Свят, в който няма стоманени конструкции, би бил неразпознаваем като модерен по някакъв смислен начин. Стоманата е преобладаващият материал, използван по цялата планета за изграждането на всичко, което трябва да бъде здраво и издръжливо: небостъргачи, железопътни коловози, мостове, автомобилни рамки и безброй домакински инструменти, които трябва да понасят много стрес, износване и късам.
Въглеродна стомана е вид стомана, съдържаща количества от елемента въглерод, който може би разпознавате от други области на изследване като много често срещан и универсален атом.
Промяната на количествата въглерод във въглеродната стомана, която никога не се повишава над приблизително 2,0 процента, може драстично да промени свойствата на стоманата; високовъглеродна стомана е вариант, който, въпреки че е крехък по индустриалните стандарти, е станал незаменим в безброй разходки от ежедневието на човешкия живот.
Какво е стомана?
Стоманата не е метал, а е сплав или смес от метали. Състои се предимно от металния елемент желязо (Fe), който е не само съществен за изграждането, но е необходим за образуването на червените кръвни клетки, пренасящи кислород във вашето тяло.
Когато желязото се нагрява до много високи температури, например 1300 ° C, решетъчната структура се образува от прилежащите му атоми променя формата и позволява на други елементи, като въглерод, на практика да се промъкнат през пукнатините и да проникнат в решетка. Когато решетката се охлади, останалите елементи в известен смисъл се вписват в решетката на равни интервали, като стават част от решетката и променят свойствата на материала.
- Освен основния елемент желязо и разбира се известно количество въглерод в много случаи, други елементи, открити в стоманата, включват манган, кобалт, силиций и хром.
Видове въглеродна стомана
Въглеродната стомана, както вероятно можете да разберете от заглавието на тази статия, се предлага във форми, класифицирани по специфичното им съдържание на въглерод. Нисковъглеродната стомана е тази, която съдържа по-малко от 0,25% въглерод; средновъглеродната стомана съдържа 0,25% до 0,55% въглерод; а високовъглеродната стомана е всеки друг вид въглеродна стомана.
Нисковъглеродната стомана не е толкова твърда, колкото по-високовъглеродните разновидности, но е и по-малко чуплива. Въпреки че вероятно ви е трудно да мислите за какъвто и да е вид стомана като за „мека“, вероятно можете да мислите за разликите в това как различни стоманени предмети се чувстват дори докато четете това, без никога да са знаели, че това е вероятно поради различния им въглерод съдържание.
Какво е високо въглеродна стомана?
Всяка стомана със съдържание на въглерод от 0,55 процента или повече или около една част от 180 се счита за високовъглеродна стомана. Преместването на това съдържание след 2 процента прави резултата изключително крехък и с ограничена употреба, въпреки че по този начин се правят чугунните продукти (например печки на дърва, съдове за готвене). Така че, както можете да видите, "високо въглерод"е относително понятие.
Свойствата с висока въглеродна стомана включват много висока якост, изключителна твърдост и устойчивост на износване и умерена пластичност, мярка за способността на материала да понася да се деформира, без всъщност чупене.
Използва се при режещи инструменти, поради способността му да държи много остър ръб под принуда; използва се и за зидани нокти, които могат лесно да се удрят в скала (макар и не с ръце).
Какво представлява инструментална въглеродна стомана?
Стоманите със съдържание на въглерод над 0,8 процента са известни като инструментално-въглеродни стомани. Името е замислено като нещо като следа; поради изключителната си твърдост, тези стомани се използват в перфориращи шила, срязващи остриета, различни видове пружини и всякакви режещи инструменти, ножове и самобръсначки.
Желязото в въглеродната стомана, за разлика от това в неръждаемата стомана, не е устойчиво на окисляване (иначе известно в повечето наблюдавани случаи като ръжда) независимо от съдържанието на въглерод. Колкото по-високо е съдържанието на въглерод в стоманата, толкова по-устойчива е на корозия поради по-голямата си здравина.