เหล็กคาร์บอน สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลักตามปริมาณคาร์บอนได้แก่ เหล็กคาร์บอนต่ำ เหล็กคาร์บอนกลาง และเหล็กคาร์บอนสูง โดยเนื่องจากความแตกต่างของปริมาณคาร์บอน แต่ละประเภทของเหล็กคาร์บอนยังแสดงความแตกต่างอย่างชัดเจนในโครงสร้างองค์กร คุณสมบัติทางกล การประมวลผล ฯลฯ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญสำหรับเราคือการเลือกวัสดุที่เหมาะสมเพื่อเข้าใจความแตกต่างระหว่างเหล็กคาร์บอนต่ำ เหล็กคาร์บอนกลาง และเหล็กคาร์บอนสูง
คาร์บอนสตีลคืออะไร?
เหล็กกล้าคาร์บอน หรือที่รู้จักกันว่าเหล็กกล้าคาร์บอน เป็นวัสดุเหล็กที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบหลัก มีปริมาณคาร์บอนในระดับหนึ่ง (โดยทั่วไปน้อยกว่า 2.11%) แต่ไม่ได้เพิ่มธาตุอัลลอยจำนวนมาก เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นวัสดุเหล็กชนิดพื้นฐานและพบได้ทั่วไปมากที่สุด ตามปริมาณคาร์บอนที่แตกต่างกัน เหล็กกล้าคาร์บอนสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เหล็กกล้าคาร์บอนกลาง และเหล็กกล้าคาร์บอนสูง ยิ่งมีปริมาณคาร์บอนสูงเท่าไร ความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กก็จะยิ่งมากขึ้น แต่ความยืดหยุ่นและความเหนียวจะลดลงตามลำดับ ยิ่งมีปริมาณคาร์บอนต่ำเท่าไร ความสามารถในการดัดและเชื่อมของเหล็กก็จะดียิ่งขึ้น

การจำแนกประเภทของเหล็กกล้าคาร์บอน:
การจำแนกประเภทของเหล็กกล้าคาร์บอนนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอน โดยมาตรฐานทั่วไปทั้งในและต่างประเทศ เหล็กกล้าคาร์บอนจะถูกแบ่งออกเป็นดังนี้:
- เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ: ปริมาณคาร์บอนทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.04% ถึง 0.25%;
- เหล็กกล้าคาร์บอนกลาง: ปริมาณคาร์บอนอยู่ระหว่าง 0.25% ถึง 0.60%;
- เหล็กคาร์บอนสูง: มีปริมาณคาร์บอนอยู่ระหว่าง 0.60% ถึง 1.00%.
แม้ว่าการจัดหมวดหมู่จะขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนเป็นหลัก แต่ในกรณีการใช้งานเฉพาะ ปริมาณของธาตุอื่นๆ (เช่น แมงกานีส เซเลเนียม กำมะถัน ฟอสฟอรัส ฯลฯ) และการใช้งานรวมถึงคุณสมบัติทางกลของเหล็กจะถูกนำมาพิจารณาด้วย
ความแตกต่างระหว่างเหล็กคาร์บอนต่ำ เหล็กคาร์บอนกลาง และเหล็กคาร์บอนสูงคืออะไร?
