La Differenza tra Acciai al Carbonio Bassi, Medi e Altamente Carbonati

Acciaio al carbonio può essere diviso in tre tipi principali in base al suo contenuto di carbonio: acciaio al basso carbonio, acciaio al carbonio medio e acciaio al carbonio alto. A causa della differenza nel contenuto di carbonio, ogni tipo di acciaio al carbonio mostra anche significative differenze nella sua struttura organizzativa, proprietà meccaniche, tecnologia di lavorazione, ecc. Tuttavia, è fondamentale per noi scegliere il materiale giusto comprendendo le differenze tra acciaio al basso carbonio, acciaio al carbonio medio e acciaio al carbonio alto.

Cos'è l'acciaio al carbonio?

L'acciaio al carbonio, noto anche come acciaio al carbone, è un materiale in acciaio con il ferro come elemento principale, una certa quantità di carbonio (generalmente inferiore al 2,11%) ma senza l'aggiunta di grandi quantità di altri elementi leganti. L'acciaio al carbonio è il tipo più basilare e comune di materiale in acciaio. In base al contenuto di carbonio diverso, l'acciaio al carbonio può essere diviso in acciaio a basso carbonio, acciaio a medio carbonio e acciaio ad alto carbonio. Più alto è il contenuto di carbonio, maggiore sarà la resistenza e la durezza dell'acciaio, ma la plasticità e la tenuta si ridurranno corrispondentemente. Più basso è il contenuto di carbonio, migliori saranno la duttilità e le prestazioni di saldatura dell'acciaio.

Classificazione dell'acciaio al carbonio:

La classificazione dell'acciaio al carbonio si basa principalmente sul suo contenuto di carbonio. Secondo standard internazionali e nazionali comunemente utilizzati, l'acciaio al carbonio è classificato come segue:

• Acciaio a basso carbonio: il contenuto di carbonio è generalmente compreso tra il 0,04% e il 0,25%;
• Acciaio a medio carbonio: il contenuto di carbonio è compreso tra il 0,25% e il 0,60%;
• Acciaio ad alto carbonio: il contenuto di carbonio è compreso tra il 0,60% e il 1,00%.

Sebbene la classificazione si basi principalmente sul contenuto di carbonio, in alcune applicazioni specifiche, si fa anche riferimento al contenuto di altri elementi (come il manganese, il silicio, zolfo, fosforo, ecc.) e all'uso e alle proprietà meccaniche dell'acciaio.

Qual è la differenza tra acciaio ad basso carbonio, acciaio a medio carbonio e acciaio ad alto carbonio?

Le loro differenze sono principalmente riflesse nei seguenti 5 aspetti, come mostrato di seguito:

1. Composizione chimica:

La differenza più diretta tra acciaio ad basso carbonio, acciaio a medio carbonio e acciaio ad alto carbonio è riflessa nella loro composizione chimica. Man mano che il contenuto di carbonio aumenta gradualmente, l'induribilità e la resistenza dell'acciaio aumentano, ma la sua tenuta e saldabilità diminuiscono.

• Acciaio al basso carbonio: Oltre al contenuto di basso carbonio, spesso contiene una piccola quantità di silicio (0,17~0,37%), manganese (0,35~0,65%), ecc., al fine di migliorarne la resistenza e la lavorabilità. A causa del basso contenuto di carbonio, ha buona plasticità, tenacia e saldabilità.
• Acciaio al carbonio medio: Il contenuto di carbonio è generalmente compreso tra il 0,25% e il 0,60%, e contiene anche elementi rafforzanti come il manganese (0,50%~1,65%). Le sue proprietà meccaniche sono relativamente buone e si adatta al trattamento termico. Rispetto all'acciaio al basso carbonio, ha una maggiore resistenza e durezza, ma la sua tenacia è ridotta.
• Acciaio al carbonio elevato: Il contenuto di carbonio è compreso tra il 0,60% e il 1,00%. A causa del alto contenuto di carbonio, la sua durezza e la resistenza all'usura sono significativamente migliorate, ma la sua saldabilità e lavorabilità sono scarse.

2. Proprietà meccaniche:

In termini di proprietà meccaniche, le differenze tra questi tre tipi di acciaio sono particolarmente evidenti. Le proprietà meccaniche includono resistenza a trazione, resistenza a snervamento, allungamento, tenacia all'impatto, durezza, ecc.

• Acciaio al basso carbonio: La resistenza a trazione è generalmente compresa tra 370~500MPa, la resistenza a snervamento è tra 200~300MPa e l'allungamento può arrivare a più del 25%. Le sue caratteristiche principali sono una buona tenacia e una forte duttilità, ed è adatto per lavorazioni come stampaggio, tiratura e altre procedure.
• Acciaio al carbonio medio: Dopo tempra e ritorno, la resistenza a trazione può raggiungere 600~800MPa, la resistenza a snervamento è tra 400~600MPa e l'allungamento è tra il 15%~20%. Ha buone proprietà meccaniche complessive ed è particolarmente adatto per la produzione di componenti strutturali.
• Acciaio ad alto carbonio: La resistenza a trazione può raggiungere più di 900~1300MPa, ma la lunghezza di allungamento è generalmente inferiore al 10%, e la tenacia all'impatto è scarsa. Dopo tempra e ritorno, si può ottenere una durezza estremamente alta, che è un materiale ideale per utensili da taglio e stampi.

