Aço Carbono pode ser dividido em três tipos principais de acordo com seu teor de carbono: aço de baixo carbono, aço de médio carbono e aço de alto carbono. Devido à diferença no teor de carbono, cada tipo de aço carbono também apresenta diferenças significativas em sua estrutura organizacional, propriedades mecânicas, tecnologia de processamento, etc. No entanto, é crucial para nós escolhermos o material certo compreendendo as diferenças entre aço de baixo carbono, aço de médio carbono e aço de alto carbono.
O que é Aço Carbono?
Aço carbono, também conhecido como aço carbono, é um material de aço com ferro como elemento principal, uma certa quantidade de carbono (geralmente menos de 2,11%) e sem adicionar grandes quantidades de outros elementos de liga. O aço carbono é o tipo mais básico e comum de material de aço. De acordo com o teor de carbono diferente, o aço carbono pode ser dividido em aço de baixo carbono, aço de médio carbono e aço de alto carbono. Quanto maior o teor de carbono, maior será a resistência e a dureza do aço, mas a plasticidade e a tenacidade serão reduzidas correspondentemente. Quanto menor o teor de carbono, melhor será a ductilidade e o desempenho de soldagem do aço.

Classificação do Aço Carbono:
A classificação do aço carbono baseia-se principalmente no seu teor de carbono. De acordo com padrões internacionais e domésticos comumente usados, o aço carbono é classificado da seguinte forma:
- Aço de baixo carbono: o teor de carbono geralmente está entre 0,04% e 0,25%;
- Aço de médio carbono: o teor de carbono está entre 0,25% e 0,60%;
- Aço de alta carbono: o teor de carbono está entre 0,60% e 1,00%.
Embora a classificação seja baseada principalmente no teor de carbono, em aplicações específicas, o conteúdo de outros elementos (como manganês, silício, enxofre, fósforo, etc.) e o uso e as propriedades mecânicas do aço também serão considerados.
Qual é a diferença entre o aço de baixo carbono, o aço de médio carbono e o aço de alto carbono?
Suas diferenças são refletidas principalmente nos seguintes 5 aspectos, conforme mostrado abaixo:
1. Composição Química:
A diferença mais direta entre o aço de baixo carbono, o aço de médio carbono e o aço de alto carbono é refletida em sua composição química. À medida que o teor de carbono aumenta gradualmente, a dureza e a resistência do aço aumentam, mas sua ductilidade e soldabilidade diminuem.
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Aço de baixo carbono: Além do baixo teor de carbono, frequentemente contém uma pequena quantidade de silício (0,17~0,37%), manganês (0,35~0,65%), etc., com o objetivo de melhorar sua resistência e usinabilidade. Devido ao seu baixo teor de carbono, ele possui boa plasticidade, tenacidade e capacidade de soldagem.
- Aço de carbono médio: O teor de carbono geralmente está entre 0,25% e 0,60%, e também contém elementos fortificantes como manganês (0,50%~1,65%). Suas propriedades mecânicas são relativamente boas e é adequado para tratamento térmico. Comparado ao aço de baixo carbono, ele possui maior resistência e dureza, mas sua tenacidade é reduzida.
- Aço de alto carbono: O teor de carbono está entre 0,60% e 1,00%. Devido ao alto teor de carbono, sua dureza após o tempero e sua resistência ao desgaste são significativamente melhoradas, mas sua soldabilidade e usinabilidade são pobres.
2. Propriedades Mecânicas:
Em termos de propriedades mecânicas, as diferenças entre esses três tipos de aço são particularmente evidentes. As propriedades mecânicas incluem resistência à tração, resistência ao escoamento, alongamento, tenacidade a impacto, dureza, etc.
- Aço de baixo carbono: A resistência à tração geralmente está entre 370~500MPa, a resistência ao escoamento está entre 200~300MPa, e o alongamento pode chegar a mais de 25%. Suas características destacadas são boa tenacidade e forte ductilidade, sendo adequado para processos como estampagem e laminação.
- Aço de carbono médio: Após o endurecimento e revenimento, a resistência à tração pode alcançar 600~800MPa, a resistência ao escoamento está entre 400~600MPa, e o alongamento está entre 15%~20%. Ele possui boas propriedades mecânicas gerais e é especialmente adequado para fabricação de peças estruturais.
- Aço de alta carbono: A resistência à tração pode atingir mais de 900~1300MPa, mas a elongação geralmente é inferior a 10%, e a tenacidade ao impacto é pobre. Após o tratamento térmico de revenimento, pode-se obter uma dureza extremamente alta, sendo um material ideal para ferramentas de corte e moldes.
