高碳钢简介

高碳钢在经适当热处理或冷拔硬化后，具有高的强度和硬度、高的弹性极限和疲劳极限，切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性变形能力差。由于含碳量高，水淬时容易产生裂纹，所以多采用双液淬火，小截面零件多采用油淬。这类钢一般在淬火后经中温回火或正火或在表面淬火状态下使用。主要用于制造弹簧和耐磨零件。碳素工具钢是基本上不加入合金化元素的高碳钢，也是工具钢中成本较低、冷热加工性良好、使用范围较广的钢种。其碳含量在0.65一1.35%，是专门用于制作工具的钢。高碳钢密度7.81g/cm³。可用于渔具的生产。

优点：

1、热处理后可以得到高的硬度(HRC60一65)和较好的耐磨性。

2、退火状态下硬度适中，具有较好的可切削性。

3、原材料易得，生产成本低。

其缺点是:

1、热硬性差，当刀具工作温度大于200℃时，其硬度和耐磨性急剧下降。

2、淬透性低。水淬时完全淬透的直径一般仅为15一18mm；油淬时完全淬透的最大直径或厚度仅为6mm左右，并易变形开裂。

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。

1、高碳钢的碳的质量分数大于0.60%时，焊后的硬化、裂纹敏感倾向更大，因此焊接性极差，不能用于制造焊接结构。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主要是焊补修复。

2、由于高碳钢的抗拉强度大都在675MPa以上，所以常用的焊条型号为E7015、E6015，对构件结构要求不高时可选用E5016、E5015焊条。此外，亦可采用铬镍奥氏体钢焊条进行焊接。

3、焊接工艺

（1）由于高碳钢零件为了获得高硬度和耐磨性，材料本身都需经过热处理，所以焊前应先进行退火，才能进行焊接。

（2）焊件焊前应进行预热，预热温度一般为250～350℃以上，焊接过程中必需保持层间温度不低于预热温度。

（3）焊后焊件必需保温缓冷，并立即送入炉中在650℃进行消除应力热处理。

4、高碳钢含碳量比较高，焊接性就比较差，焊接时要预热，焊后要缓冷或者进行350度的低温回火处理，具体的热处理的时间长短是由工件的厚度来决定的。如果不能预热，那就只好采用焊接性能好，抗裂性能好的焊接材料来配合，但是焊接速度一定要降下来。

5、高碳钢属于焊接性能不好的类种，如果要进行焊接的话，应在预热条件下进行焊接，焊后须进行消除应力热处理。

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 。

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。

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 。

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 。