеродистой стали содержится 0,6−2% C, среднеуглеродистой — 0,3−0,6%, низкоуглеродистой — до 0,25%.
Основной элемент определяет свойства и структуру. Во внутренней структуре сплавов с менее чем 0,8% C (сталь доэвтектоидная) — преимущественно перлит и феррит, а при увеличении концентрации главного элемента формируется вторичный цементит.
Представленные стали с преобладанием ферритной структурой высоко пластичны и имеют низкую прочность. Если в структуре преобладает цементит, металл характеризуется высокой прочностью, однако и большой хрупкостью. При повышении содержания C до 0,8−1% растет прочность и твердость, но сильно ухудшается вязкость и пластичность.
Количественное содержание углерода сказывается на технологических характеристиках, в частности, на свариваемости, легкости обработки резанием и давлением.
- Из низкоуглеродистых сталей изготавливают детали и конструкции, не предназначенные для значительных нагрузок.
- Характеристики среднеуглеродистых сталей делают их основным конструкционным материалом, который используется в производстве конструкций и деталей для транспортного и общего машиностроения.
- Высокоуглеродистые сплавы оптимальны для изготовления деталей, которые должны иметь повышенную износостойкость, в производстве измерительного и ударно-штампового инструмента.
Металл, как и иные стальные сплавы, в составе содержат примеси:
- кремний;
- фосфор;
- марганец;
- азот;
- серу;
- водород;
- кислород.
Кремний и марганец — это полезные примеси, которые вводятся в состав на стадии выплавки для раскисления. Фосфор и сера — вредные примеси, ухудшающие качественные характеристики сплава.
Считается, что легирование и углеродистые виды несовместимы, тем не менее с целью улучшения их технологических и физико-механических характеристик может выполняться микролегирование с помощью добавления различных добавок:
- бора;
- титана;
- циркония;
- редкоземельных элементов.
С их помощью не удастся превратить металл в нержавейку, но значительно улучшить свойства получится.
Низкоуглеродистые стали
Много углерода — это сколько и зачем?
Сплав для производства ножа состоит из металла, углерода и некоторых других добавок. В зависимости от содержания углерода выделяют виды стали:
- Низкоуглеродистая. Это всем знакомая нержавеющая сталь. Доля углерода минимальна – не более 1%. За счет этого материал высокоустойчивый к появлению коррозии, но слишком мягкий – быстро затупляется и требует постоянной правки и заточки. Из-за частых заточек режущая кромка постепенно истирается и нож выходит из строя.
- Среднеуглеродистая. Такая сталь содержит около 1-1,5% углерода. Лезвие довольно гибкое, но также требуетчастой заточки и быстро теряет геометрию.
- Высокоуглеродистая. Доля углерода составляет 2% и более. Лезвие отличается чрезвычайной твердостью и максимально долго сохраняет остроту.
Итак, преимущества лезвия из выскоуглеродистой стали неоспоримы. Чем больше в составе углерода – тем более прочным, износостойким и острым получается нож. Но за такие качества клинок «расплачивается» свойственной ему хрупкостью и меньшей стойкостью к появлению коррозии, чем нержавейка. Решить эти проблемы помогает добавление в состав сплава дополнительных компонентов, таких как:
- хром — обеспечивает устойчивость к коррозии;
- молибден — снижает хрупкость металла, повышает вязкость;
- ванадий — придает гибкость, усиливает свойства хрома и защищает от взаимодействия с химическими средами.
- VG-10 (V-Gold №10) — высокоуглеродистая сталь с добавлением молибдена и кобальта. Обладает высокой коррозиестойкостью, сохраняет прочность режущей кромки даже при закалке металла до твердости 60-63 HRС.
- AUS-8. Применяется для производства ножей с коррозиестойким лезвием, закаленным до твердости 57-59 HRC. В состав входят марганец, молибден, хром, никель. Ножи средней ценовой категории.
- AUS-10. Усовершенствованная, по сравнению с AUS-8 марка стали – более твердая, но с сохранением пластичности. Дольше держит заточку, но и стоит дороже.
Сталь по содержанию углерода
- высокоуглеродистая сталь – сталь с содержанием углерода от 0,6 до 2%. Повышенное количество углерода в составе стали повышает прочность и твердость, при этом снижая уровень текучести и пластичности. Однако, если содержание углерода в металле свыше 1%, его прочность начинает снижаться. Именно поэтому сталь, с содержанием углерода в составе более 1% не изготавливают.
- среднеуглеродистая сталь содержит в своем составе от 0,6 до 1,65 % марганца, что позволяет применять данный вид стали при производстве продукции, которая в дальнейшем будет использоваться при высоких нагрузках. Вся сталь данной группы легко поддается ковке. Самое широкое применение среднеуглеродистая сталь нашла в машиностроении. А при производстве рельсов, колес вагонов и их осей применяю марки стали с более высоким содержанием углерода – от 0,4 до 0,6%).
- низкоуглеродистая сталь изготавливается путем холодного проката или в виде отожженных листов и полос. Области применения низкоуглеродистой стали зависят от процентного соотношения содержания углерода в составе металла.
Исходя из этого критерия, сталь может применяться:
- 0,1% углерода – металл применяется при изготовлении проволоки, тонкого листа, корпусов автомобилей, а также тары;
- 0,1 – 0,25% углерода в составе позволяет применять сталь для производства деталей с цементируемым поверхностным слоем. Процесс цементации обеспечивает создание износостойкой поверхности в сочетании с вязкой сердцевиной.
- 0,25% углерода в составе металла позволяет использовать его в штамповке и ковке, производстве бесшовного трубного проката.
Особенности ножей из высокоуглеродистой стали
Высокоуглеродистая сталь явно выигрывает у сплавов с меньшим содержанием углерода по показателям твердости и режущим свойствам. Единственное, в чем она проигрывает – в степени коррозиестойкости. Все дело в высоком содержании углерода – этот компонент вступает в реакцию с влагой, и при длительном контакте может появиться ржавчина. Отчасти этот «недостаток»нейтрализуется добавками о которых мы говорили выше.Избежать потемнения клинка также удастся, обеспечив ножам из «высокоуглеродки» правильный уход:
- мыть вручную сразу после использования;
- вытирать насухо;
- хранить отдельно от других приборов;
- при длительном хранении лезвие смазывать специальными маслами и заворачивать в бумагу.