Uhlíková ocel

Typy uhlíkové oceli

Typické složení uhlíku je:

• Měkká (nízkouhlíková) ocel: přibližně 0,05 % až 0,25 % obsahu uhlíku a až 0,4 % obsahu manganu (např. ocel AISI 1018). Méně pevná, ale levná a snadno tvarovatelná; tvrdost povrchu lze zvýšit nauhličením.
• Středně uhlíkatá ocel: přibližně 0,14 % až 0,84 % obsahu uhlíku a 0,60 % až 1,65 % obsahu manganu (např. ocel AISI 1040). Vyvažuje tažnost a pevnost a má dobrou odolnost proti opotřebení; používá se pro velké díly, kování a automobilové díly.
• Vysokouhlíková ocel: přibližně 0,59 % až 0,65 % obsahu uhlíku a 0,30 % až 0,90 % obsahu manganu. Velmi pevná, používá se na pružiny a vysokopevnostní dráty.
• Ocel s velmi vysokým obsahem uhlíku: přibližně 0,96 % až 2,1 % uhlíku, speciálně zpracovaná za účelem vytvoření specifické atomové a molekulární mikrostruktury.

Ocel lze tepelně zpracovávat, což umožňuje vyrábět díly ve snadno broditelném měkkém stavu. Je-li přítomno dostatečné množství uhlíku, lze slitinu zpevnit, čímž se zvýší pevnost, opotřebení a odolnost proti nárazu. Oceli se často zpracovávají metodami zpracování za studena, což je tvarování kovu deformací při nízké rovnovážné nebo meta stabilní teplotě.

Hutnictví

Měkká ocel je nejběžnější formou oceli, protože její cena je relativně nízká a zároveň poskytuje vlastnosti materiálu, které jsou přijatelné pro mnoho aplikací. Měkká ocel má nízký obsah uhlíku (do 0,3 %), a proto není ani extrémně křehká, ani tvárná. Po zahřátí se stává kujnou, a lze ji tedy kovat. Často se také používá tam, kde je třeba vytvarovat velké množství oceli, například jako konstrukční ocel. Hustota tohoto kovu je 7861,093 kg/m³ (0,284 lb/in³) a pevnost v tahu je maximálně 500 MPa (72500 psi).

Uhlíkové oceli, které lze úspěšně tepelně zpracovat, mají obsah uhlíku v rozmezí 0,30 % až 1,70 % hmotnostních. Stopové nečistoty různých dalších prvků mohou mít významný vliv na kvalitu výsledné oceli. Stopová množství síry způsobují, že ocel je "červeně krátká", což je na závadu: ocel je křehká a drobivá. Nízkolegovaná uhlíková ocel, například jakost A36, obsahuje přibližně 0,05 % síry a taví se při teplotách kolem 1426-1538 °C (2600-2800 °F). Pro zlepšení kalitelnosti nízkouhlíkových ocelí se často přidává mangan. Tyto přídavky mění materiál podle některých definic na nízkolegovanou ocel, ale definice uhlíkové oceli podle AISI povoluje až 1,65 % hmotnostních manganu.

Kalenou ocelí se obvykle rozumí kalená nebo kalená a popuštěná ocel.

Stříbrná ocel neboli vysoce uhlíkatá lesklá ocel získala svůj název podle svého vzhledu, který je způsoben vysokým obsahem uhlíku. Jedná se o ocel s velmi vysokým obsahem uhlíku nebo ji lze považovat za jednu z nejlepších ocelí s vysokým obsahem uhlíku. Je definována podle norem specifikace oceli BS-1407. Jedná se o nástrojovou ocel s 1 % uhlíku, kterou lze brousit s úzkými tolerancemi. Obvykle je rozsah uhlíku minimálně 1,10 %, ale až 1,20 %. Obsahuje také stopové prvky 0,35 % Mn (rozsah 0,30-0,40 %), 0,40 % Cr (rozsah 0,4-0,5 %), 0,30 % Si (rozsah 0,1-0,3 %) a někdy také síru (max. 0,035 %) a fosfor (max. 0,035 %). Stříbrná ocel se někdy používá k výrobě rovných břitů díky své schopnosti vytvářet a udržovat mikrojemné ostří.

Tepelné zpracování

Účelem tepelného zpracování prosté uhlíkové oceli je změna mechanických vlastností oceli, obvykle tažnosti, tvrdosti, meze kluzu a odolnosti proti nárazu.

Fázový diagram železo-uhlík znázorňující teplotní a uhlíkové rozsahy pro určité typy tepelného zpracování.