Содержание
Руководство по черной углеродистой стали
- Джон
Углеродистая сталь обычно прочная. Ее предел прочности на разрыв составляет от 400 МПа до 1200 МПа в зависимости от содержания углерода и термической обработки.
SteelPro Group предоставляет широкий спектр прочности углеродистой стали для клиентов в разных странах. Мы также предлагаем различные варианты настройки для вашего конкретного проекта. Далее мы разберем, что делает углеродистую сталь такой прочной, и дадим экспертные советы о том, как выбрать правильную марку углеродистой стали для ваших проектов.
Что такое черная углеродистая сталь?
Черная углеродистая сталь — это среднелегированная, закаливаемая на воздухе сталь, известная размерной стабильностью, прочностью и умеренной износостойкостью. Черная углеродистая сталь используется для штампов, формовочных инструментов и пластиковых форм, где точность и стойкость к термической усталости имеют решающее значение. Закаленная черная углеродистая сталь достигает 61-62 HRC, с большей прочностью, чем износостойкие сплавы, такие как D2.
SteelPro Group поставляет черную углеродистую сталь, эквивалентную UNS T30106 и соответствующую стандартам ASTM A681. Обычные формы включают круглые трубы, трубки и пластины из черной углеродистой стали.
Механические свойства черной углеродистой стали
В таблице ниже приведены конкретные механические свойства для справки.
| Свойство | Значение (Метрическое) | Значение (имперское) |
| Твёрдость (по Роквеллу C) | 61 – 62 | 61 – 62 |
| Модуль упругости | 200 ГПа | 29000 кфунтов на кв. дюйм |
| Модуль объемной упругости | 160 ГПа | 23200 кфунтов на кв. дюйм |
| Модуль сдвига | 77,0 ГПа | 11200 кфунтов на кв. дюйм |
| Коэффициент Пуассона | 0.3 | 0.3 |
| Обрабатываемость | 65 % | 65 % |
Физические свойства черной углеродистой стали
В таблице ниже для справки приведены его основные физические свойства.
| Свойство | Значение (Метрическое) | Значение (имперское) |
| Плотность | 7,83 г/см³ | 0,283 фунта/дюйм³ |
| Удельный вес | 7.83 | 7.83 |
| Модуль упругости | 207 ГПа | 30 x 10³ тыс.фунтов на кв.дюйм |
| Коэффициент теплового расширения | 11,5 x 10⁻⁶ /°C (20-100°C) | 6,39 x 10⁻⁶ /°F (68-212°F) |
| Теплопроводность | 24,9 Вт/м·К | 172,7 БТЕ·дюйм/фут²·ч·°F |
| Удельная теплоемкость | 460 Дж/кг·К | 0,11 БТЕ/фунт·°F |
| Электрическое сопротивление | 0,00065 Ом·см | 25,6 мкОм·дюйм |
Применение черной углеродистой стали
Черная углеродистая сталь широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своей прочности, долговечности и доступности. Вот некоторые из наиболее распространенных применений:
1. Строительство и инфраструктура
Черная углеродистая сталь часто используется в строительстве зданий, мостов и опорных конструкций. Ее высокая прочность на разрыв делает ее идеальной для каркасов, арматуры и несущих компонентов.
2. Трубопроводные и водопроводные системы
Благодаря своей устойчивости к давлению и механическим нагрузкам черная углеродистая сталь часто встречается в водопроводах, газопроводах и нефтепроводах. Она особенно популярна в промышленных условиях, где важны высокая прочность и надежность.
3. Автомобильная промышленность
Многие компоненты транспортных средств, такие как шасси, оси и рамы, изготавливаются из черной углеродистой стали. Она обеспечивает структурную целостность, необходимую как для легковых, так и для коммерческих транспортных средств.
4. Производство и тяжелое оборудование
Для изготовления деталей машин, промышленных инструментов и корпусов оборудования часто используют черную углеродистую сталь, поскольку она способна выдерживать износ в тяжелых условиях эксплуатации.
5. Сельскохозяйственное оборудование
От плугов до деталей тракторов — черная углеродистая сталь играет ключевую роль в сельскохозяйственных инструментах и машинах, где долговечность и ударопрочность имеют решающее значение.
6. Судостроение и морское применение
Прочность и экономичность делают черную углеродистую сталь предпочтительным материалом для строительства корпусов судов и других морских компонентов, особенно при добавлении защиты от коррозии.