ความแตกต่างของพวกมันสะท้อนให้เห็นใน 5 ด้านหลัก ดังแสดงไว้ด้านล่าง:
1. ส่วนประกอบทางเคมี:
ความแตกต่างที่ชัดเจนที่สุดระหว่างเหล็กคาร์บอนต่ำ เหล็กคาร์บอนกลาง และเหล็กคาร์บอนสูงแสดงให้เห็นในองค์ประกอบทางเคมี เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้นทีละน้อย ความแข็งและความทนทานของเหล็กจะเพิ่มขึ้น แต่ความสามารถในการยืดหยุ่นและการเชื่อมจะลดลง
-
เหล็กคาร์บอนต่ำ: นอกจากจะมีส่วนผสมของคาร์บอนต่ำแล้ว ยังมักมีซิลิกอน (0.17~0.37%) มanganese (0.35~0.65%) และอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความสามารถในการกลึงของมัน เนื่องจากมีคาร์บอนต่ำ มันจึงมีคุณสมบัติทางพลาสติก ความเหนียว และความสามารถในการเชื่อมที่ดี
- เหล็กคาร์บอนกลาง: ปริมาณคาร์บอนทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.25% ถึง 0.60% และยังมีธาตุเสริมความแข็งแรง เช่น manganese (0.50%~1.65%) คุณสมบัติทางกลของมันค่อนข้างดีและเหมาะสำหรับการบำบัดความร้อน เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กคาร์บอนต่ำ มันมีความแข็งแรงและความแข็งมากกว่า แต่ความเหนียวลดลง
- เหล็กคาร์บอนสูง: ปริมาณคาร์บอนอยู่ระหว่าง 0.60% ถึง 1.00% เนื่องจากมีคาร์บอนสูง ความแข็งจากการชุบและคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอจึงเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด แต่ความสามารถในการเชื่อมและการกลึงแย่ลง
2. คุณสมบัติทางกล:
ในแง่ของคุณสมบัติทางกล ความแตกต่างระหว่างเหล็กทั้งสามประเภทนี้ชัดเจนเป็นพิเศษ คุณสมบัติทางกลรวมถึงความแข็งแรงในการดึง ความแข็งแรงในการยืด ความยืดยาว การทนแรงกระแทก และความแข็ง เป็นต้น
- เหล็กคาร์บอนต่ำ: ความแข็งแรงในการดึงมักอยู่ระหว่าง 370~500MPa ความแข็งแรงในการยืดอยู่ระหว่าง 200~300MPa และความยืดยาวสูงถึงมากกว่า 25% คุณลักษณะเด่นของมันคือความเหนียวและพลาสติกิตีสูง เหมาะสำหรับกระบวนการปั๊ม ดึง และอื่นๆ
- เหล็กคาร์บอนกลาง: หลังจากการอบชุบ ความแข็งแรงในการดึงสามารถถึง 600~800MPa ความแข็งแรงในการยืดอยู่ระหว่าง 400~600MPa และความยืดยาวอยู่ระหว่าง 15%~20% มันมีคุณสมบัติทางกลแบบครบวงจรที่ดีเยี่ยม เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้าง
- เหล็กกล้าคาร์บอนสูง: ความแข็งแรงดึงสามารถถึงมากกว่า 900~1300MPa แต่การยืดตัวมักจะน้อยกว่า 10% และความเหนียวต่อแรงกระแทกไม่ดีนัก หลังจากการทำให้แข็งและอบอุณหภูมิสูง จะได้รับความแข็งที่สูงมาก ซึ่งเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับเครื่องมือตัดและแม่พิมพ์
3. สมรรถนะของการบำบัดความร้อน:
การบำบัดความร้อนเป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงสมรรถนะของเหล็ก เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ คาร์บอนกลาง และคาร์บอนสูงตอบสนองต่อการบำบัดความร้อนแตกต่างกันไป
- เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ: เนื่องจากมีคาร์บอนต่ำ ความแข็งของมันไม่สามารถเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญผ่านการบำบัดความร้อน มันใช้วิธีการแปรรูปเย็นและการเคลือบคาร์บอนเพื่อเพิ่มความแข็งของผิวหลังจากการอบอ่อนตัว วัสดุสามารถถูกทำให้นุ่มลงสำหรับการแปรรูปในลำดับถัดไป
- เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง: เหมาะสำหรับการชุบและการอบแข็ง ซึ่งหมายถึงการควบคุมโครงสร้างเพื่อให้ได้สมดุลที่ต้องการระหว่างความแข็งแรงและความเหนียว และเป็นวัสดุที่นิยมใช้ในการผลิตชิ้นส่วนของรถยนต์และรถไฟ
- เหล็กกล้าคาร์บอนสูง: ผลของการบำบัดความร้อนมีความสำคัญที่สุด เหล็กกล้าคาร์บอนสูงสามารถได้รับความแข็งสูงผ่านการชุบ และปรับความเหนียวผ่านการอบแข็ง ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอ เช่น สปริง มีด และเครื่องมือวัด
4. ความสามารถในการเชื่อมและการแปรรูป:
