1. Химический состав

Основными компонентами углеродистой стали являются железо (Fe) и углерод (C), с низким содержанием других элементов. Классификация следующая:

Тип Углерод (C) Марганец (Mn) Кремний (Si) Сера (S) Фосфор (P)

Низкоуглеродистая 0.05%–0.25% 0.3%–0.6% ≤0.3% ≤0.05% ≤0.04%

Среднеуглеродистая 0.25%–0.60% 0.6%–1.0% ≤0.4% ≤0.04% ≤0.04%

Высокоуглеродистая 0.60%–1.0% 0.3%–0.9% ≤0.4% ≤0.03% ≤0.03%

Примечания:

Сера (S) и фосфор (P) являются примесными элементами. Для высококачественной углеродистой стали требуется строгий контроль их содержания (например, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03%).

Марганец (Mn) повышает прочность и вязкость, его содержание регулируется в зависимости от содержания углерода.

2. Механические свойства

Механические свойства тесно связаны с содержанием углерода и условиями термообработки:

Параметр Низкоуглеродистая (например, Q235) Среднеуглеродистая (например, 45#) Высокоуглеродистая (например, T8)

Предел прочности 300–500 МПа 500–800 МПа 600–1000 МПа

Предел текучести 200–300 МПа 300–550 МПа 400–800 МПа

Относительное удлинение (%) 20%–35% 10%–20% 5%–15%

Твердость (HB) 120–160 160–250 200–350

Примечания:

Низкоуглеродистая сталь: Отличная пластичность, свариваемость и формуемость, но меньшая прочность. Обычно используется в конструкционных элементах (например, здания, мосты).

Среднеуглеродистая сталь: Обеспечивает сбалансированные характеристики после закалки и отпуска. Используется для механических деталей (шестерни, валы).

Высокоуглеродистая сталь: Высокая твердость и износостойкость, но хрупкая. Требует термообработки (например, сфероидизирующий отжиг) для улучшения обрабатываемости. Используется для инструментов, пружин и т.д.

3. Типичные области применения

Низкоуглеродистая сталь: Строительные конструкции, кузовные панели автомобилей, трубопроводы, контейнеры.

Среднеуглеродистая сталь: Механические компоненты, шатуны, шестерни, высокопрочные болты.

Высокоуглеродистая сталь: Режущие инструменты, пружины, износостойкие детали, рельсы.