Laag-koolstof vs. hoog-koolstof staal: belangrijkste verschillen uitgelegd

Volgens de chemische samenstelling van staal, kan het in twee categorieën worden ingedeeld: koolstofstaal en legerstaal.

Koolstofstaal is verdeeld in:

• Laag-koolstofstaal, koolstofgehalte minder dan 0,25%.
• Middel-koolstofstaal, koolstofgehalte is 0,25%-0,6%.
• Hoog-koolstofstaal met koolstofgehalte groter dan 0,6%.

Zacht staal is koolstofstaal met een koolstofgehalte van minder dan 0,25%. Vanwege zijn lage sterkte, lage hardheid en zachtheid, heet het ook zacht staal. Het omvat de meeste gewone koolstof constructiestalen en enkele hoge-kwaliteit koolstof constructiestalen, waarvan de meeste gebruikt worden voor technische constructieonderdelen zonder warmtebehandeling, en sommige worden gebruikt voor mechanische onderdelen die slijtvasteheid vereisen na cementeren en andere warmtebehandelingen.

Middel-koolstofstaal heeft goede warmtebewerkings- en snijprestaties, maar slechte lasprestaties. Sterkte en hardheid zijn hoger dan laag-koolstofstaal, terwijl plasticiteit en zachtheid lager zijn dan laag-koolstofstaal. Het kan direct gebruikt worden zonder warmtebehandeling, koudgewalst materiaal, koudgetrokken materiaal, of na warmtebehandeling. Het vergeld middel-koolstofstaal heeft goede algehele mechanische eigenschappen. De hoogste hardheid die bereikt kan worden is ongeveer HRC55 (HB538), en σb is 600~1100 MPa. Daarom is middel-koolstofstaal het meest breed gebruikt in diverse toepassingen van middelsterkte niveau. Naast het gebruik als bouwmateriaal, wordt het ook breed gebruikt in de fabricatie van diverse mechanische onderdelen.

Hoog-koolstofstaal (High Carbon Steel) wordt vaak gereedschapsstaal genoemd, met een koolstofgehalte van 0,60% tot 1,70%, wat aangehard en aangeleden kan worden, en slechte lasprestaties heeft. Hamers, brekkers, etc. zijn gemaakt van staal met een koolstofgehalte van 0,75%; snijgereedschappen zoals boortjes, tappen, en reamers zijn gemaakt van staal met een koolstofgehalte van 0,90% tot 1,00%.

De lasprestaties van staal hangen voornamelijk af van de chemische samenstelling. De meest invloedrijke element is koolstof, wat betekent dat het koolstofgehalte van het metaal de lasbaarheid bepaalt. De meeste van de andere legeringselementen in staal zijn niet gunstig voor lassen, maar hun mate van invloed is doorgaans veel kleiner dan die van koolstof.

Over het algemeen heeft laag-koolstofstaal goede lasbaarheid en vereist doorgaans geen speciale procesmaatregelen. Het is alleen nodig om met basische elektroden te lassen bij lage temperatuur, dikke platen of hoge eisen, en de juiste voorverhitting. Wanneer het koolstof- en zwavelgehalte van laag-koolstofstaal boven de bovengrens ligt, naast het gebruik van hoge-kwaliteit waterstofarme lasstokken, voorverhitting en naverhitting en andere maatregelen, moet de naadvorm redelijk worden geselecteerd en de smeltratio verlaagd om thermische scheuren te voorkomen.

Middel-koolstofstaal heeft een neiging tot koude scheuren tijdens lassen. Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe groter de verhardingstendens van de warmtebeïnvloede zone, hoe groter de neiging tot koude scheuring, en hoe slechter de lasbaarheid. Naarmate het koolstofgehalte van het basismateriaal toeneemt, zal het koolstofgehalte van het letsmetaal ook dienovereenkomstig toenemen. Gecombineerd met de nadelige invloed van zwavel, is het gemakkelijk om hete scheuren in de letsel te vormen. Daarom moet het lassen van middel-koolstofstaal basische elektroden met goede scheurweerstand gebruiken, en voorverhitting en naverhitting maatregelen nemen om de scheuringstendens te verminderen.

Wanneer hoog-koolstofstaal gelast wordt, zal door het hoge koolstofgehalte van dit staal, een grote lasspanning ontstaan tijdens lassen. De verhardings- en koude scheuringstendens van de las warmtebeïnvloede zone is groter, en de letsel is ook meer geneigd tot hete scheuren. Hoog-koolstofstaal is meer geneigd tot hete scheuren dan middel-koolstofstaal bij lassen, dus dit type staal heeft de slechtste lasbaarheid, dus het wordt niet gebruikt in algemene lasconstructies en alleen voor gietwerk reparatielassen of opschweißen. Na lassen, moet het gelaste werkstuk worden aangeleden om spanningen te elimineren, de structuur te fixeren, scheuren te voorkomen en de prestaties van de letsel te verbeteren.