超高碳钢

由于碳含量很高，超高碳钢的硬度通过适当的处理可高达HRC65~68。具有超细晶粒的超高碳钢的另一特性是可在低于A1温度条件下与同类材料或其它铁基合金扩散结合，从而制造具有较高综合性能的复合材料 。

高碳钢常称工具钢，含碳量从0.60%至1.70%, 可以淬火和回火、锤、 撬棍等由含碳量0.75%的钢制造； 切削工具如钻头， 丝攻， 铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。

超高碳钢是指碳含量为1.0~2.1%，渗碳体体积百分比为15~32%的普碳钢 。

铸态时强度低而性脆。经过热加工和热处理后，可得到均匀分布着细小渗碳体颗粒的超细铁素体(0.5~2μm)基体。这种组织的超高碳钢在一定温度(A1温度附近)和应变速度下具有超塑性。室温下具有较高的强度和韧性，拉伸强度可达1750MPa，伸长率达25%。

高碳钢的硬度、强度主要取决于钢中固溶的碳量，并随固溶碳量的增加而提高。固溶碳量超过0.6%时， 淬火后硬度不再增加，只是过剩的碳化物数量增多，钢的耐磨性略有增加，而塑性、韧性和弹性有所降低。为 此，常根据使用条件和对钢的强度、韧性匹配来选用不同的钢号。例如，制造受力不大的弹簧或簧式零件，可 选择较低碳量的65钢。 一般高碳钢可用电炉、平炉、氧气转炉生产。要求质量较高或特殊质量时可采用电炉冶炼加真空自耗或电 渣重熔。冶熔时，严格控制化学成分，特别是硫和磷的含量。为减少偏析，提高等向性能，钢锭可进行高温扩 散退火(对工具钢尤为重要)。热加工时，过共析钢的停锻(轧)温度要求低(约800℃)，锻轧成材后应避 免粗大网状碳化物的析出，在700℃以下应注意缓冷，以防热应力造成裂纹。热处理或热加工过程中要防止表面脱碳(对弹簧钢尤为重要)。热加工时要有足够的压缩比，以保证钢的质量和使用性能 。2100433B

超高碳钢是碳含量为1.0-2.1%的铁基合金材料。超高碳铜的最早工业案例是大马士革。其碳含量为1.5%。20世纪70年代中期，美国斯坦掐丈学首先进行了超高碳钢的超塑性研究，之后美国国家实验室也开展了超高碳钢的研究．并取得了一系列专利。此外．日本等国也开展了对超高碳钢的研究。进入21世纪，我国在超高碳钢方面也开展了研究。采用适当的制备工艺获得无网状碳化物的超细晶超高碳钢。不仅在中、高温下具有高变形速率的超塑性特性。而且在室温下具有良好的综合力学性能。超细晶超高碳钢不仅有望替代部分中高碳钢制作工模具、钢丝、结构件，从而显著提高其使用寿命，而且利用其中、高温下良好的固态连接特性，还可与自身或其它金属基材料连接制备成新型高性能层状复合材料。是一类极具工业化应用前景的新型材料 。

按钢的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢又分为：①低碳钢，含碳量小于0.25%；②中碳钢，含碳量为0.25%——0.60%；③高碳钢，含碳量大于0.6%；中碳钢热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理，直接使用冷轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55（HB538），σb为600～1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。

中碳钢属于亚共析钢，其退火组织为珠光体和铁素体。随着钢中碳含量增加，组织中珠光体数量增加，而铁素体数量减少。碳含量大于0.40%的钢淬火组织为马氏体;碳含量大于0.40%时，除了马氏体外还有少量残留奥氏体，残留奥氏体数量随着钢中碳含量的增加而增加。