يحتوي الفولاذ عالي الكربون ، الذي يُطلق عليه غالبًا فولاذ الأدوات ، على من 0.60٪ إلى 1.70٪ كربون ويمكن إخماده وتلطيفه. تصنع المطارق والعتلات وما إلى ذلك من الفولاذ بنسبة كربون بنسبة 0.75٪ ؛ وأدوات القطع مثل المثاقب والصنابير وموسعات الثقوب وما إلى ذلك مصنوعة من الفولاذ بمحتوى كربوني بنسبة 0.90٪ إلى1.00٪.
بعد المعالجة الحرارية المناسبة أو تصلب السحب البارد ، يتمتع الفولاذ الكربوني العالي بالقوة والصلابة العالية ، وحدود عالية من المرونة والحد من التعب ، وأداء القطع مقبول ، لكن أداء اللحام وقدرة تشوه البلاستيك البارد ضعيفان. نظرًا لارتفاع نسبة الكربون ، تكون التشققات عرضة للتحدث أثناء تبريد المياه ، لذلك يتم استخدام التبريد بسائل مزدوج في الغالب ، ويتم استخدام التبريد بالزيت في الغالب للأجزاء الصغيرة. يتم تقسية هذا النوع من الفولاذ أو تطبيعه بشكل عام عند درجة حرارة متوسطة بعد التبريد أو استخدامه في حالة إخماد السطح. تستخدم بشكل رئيسي في صناعة النوابض والأجزاء المقاومة للاهتراء. فولاذ أداة الكربون عبارة عن فولاذ عالي الكربون لا يضيف بشكل أساسي عناصر صناعة السبائك ، وهو أيضًا فولاذ بتكلفة منخفضة ، وقابلية تشغيل جيدة على البارد والساخن ، ومجموعة واسعة من الاستخدامات بين فولاذ الأدوات. محتوى الكربون فيه من 0.65 إلى 1.35٪ ، وهو فولاذ يستخدم خصيصًا لصنع الأدوات. كثافة الفولاذ الكربوني العالي 7.81 جم / سم مكعب. يمكن استخدامها لإنتاج معدات الصيد.
مميزات:
1. يمكن الحصول على صلابة عالية (HRC60-65) ومقاومة جيدة للتآكل بعد المعالجة الحرارية.
2. الصلابة معتدلة في الحالة الصلبة ولديها قدرة ميكانيكية جيدة.
3. المواد الخام متاحة بسهولة وتكلفة الإنتاج منخفضة.
العيوب هي:
1. صلابة حرارية رديئة ، عندما تكون درجة حرارة تشغيل الأداة أكبر من 200 درجة مئوية ، تنخفض صلابتها ومقاومتها للتآكل بشكل حاد.
2. صلابة منخفضة. عند التبريد بالماء ، يبلغ قطر التصلب الكامل 15-18 مم فقط ؛ عندما يخمد الزيت ، يبلغ الحد الأقصى لقطر أو سماكة التصلب الكامل حوالي 6 مم فقط ، ومن السهل أن يتشوه ويتشقق.