3. Desempenho no Tratamento Térmico:
O tratamento térmico é um meio importante para melhorar o desempenho do aço. O aço de baixo carbono, médio carbono e alto carbono respondem de maneira diferente ao tratamento térmico.
- Aço de baixo carbono: Devido ao seu baixo teor de carbono, sua dureza não pode ser significativamente melhorada pelo tratamento térmico. Ele utiliza principalmente trabalhamento a frio e o processo de carbonitação para aumentar a dureza superficial. Após o revenimento, o material pode ser amolecido para processamento subsequente.
- Aço de carbono médio: Adequado para endurecimento e revenimento, ou seja, endurecimento e revenimento, ele controla a organização para obter o equilíbrio necessário entre resistência e tenacidade, e é o material preferido para fabricação de peças automotivas e ferroviárias.
- Aço de alto carbono: O efeito do tratamento térmico é o mais significativo. O aço de alto carbono pode obter alta dureza através do endurecimento e ajustar sua tenacidade através do revenimento. É usado para fabricar peças de alta resistência e alta capacidade de desgaste, como molas, facas e ferramentas de medição.
4. Soldabilidade e Processabilidade:
Soldabilidade e processabilidade afetam diretamente o custo de fabricação e a facilidade de uso do aço.
- Aço de baixo carbono: Ele possui excelente soldabilidade e propriedades de formação a frio, e pode ser soldado por vários métodos. É amplamente utilizado na construção e na fabricação de máquinas.
- Aço de carbono médio: Possui soldabilidade média e é propenso a rachaduras durante o processo de soldagem. Normalmente exige pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem para melhorar a qualidade da solda. Sua usinabilidade também é ligeiramente inferior à do aço de baixo carbono.
- Aço de alto carbono: baixa soldabilidade, suscetível a rachaduras por endurecimento, geralmente não é adequado para soldagem. Também é propenso a rachaduras e trincas durante o processamento, exigindo o uso de ferramentas especiais e métodos de resfriamento.
5. aplicações:
Devido às diferenças nas propriedades, os usos dos três tipos de aço também são significativamente diferentes.
- Aço de baixo carbono: usado principalmente em estruturas de construção (como barras de aço, perfis de aço), peças mecânicas (como parafusos, porcas), carrocerias de automóveis, etc.
- Aço de carbono médio: usado principalmente na fabricação de peças estruturais sujeitas a cargas, como engrenagens, eixos, bielas, braços de guindaste, etc.
- Aço de alta carbono: usado principalmente para fabricar ferramentas resistentes ao desgaste e de alta força, como facas, ferramentas de medição, molas, rolamentos esféricos, etc.
Ligações comuns:
Nos padrões chineses GB e ASTM americanos, aços com diferentes teores de carbono têm seus representantes típicos:
- Aço de baixo carbono: Q235 (China), A36 (EUA), SS400 (Japão)
- Aço carbono médio: aço 45# (China), aço 1045 (EUA), S45C (Japão)
- Aço de alta carbono: Aço T8, T10 (China), aço 1095 (EUA), SK85 (Japão)
Resistência à Corrosão e Tratamento de Superfície:
O aço carbono por si só não possui boa resistência à corrosão, portanto geralmente precisa ser combinado com tratamento de superfície em aplicações.
- Aço de baixo carbono: Processos como galvanização a quente, eletrogalvanização, pulverização plástica e outros são frequentemente usados para aumentar a resistência à corrosão e são amplamente utilizados em ambientes externos ou úmidos.
- Aço carbono médio e aço carbono alto: Devido à sua alta resistência, são frequentemente usados em equipamentos industriais, concentrando-se mais em vedações de óleo, revestimentos anti-ferrugem ou tratamentos fosfatados, em vez de ambientes de exposição diária.
Deve-se observar que os aços com alto teor de carbono são mais propensos à oxidação, especialmente durante o soldagem e o tratamento térmico. Portanto, o aço carbono alto geralmente é revestido com uma camada protetora ou submetido a tratamento térmico antes e depois do uso para evitar corrosão.
Conclusão:
Embora o aço carbono baixo, o aço carbono médio e o aço carbono alto pertençam à série de aços carbono, devido ao diferente teor de carbono, os três possuem características distintas em propriedades mecânicas, usinabilidade, soldabilidade, características de tratamento térmico e campos de aplicação. A seleção e aplicação razoáveis desses três tipos de aço têm grande importância para melhorar a qualidade dos produtos de engenharia, controlar os custos de fabricação e prolongar a vida útil.
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