3. Prestazioni del trattamento termico:

Il trattamento termico è un mezzo importante per migliorare le prestazioni dell'acciaio. Gli acciai a basso carbonio, medio carbonio e alto carbonio reagiscono in modo diverso al trattamento termico.

• Acciaio a basso carbonio: A causa del suo basso contenuto di carbonio, la sua durezza non può essere migliorata significativamente con il trattamento termico. Viene utilizzato principalmente lavorando a freddo e con il trattamento di carbonizzazione per aumentare la durezza superficiale. Dopo normalizzazione, il materiale può essere ammorbidito per ulteriori lavorazioni.
• Acciaio al carbonio medio: Adatto per il trattamento termico di tempra e ritorno, ovvero tempra e ritorno, controlla la struttura per ottenere l'equilibrio richiesto tra resistenza e tenacità, ed è il materiale preferito per la produzione di componenti automobilistici e ferroviari.
• Acciaio al carbonio elevato: L'effetto del trattamento termico è il più significativo. L'acciaio al carbonio elevato può raggiungere una durezza elevata attraverso la tempra e regolare la sua tenacità tramite il ritorno. Viene utilizzato per produrre parti ad alta resistenza e ad alto consumo come molle, coltelli e strumenti di misura.

4. Saldatività e lavorabilità:

La saldatività e la lavorabilità influenzano direttamente il costo di produzione e la facilità d'uso dell'acciaio.

• Acciaio al carbonio basso: Ha un'eccellente saldatività e proprietà di formatura a freddo, e può essere saldato con vari metodi. È ampiamente utilizzato nella costruzione e nella produzione meccanica.
• Acciaio al carbonio medio: ha una saldabilità media e è soggetto a crepe durante la saldatura. Di solito richiede un pre-riscaldamento e un trattamento termico post-saldatura per migliorare la qualità della saldatura. La sua lavorabilità è anche leggermente inferiore rispetto all'acciaio al carbonio basso.
• Acciaio al carbonio alto: scarsa saldabilità, soggetto a crepe di indurimento, di solito non adatto alla saldatura. È anche soggetto a crepe e intaccature durante la lavorazione, richiedendo l'uso di strumenti speciali e metodi di raffreddamento.

5. applicazioni:

A causa delle differenze nelle prestazioni, gli utilizzi dei tre tipi di acciaio sono anche significativamente diversi.

• Acciaio al carbonio basso: utilizzato principalmente per strutture edilizie (come bulloni, profili in acciaio), componenti meccanici (come viti, dadi), carrozze automobili, ecc.
• Acciaio al carbonio medio: utilizzato principalmente per produrre componenti strutturali portanti, come ingranaggi, assi, bielle, bracci di gru, ecc.
• Acciaio al carbonio elevato: utilizzato principalmente per la produzione di strumenti resistenti all'usura e ad alta resistenza, come coltelli, strumenti di misura, molle, cuscinetti a sfera, ecc.

Gradi Comuni:

Nello standard cinese GB e nello standard ASTM americano, gli acciai con diverse percentuali di carbonio hanno i loro rappresentanti tipici:

• Acciaio al basso carbonio: Q235 (Cina), A36 (USA), SS400 (Giappone)
• Acciaio al carbonio medio: 45# acciaio (Cina), 1045 acciaio (USA), S45C (Giappone)
• Acciaio al carbonio alto: T8, T10 acciaio (Cina), 1095 acciaio (USA), SK85 (Giappone)

Resistenza alla Corrosione e Trattamento Superficiale:

Lo acciaio al carbonio da solo non ha una buona resistenza alla corrosione, quindi di solito è necessario associarlo a un trattamento superficiale durante l'applicazione.

• Acciaio basso carbonio: Vengono spesso utilizzati processi come galvanizzazione a caldo, galvanizzazione elettrolitica, immissione in plastica per migliorare la resistenza alla corrosione, e sono ampiamente utilizzati all'aperto o in ambienti umidi.
• Acciaio medio carbonio e alto carbonio: A causa della loro alta resistenza, vengono spesso utilizzati in attrezzature industriali, concentrandosi maggiormente su sigilli a olio, rivestimenti antiruggine o trattamenti fosfatanti, piuttosto che su ambienti di esposizione quotidiana.

Si noti che gli acciai ad alto contenuto di carbonio sono più inclini all'ossidazione, specialmente durante il saldatura e il trattamento termico. Pertanto, l'acciaio ad alto carbonio viene generalmente rivestito con un strato protettivo o sottoposto a trattamento termico prima e dopo l'uso per prevenire la corrosione.

Conclusione:

Sebbene l'acciaio al carbonio basso, medio e alto facciano parte della serie degli acciai al carbonio, a causa del diverso contenuto di carbonio, i tre presentano caratteristiche distinte in termini di proprietà meccaniche, lavorabilità, saldabilità, caratteristiche di trattamento termico e campi di applicazione. La selezione e l'applicazione ragionevoli di questi tre tipi di acciaio rivestono un'importanza fondamentale per migliorare la qualità dei prodotti ingegneristici, controllare i costi di produzione e prolungare la durata di vita.

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