超高碳鋼

由于碳含量很高，超高碳鋼的硬度通過適當(dāng)?shù)奶幚砜筛哌_(dá)HRC65~68。具有超細(xì)晶粒的超高碳鋼的另一特性是可在低于A1溫度條件下與同類材料或其它鐵基合金擴(kuò)散結(jié)合，從而制造具有較高綜合性能的復(fù)合材料 。

高碳鋼常稱工具鋼，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%的鋼制造； 切削工具如鉆頭， 絲攻， 鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼制造。

超高碳鋼是指碳含量為1.0~2.1%，滲碳體體積百分比為15~32%的普碳鋼 。

鑄態(tài)時(shí)強(qiáng)度低而性脆。經(jīng)過熱加工和熱處理后，可得到均勻分布著細(xì)小滲碳體顆粒的超細(xì)鐵素體(0.5~2μm)基體。這種組織的超高碳鋼在一定溫度(A1溫度附近)和應(yīng)變速度下具有超塑性。室溫下具有較高的強(qiáng)度和韌性，拉伸強(qiáng)度可達(dá)1750MPa，伸長率達(dá)25%。

高碳鋼的硬度、強(qiáng)度主要取決于鋼中固溶的碳量，并隨固溶碳量的增加而提高。固溶碳量超過0.6%時(shí)， 淬火后硬度不再增加，只是過剩的碳化物數(shù)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(jù)使用條件和對(duì)鋼的強(qiáng)度、韌性匹配來選用不同的鋼號(hào)。例如，制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(zhuǎn)爐生產(chǎn)。要求質(zhì)量較高或特殊質(zhì)量時(shí)可采用電爐冶煉加真空自耗或電 渣重熔。冶熔時(shí)，嚴(yán)格控制化學(xué)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(jìn)行高溫?cái)U(kuò) 散退火(對(duì)工具鋼尤為重要)。熱加工時(shí)，過共析鋼的停鍛(軋)溫度要求低(約800℃)，鍛軋成材后應(yīng)避 免粗大網(wǎng)狀碳化物的析出，在700℃以下應(yīng)注意緩冷，以防熱應(yīng)力造成裂紋。熱處理或熱加工過程中要防止表面脫碳(對(duì)彈簧鋼尤為重要)。熱加工時(shí)要有足夠的壓縮比，以保證鋼的質(zhì)量和使用性能 。2100433B

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(yè)案例是大馬士革。其碳含量為1.5%。20世紀(jì)70年代中期，美國斯坦掐丈學(xué)首先進(jìn)行了超高碳鋼的超塑性研究，之后美國國家實(shí)驗(yàn)室也開展了超高碳鋼的研究．并取得了一系列專利。此外．日本等國也開展了對(duì)超高碳鋼的研究。進(jìn)入21世紀(jì)，我國在超高碳鋼方面也開展了研究。采用適當(dāng)?shù)闹苽涔に嚝@得無網(wǎng)狀碳化物的超細(xì)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(xué)性能。超細(xì)晶超高碳鋼不僅有望替代部分中高碳鋼制作工模具、鋼絲、結(jié)構(gòu)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(tài)連接特性，還可與自身或其它金屬基材料連接制備成新型高性能層狀復(fù)合材料。是一類極具工業(yè)化應(yīng)用前景的新型材料 。

按鋼的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼又分為：①低碳鋼，含碳量小于0.25%；②中碳鋼，含碳量為0.25%——0.60%；③高碳鋼，含碳量大于0.6%；中碳鋼熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強(qiáng)度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼?？刹唤?jīng)熱處理，直接使用冷軋材、冷拉材，亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的最高硬度約為HRC55（HB538），σb為600～1100MPa。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應(yīng)用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機(jī)械零件。

中碳鋼屬于亞共析鋼，其退火組織為珠光體和鐵素體。隨著鋼中碳含量增加，組織中珠光體數(shù)量增加，而鐵素體數(shù)量減少。碳含量大于0.40%的鋼淬火組織為馬氏體;碳含量大于0.40%時(shí)，除了馬氏體外還有少量殘留奧氏體，殘留奧氏體數(shù)量隨著鋼中碳含量的增加而增加。