Wat is koolstofstaal?
Koolstofstaal is een metaallegering die wordt gevormd door het combineren van ijzer en koolstof. Staal wordt doorgaans als koolstofstaal beschouwd wanneer de verhoudingen van andere sporenelementen bepaalde percentages niet overschrijden. De maximale percentages zijn typisch 1,65 procent voor mangaan en 0,6 procent voor koper en silicium. Het koperpercentage moet minimaal 0,4 procent zijn. Staal dat ook grotere of gespecificeerde hoeveelheden andere elementen bevat, zoals nikkel, chroom of vanadium, wordt gelegeerd staal genoemd.
Fabrikanten voegen koolstof toe aan ijzer om de structuren erin vast te maken en het resulterende metaal te versterken. Het is een van de meest kosteneffectieve legeringsmaterialen en het veranderen van de hoeveelheid koolstof verandert de eigenschappen van het staal. Koolstofstaal kan worden geclassificeerd als koolstofarm staal, medium koolstofstaal, hoog koolstofstaal en ultrahoog koolstofstaal.
Staalsoorten met zeer lage hoeveelheden koolstof, ongeveer 0,05 tot 0,3 procent, worden koolstofarme staalsoorten genoemd en zijn vergelijkbaar met ijzer. Ze zijn erg ductiel, waardoor ze moeilijk te bewerken zijn. Ze worden gebruikt om platgewalste platen of stalen strips te maken die worden gebruikt om schepen, draadproducten, carrosserieën, huishoudelijke apparaten, blikplaten en meer te maken. Koolstofarm staal is goedkoper, maar kan niet worden gewijzigd door warmtebehandeling, daarom worden ze over het algemeen gebruikt voor fabricage- en lambrisering.
Het verhogen van het koolstofgehalte maakt het koolstofstaal harder en sterker, maar vermindert de lasbaarheid en ductiliteit van het staal en maakt het staal brozer. Fabrikanten voegen ook sporenhoeveelheden van andere legeringsmaterialen aan koolstofstaal toe die de eigenschappen van het staal niet beïnvloeden, maar wel toestaan dat ze bepaalde kwaliteiten van het staal beheersen. Onder de aangetaste kwaliteiten bevinden zich de elasticiteit, sterkte en hardheid van het staal.
Medium koolstofstaal heeft een hoger koolstofgehalte van ongeveer 0,3 tot 0,6 procent. Deze zijn gemakkelijker te bewerken en sommige fabrikanten voegen een beetje silicium en mangaan aan het staal toe om de kwaliteit te verbeteren. Deze staalsoorten zijn nog steeds goedkoop en worden gebruikt om dingen te maken zoals assen, tandwielen, assen, rails, pijpleidingen en koppelingen.
Koolstofrijke staalsoorten zijn zeer moeilijk te lassen omdat ze koolstof bevatten in het bereik van 0,6 tot 1,0 procent. Ze hebben ook grotere hoeveelheden mangaan, dat wordt toegevoegd om de hardbaarheid van het staal te vergroten. Koolstofstaal is zeer gevoelig voor hitte en verhardt gemakkelijk, waardoor het in veel verschillende vormen kan worden verwerkt. Koolstofstaal heeft een grotere treksterkte en wordt gebruikt om producten te maken zoals snijgereedschap, bladen, veren en zeer sterke draden.
Ultrahoog koolstofstaal bezit koolstof in het bereik van 1,25 procent tot 2,0 procent. Het is niet mogelijk om dit type koolstofstaal koud te bewerken, omdat het vrij bros is. Ultrahoog koolstofstaal wordt gebruikt om componenten te maken die extreme hardheid vereisen, zoals messen, snijgereedschap en grote onderdelen. Ze zijn zeer gevoelig voor hitte en bezitten een goede bewerkbaarheid en superieure slijtvastheid.