ปัจจัยอะไรที่ส่งผลต่อความแข็งของเหล็กกล้าคาร์บอน?

ความแข็งของเหล็กกล้าคาร์บอนสามารถได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการรวมถึงการสัมผัสกับคาร์บอนปริมาณและชนิดขององค์ประกอบอื่น ๆ ในโลหะผสมและกระบวนการเฉพาะที่ใช้ในการสร้างเหล็ก เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำซึ่งมีค่าอยู่ระหว่าง 0 05 ถึง 0 คาร์บอน 25% เป็นพันธุ์ที่อ่อนที่สุดแม้ว่ามันจะแข็งผ่านกระบวนการที่เรียกว่า carburizing เหล็กกล้าคาร์บอนสูงพิเศษซึ่งสามารถประกอบด้วยคาร์บอนได้ถึง 2% เป็นชนิดที่ยากที่สุดแม้ว่าความแข็งสุดท้ายของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดจะถูกกำหนดโดยกระบวนการบำบัดความร้อนที่หลากหลาย กระบวนการชุบแข็งสามารถเพิ่มความแข็งของเหล็กกล้าคาร์บอนได้ด้วยปัจจัยประมาณสี่ถึงแม้ว่าการแบ่งเบาบรรเทาที่ตามมามักจะลดความแข็งลง

เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยเหล็กและคาร์บอนเป็นหลัก องค์ประกอบอื่น ๆ อาจมีอยู่เช่นกันซึ่งโดยปกติจะอยู่ในปริมาณที่น้อยมาก มีคำจำกัดความที่แตกต่างกันสองสามประการเกี่ยวกับสิ่งที่ถือเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนถึงแม้ว่าองค์ประกอบเช่นซิลิคอนและทองแดงจะมีค่าน้อยกว่า 0 6% ของโลหะผสมชนิดต่าง ๆ โลหะผสมเหล็กกล้าคาร์บอนบางชนิดสามารถมีได้ถึง 1 6% ขององค์ประกอบเช่นแมงกานีส เนื่องจากมีโลหะผสมต่าง ๆ จำนวนมากซึ่งมักเรียกกันว่าเหล็กกล้าคาร์บอนแต่ละชนิดจึงมีความแข็งต่างกัน

ปัจจัยหลักที่มีผลต่อความแข็งของเหล็กกล้าคาร์บอนคือปริมาณของคาร์บอนที่มีอยู่ในโลหะผสม เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำมีแนวโน้มที่จะอ่อนที่สุดในขณะที่เหล็กกล้าคาร์บอนสูงพิเศษนั้นค่อนข้างแข็งและเปราะ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนลักษณะทางกายภาพของเหล็กกล้าคาร์บอนผ่านการบำบัดต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มหรือลดความแข็ง

แม้ว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำจะค่อนข้างอ่อน แต่กระบวนการที่เรียกว่าคาร์บูไรเซชั่นอาจทำให้มันยากขึ้น กระบวนการบำบัดความร้อนนี้ทำให้โลหะผสมดูดซับคาร์บอนเพิ่มเติมจากแหล่งของแข็งของเหลวและก๊าซเช่นถ่านและคาร์บอนมอนอกไซด์ โดยทั่วไปแล้วคาร์บอนจะถูกดูดซึมเข้าสู่พื้นผิวของโลหะเท่านั้นซึ่งส่งผลให้ชั้นนอกแข็งตัวและแกนที่อ่อนกว่าและเหนียวกว่า

เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีเนื้อหาสูงมีแนวโน้มที่จะเริ่มต้นยากมาก แต่กระบวนการดับสามารถทำให้ยากขึ้น หากโลหะผสมเหล็กกล้าคาร์บอนนั้นแข็งเกินไปแม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะเปราะบางเช่นกัน โลหะผสมแข็งบางชนิดที่ผ่านการชุบแข็งและผ่านกระบวนการทำให้เย็นลงซึ่งสามารถลดความแข็งของเหล็กกล้าคาร์บอนและเพิ่มความเหนียวได้ กระบวนการอื่น ๆ เช่นการอบอ่อนสามารถเพิ่มความเหนียวได้อย่างมีประสิทธิภาพและลดความแข็งโดยรวมของเหล็ก