Vilka faktorer påverkar hårdheten hos kolstål?

Hårdheten hos kolstål kan påverkas av ett antal olika faktorer, inklusive kolkontakten, mängden och typen av andra element i legeringen och de specifika processerna som används för att skapa stål. Stål med låg kolhalt, som innehåller mellan 0,05 och 0,25% kol, är vanligtvis den mjukaste sorten, även om det kan härdas genom en process som kallas förgasning. Ultrahögt kolstål, som kan bestå av upp till 2% kol, är vanligtvis den hårdaste typen, även om den slutliga hårdheten för varje produkt också bestäms av olika värmebehandlingsprocesser. Kylningsprocesser kan öka hårdheten hos kolstål med en faktor på cirka fyra, men efterföljande härdning sänker typiskt hårdheten.

Kolstål är en legering som främst består av järn och kol. Andra element kan också vara närvarande, vanligtvis i mycket små mängder. Det finns några olika definitioner av vad som exakt utgör kolstål, även om element som kisel och koppar vanligtvis står för mindre än 0,6% av olika legeringar. Vissa kolstållegeringar kan också ha upp till 1,6% av elementen som mangan. Eftersom det finns ett antal olika legeringar som alla vanligtvis kallas kolstål tenderar varje typ att ha en annan hårdhet.

Den primära faktorn som påverkar hårdheten hos kolstål är mängden kol som finns i legeringen. Låga kolstål tenderar att vara de mjukaste, medan ultrahöga kolstål kan vara ganska hårda och spröda. Det är också möjligt att ändra de fysiska egenskaperna hos kolstål genom olika behandlingar, antingen för att öka eller minska hårdheten.

Trots att stål med låg kolhalt är relativt mjukt, kan en process som kallas förgasning göra att det blir svårare. Denna värmebehandlingsprocess får faktiskt legeringen att absorbera ytterligare kol från fasta, flytande och gasformiga källor såsom kol och kolmonoxid. Kolet absorberas vanligtvis endast i ytan på metallen, vilket resulterar i ett höljeshärdat yttre skikt och en mjukare, duktil kärna.

Kolstål med högt innehåll tenderar att vara mycket svåra till att börja med, men kylningsprocesser kan göra dem ännu svårare. Men om en kolstållegering är för hård är den vanligtvis också ganska spröd. Vissa exceptionellt hårda legeringar utsätts faktiskt för kylnings- och härdningsprocesser som kan minska hårdheten hos kolstål och öka duktiliteten. Andra processer, såsom glödgning, kan också effektivt öka duktiliteten och minska den totala hårdheten hos kolstål.