صلابة وقوة الفولاذ الكربوني المرتفع تعتمد بشكل أساسي على كمية الكربون المحلول الصلب في الفولاذ ، وتزداد مع زيادة كمية الكربون المحلول الصلب. عندما يتجاوز محتوى الكربون في المحلول الصلب 0.6٪ ، لا تزداد الصلابة بعد التبريد ، ولكن تزداد كمية الكربيدات الزائدة ، تزداد مقاومة التآكل للفولاذ بشكل طفيف ، بينما تنخفض اللدونة والصلابة والمرونة. لهذا السبب ، غالبًا ما يتم اختيار درجات الصلب المختلفة وفقًا لظروف الاستخدام وقوة وصلابة الفولاذ. على سبيل المثال ، لتصنيع نوابض أقل ضغطًا أو أجزاء محملة بنابض ، يمكن اختيار 65 فولاذًا بمحتوى كربون أقل. بشكل عام ، يمكن إنتاج الفولاذ عالي الكربون عن طريق الفرن الكهربائي والموقد المفتوح ومحول الأكسجين. عندما تكون الجودة العالية أو الجودة الخاصة مطلوبة ، يمكن استخدام صهر الفرن الكهربائي بالإضافة إلى الاستهلاك الذاتي للفراغ أو إعادة الصهر بالكهرباء. عند الصهر ، يجب التحكم بدقة في التركيب الكيميائي ، وخاصة محتوى الكبريت والفوسفور. من أجل تقليل الفصل وتحسين الخواص الخواصية ، يمكن أن تتعرض السبائك للتلدين بالانتشار بدرجة حرارة عالية (مهم بشكل خاص لفولاذ الأدوات). أثناء العمل على الساخن ، يجب أن تكون درجة حرارة وقف الحدادة (الدرفلة) للصلب مفرط القطع منخفضة (حوالي 800 درجة مئوية). بعد التطريق والدرفلة ، يجب تجنب ترسيب كربيدات الشبكة الخشنة ، ويجب الانتباه إلى التبريد البطيء أدناه 700 درجة مئوية لمنع الإجهاد الحراري تسبب تشققات. منع نزع الكربنة السطحية أثناء المعالجة الحرارية أو العمل الساخن (مهم بشكل خاص للصلب الزنبركي). يجب أن يكون هناك نسبة ضغط كافية أثناء العمل على الساخن لضمان جودة وأداء الفولاذ.
عملية اللحام:
1. عندما يكون جزء كتلة الكربون للفولاذ عالي الكربون أكبر من 0.60٪ ، فإن تصلب ما بعد اللحام وحساسية الشقوق تميل إلى أن تكون أكبر ، وبالتالي فإن قابلية اللحام ضعيفة للغاية ولا يمكن استخدامها لتصنيع الهياكل الملحومة. غالبًا ما تستخدم لتصنيع المكونات والأجزاء التي تتطلب مزيدًا من الصلابة أو مقاومة التآكل ، وعمل اللحام هو بشكل أساسي إصلاح اللحام.
2. نظرًا لأن قوة الشد للفولاذ الكربوني العالي تكون في الغالب أعلى من 675MPa ، فإن أنواع الأقطاب الكهربائية شائعة الاستخدام هي E7015 و E6015 ، ويمكن استخدام الأقطاب الكهربائية E5016 و E5015 عندما لا تكون المتطلبات الهيكلية للمكونات عالية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام أقطاب الفولاذ الأوستنيتي المصنوعة من الكروم والنيكل في اللحام.
3. عملية اللحام: (1) من أجل الحصول على صلابة عالية ومقاومة التآكل لأجزاء الفولاذ الكربوني العالية ، تحتاج المادة نفسها إلى المعالجة الحرارية ، لذلك يجب أن يتم تلدينها قبل اللحام قبل اللحام. (2) يجب تسخين اللحام قبل اللحام ، وتكون درجة حرارة التسخين المسبق أعلى من 250 ~ 350 ℃ ، ويجب ألا تقل درجة حرارة الطبقة البينية عن درجة حرارة التسخين المسبق أثناء عملية اللحام. (3) بعد اللحام ، يجب إبقاء اللحام دافئًا وتبريده ببطء ، وإرساله على الفور إلى الفرن للمعالجة الحرارية لتخفيف الضغط عند 650 درجة مئوية.
4. محتوى الكربون من الفولاذ الكربوني العالي مرتفع نسبيًا ، وقابلية اللحام رديئة نسبيًا. يجب تسخينه مسبقًا أثناء اللحام ، ويجب تبريده أو تلطيفه ببطء عند 350 درجة بعد اللحام. يعتمد وقت المعالجة الحرارية المحدد على سمك الشغل. إذا لم يكن التسخين المسبق ممكنًا ، فعلينا استخدام مواد لحام ذات أداء لحام جيد ومقاومة جيدة للتشقق ، ولكن يجب تقليل سرعة اللحام
