Hvilke faktorer påvirker hardheten av karbonstål?

Hardheten til karbonstål kan påvirkes av en rekke forskjellige faktorer, inkludert karbonkontakten, mengden og typen andre elementer i legeringen og de spesifikke prosessene som brukes for å lage stålet. Stål med lavt karboninnhold, som inneholder mellom 0,05 og 0,25% karbon, er vanligvis den mykeste sorten, selv om det kan herdes gjennom en prosess kjent som karburering. Ultrahøyt karbonstål, som kan bestå av opptil 2% karbon, er vanligvis den hardeste typen, selv om den endelige hardheten til hvert produkt også bestemmes av forskjellige varmebehandlingsprosesser. Quenching-prosesser kan øke hardheten til karbonstål med en faktor på omtrent fire, selv om påfølgende herding typisk senker hardheten.

Karbonstål er en legering som først og fremst består av jern og karbon. Andre elementer kan også være til stede, typisk i veldig små mengder. Det er noen få forskjellige definisjoner av hva som nøyaktig utgjør karbonstål, selv om elementer som silisium og kobber typisk utgjør mindre enn 0,6% av forskjellige legeringer. Noen karbonstållegeringer kan også ha opptil 1,6% av elementene som mangan. Siden det er en rekke forskjellige legeringer som alle ofte kalles karbonstål, har hver type en tendens til å ha en annen hardhet.

Den viktigste faktoren som påvirker hardheten til karbonstål er mengden karbon som er til stede i legeringen. Stål med lavt karbonstoff har en tendens til å være det mykeste, mens ultrahøye karbonstål kan være ganske harde og sprø. Det er også mulig å endre de fysiske egenskapene til karbonstål gjennom forskjellige behandlinger, enten for å øke eller redusere hardheten.

Selv om stål med lite karbon er relativt mykt, kan en prosess som kalles karburisering føre til at det blir vanskeligere. Denne varmebehandlingsprosessen får faktisk legeringen til å absorbere ytterligere karbon fra faste, flytende og gassformige kilder som kull og karbonmonoksid. Karbonet blir vanligvis bare absorbert i overflaten av metallet, noe som resulterer i et tilfelle herdet ytre lag og en mykere, seig kjerne.

Karbonstål med høyt innhold har en tendens til å være veldig vanskelig til å begynne med, men slukningsprosesser kan gjøre dem enda vanskeligere. Hvis en karbonstållegering imidlertid er for hard, vil den vanligvis også være ganske sprø. Noen eksepsjonelt harde legeringer blir faktisk utsatt for slukkings- og herdeprosesser som kan redusere hardheten til karbonstål og øke duktiliteten. Andre prosesser, som utglødning, kan også effektivt øke duktiliteten og redusere den totale hardheten til karbonstål.