7. Ограждения и перила
Черная углеродистая сталь обычно используется в наружных конструкциях, таких как заборы, ворота и дорожные ограждения, где ее прочность является основным преимуществом.
Изготовление и термообработка черной углеродистой стали
Термическая обработка придает черной углеродистой стали твердость, прочность и стабильность для сложных применений, таких как изготовление точных инструментов и износостойких компонентов.
В SteelPro Group мы поставляем черную углеродистую сталь в отожженном, предварительно закаленном или полностью обработанном состоянии, готовую к вашим конкретным требованиям. Ниже приведено подробное руководство по процессу ее термообработки.
Ковка
Черную углеродистую сталь следует ковать при температуре 900-1150°C (1650-2100°F). Отжиг обязателен после ковки, поскольку ковка приводит к появлению внутренних напряжений и нерегулярной структуры зерна, которые могут ухудшить механические свойства.
Отжиг
Отжиг требуется после горячей обработки или перед повторной закалкой для восстановления пластичности и оптимизации обрабатываемости. Твердость после этого процесса обычно составляет 197-229 HB.
Температура должна поддерживаться на уровне 800-850°C (1475-1560°F). После достижения целевой температуры выдержите сталь в течение 1 часа на каждые 25,4 мм (1 дюйм) толщины, чтобы гарантировать, что сердцевина и поверхность достигнут однородных условий. После выдержки охладите сталь в печи с контролируемой скоростью 15-20°C (27-36°F) в час, пока она не достигнет приблизительно 650°C (1200°F). С этого момента дайте стали остыть на воздухе до комнатной температуры.
Закалка
- аустенитизация
Нагрейте сталь до 815-870°C (1500-1600°F). Выдерживайте сталь при этой температуре 30 минут на каждые 25,4 мм (1 дюйм) толщины, чтобы обеспечить полную трансформацию.
- Закалка
Тонкие секции (<25,4 мм или 1 дюйм) следует закаливать на воздухе при температуре около 800°C (1475°F). Более толстые секции (≥25,4 мм или 1 дюйм) могут потребовать закалки в масле, начиная с 815-870°C (1500-1600°F) для адекватной скорости охлаждения. Выбор закалочной среды помогает предотвратить растрескивание, достигая при этом достаточной твердости.
Закалка
Отпуск производится сразу после закалки для снижения хрупкости и повышения вязкости. Сталь следует нагреть до желаемой температуры отпуска и выдержать в течение 1 часа на 25,4 мм (1 дюйм) толщины.
Оптимальный диапазон отпуска для баланса твердости и вязкости составляет 150-315°C (300-600°F). Этот диапазон подходит для большинства применений, требующих умеренной вязкости и износостойкости. Для применений, требующих более высокой вязкости, можно использовать отпуск при 425-540°C (797-1000°F), хотя это немного снижает твердость.
| Температура (°С) | Температура (°F) | Твердость (HRC) |
| 95 | 203 | 61 – 62 |
| 150 | 302 | 60 – 61 |
| 205 | 401 | 58 – 59 |
| 260 | 500 | 56 – 57 |
| 315 | 599 | 55 – 56 |
| 425 | 797 | 52 – 53 |
| 480 | 896 | 50 – 51 |
| 540 | 1004 | 48 – 49 |
Оптимизация черной углеродистой стали
Черная углеродистая сталь может подвергаться криогенной обработке после закалки или длительным циклам отпуска во время термообработки для улучшения характеристик в конкретных областях применения.
- Криогенная обработка: Преобразует остаточный аустенит при -196°C (-320°F), улучшая износостойкость и размерную стабильность. Идеально подходит для точных инструментов.
- Длительная закалка: Многократные циклы отпуска уменьшают содержание аустенита и повышают твердость, предлагая экономически эффективную альтернативу.
Улучшение вашего опыта работы с черной углеродистой сталью
В SteelPro Group мы не просто поставляем материалы — мы поставляем решения. От прутков и пластин до листов и кругов, наши изделия из черной углеродистой стали изготавливаются в соответствии с высочайшими отраслевыми стандартами.
Мы не останавливаемся на предоставлении сырья. Наши комплексные услуги по обработке призваны помочь вам максимально использовать потенциал черной углеродистой стали для ваших применений, включая термообработку, индивидуальную обработку, шлифовку и полировку поверхности.
С SteelPro Group вы получаете не просто черную углеродистую сталь — вы получаете партнера, преданного вашему успеху.