ความสามารถในการเชื่อมและการแปรรูปส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนการผลิตและความสะดวกในการใช้งานของเหล็ก
- เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ: มีความสามารถในการเชื่อมที่ยอดเยี่ยมและมีคุณสมบัติการขึ้นรูปแบบเย็นที่ดี สามารถเชื่อมได้หลากหลายวิธี ใช้อย่างแพร่หลายในงานก่อสร้างและการผลิตเครื่องจักร
- เหล็กคาร์บอนกลาง: มีความสามารถในการเชื่อมปานกลางและมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวระหว่างการเชื่อม ปกติแล้วจำเป็นต้องมีการอุ่นล่วงหน้าและการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อมเพื่อปรับปรุงคุณภาพของการเชื่อม ความสามารถในการแปรรูปยังด้อยกว่าเหล็กคาร์บอนต่ำเล็กน้อย
- เหล็กคาร์บอนสูง: มีความสามารถในการเชื่อมต่ำ เกิดการแข็งตัวและแตกร้าวง่าย ทั่วไปแล้วไม่เหมาะสำหรับการเชื่อม นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวและแตกหักระหว่างกระบวนการแปรรูป ซึ่งต้องใช้เครื่องมือพิเศษและวิธีการระบายความร้อน
5. การใช้งาน:
เนื่องจากความแตกต่างของสมรรถนะ การใช้งานของสามประเภทของเหล็กนี้จึงแตกต่างกันอย่างชัดเจน
- เหล็กคาร์บอนต่ำ: ใช้เป็นหลักสำหรับโครงสร้างอาคาร (เช่น เหล็กเส้น เหล็กช่อง) ส่วนประกอบของเครื่องจักร (เช่น น็อต ลูกบolt) ตัวถังรถยนต์ เป็นต้น
- เหล็กคาร์บอนกลาง: ใช้เป็นหลักสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างที่รองรับน้ำหนัก เช่น เฟือง แกน เพลา แขนเชื่อมโยง แขนเครน เป็นต้น
- เหล็กคาร์บอนสูง: ใช้หลักในการผลิตเครื่องมือที่ทนต่อการสึกหรอและมีความแข็งแรงสูง เช่น มีด เครื่องมือวัด สปริง และลูกปืนหมุน เป็นต้น
เกรดทั่วไป:
ในมาตรฐาน GB ของจีนและมาตรฐาน ASTM ของอเมริกา เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่างกันจะมีตัวแทนที่เป็นที่รู้จัก:
- คาร์บอนสตีลชนิดต่ำ: Q235 (จีน), A36 (สหรัฐอเมริกา), SS400 (ญี่ปุ่น)
- เหล็กคาร์บอนกลาง: เหล็ก 45# (จีน), เหล็ก 1045 (สหรัฐอเมริกา), S45C (ญี่ปุ่น)
- เหล็กคาร์บอนสูง: T8, T10 เหล็ก (จีน), 1095 เหล็ก (สหรัฐอเมริกา), SK85 (ญี่ปุ่น)
ความต้านทานการกัดกร่อนและการบำบัดผิวหน้า:
เหล็กคาร์บอนเองไม่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ดังนั้นจึงมักจะต้องใช้วิธีบำบัดผิวหน้าในระหว่างการใช้งาน
- เหล็กคาร์บอนต่ำ: มักใช้กระบวนการเคลือบด้วยสังกะสีชุบ immersion ไฟฟ้าพลาสติก และกระบวนการอื่นๆ เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน และถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งหรือที่มีความชื้น
- เหล็กคาร์บอนกลางและเหล็กคาร์บอนสูง: เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง จึงมักใช้ในอุปกรณ์อุตสาหกรรม โดยเน้นไปที่การใช้งานซีลน้ำมัน การเคลือบกันสนิม หรือการบำบัดด้วยฟอสเฟตมากกว่าสภาพแวดล้อมการใช้งานทั่วไป
ควรทราบว่าเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูงมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันได้ง่ายกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างการเชื่อมและการอบร้อน ดังนั้นเหล็กคาร์บอนสูงมักจะถูกเคลือบด้วยชั้นป้องกันหรือผ่านกระบวนการอบร้อนก่อนและหลังการใช้งานเพื่อป้องกันการกัดกร่อน
ข้อสรุป:
แม้ว่าเหล็กคาร์บอนต่ำ เหล็กคาร์บอนกลาง และเหล็กคาร์บอนสูงจะอยู่ในกลุ่มของเหล็กคาร์บอน แต่เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนที่แตกต่างกัน ทั้งสามประเภทจึงมีคุณสมบัติทางกล การขึ้นรูป ความสามารถในการเชื่อม คุณสมบัติของการอบร้อน และขอบเขตการใช้งานที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน การเลือกและใช้งานเหล็กทั้งสามชนิดนี้อย่างเหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์วิศวกรรม การควบคุมต้นทุนการผลิตและการยืดอายุการใช้งาน
+86 17611015797 (WhatsApp )
info@steelgroups.com