Сталь является одним из наиболее широко используемых металлических сплавов в современной промышленности и быту. Однако не все стали одинаковы по своим свойствам и характеристикам. Важнейшим фактором, определяющим особенности конкретной марки стали, является содержание в ней углерода. По этому признаку различают низкоуглеродистые и высокоуглеродистые стали, имеющие ряд принципиальных отличий.
Содержание углерода
Главное различие между этими двумя типами сталей заключается именно в количестве содержащегося в них углерода. В низкоуглеродистых сталях его доля не превышает 0,25%, тогда как в высокоуглеродистых составляет от 0,6% до 2%. Среднеуглеродистые стали занимают промежуточное положение с содержанием углерода от 0,25% до 0,6%.
Такое различие в химическом составе определяет многие физические и механические свойства низко- и высокоуглеродистой стали, а также области их применения.
Твердость и прочность
Чем выше содержание углерода в стали, тем большей твердостью и прочностью она обладает. Углерод образует в структуре стали твердые карбиды, повышающие ее устойчивость к механическим нагрузкам.
Высокоуглеродистые стали отличаются высокой твердостью и износостойкостью. Они способны выдерживать значительные нагрузки без пластической деформации. Такие стали широко применяются для изготовления режущего и измерительного инструмента, штампов, пружин, подшипников.
Низкоуглеродистые стали, напротив, более мягкие и пластичные. Они легко поддаются механической обработке — гибке, резке, сварке. Из них производят листы, трубы, профили, крепежные элементы, используемые в строительстве и машиностроении.
Ковкость и свариваемость
Низкая концентрация углерода делает низкоуглеродистые стали более ковкими и лучше поддающимися сварке. Они не склонны к образованию трещин и обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии, что позволяет придавать им самую разнообразную форму методами горячей обработки давлением — ковкой, штамповкой, прокаткой.
Высокоуглеродистые стали, наоборот, плохо куются и свариваются. Повышенное содержание углерода делает их более хрупкими и чувствительными к нагреву. При горячей обработке в них могут возникать трещины и другие дефекты.
Термообработка
Важное отличие высокоуглеродистых сталей — возможность существенно менять их свойства за счет термической обработки. Закалка с последующим отпуском позволяет получить очень высокую твердость и прочность таких сталей.
В то же время термообработка низкоуглеродистых сталей малоэффективна. Из-за низкого содержания углерода их структура не претерпевает значительных изменений при нагреве и охлаждении. Основной вид термообработки для них — нормализация, служащая для снятия внутренних напряжений.
Цена и распространенность
Низкоуглеродистые стали наиболее широко распространены и доступны по цене. Они составляют основу массового металлопроката, применяемого в строительстве и машиностроении. Углеродистые стали обычных качеств Ст3, Ст5 выпускаются в огромных количествах.
Высокоуглеродистые стали стоят дороже и выпускаются в меньших объемах в силу своего специального назначения. Инструментальные стали У10, У12 производят для оснастки машиностроительных заводов.
Заключение
Таким образом, низко- и высокоуглеродистые стали имеют ряд значительных отличий, обусловленных разным содержанием в них углерода. Низкоуглеродистые стали пластичны, хорошо куются и свариваются, но обладают невысокой твердостью и прочностью. Высокоуглеродистые, наоборот, очень твердые и прочные, но хуже поддаются обработке давлением и сварке, требуют термообработки. Различается и область их применения — от массовых строительных конструкций до специальных инструментов и деталей машин.
