Stahlstahl mit einfachem Kohlenstoff: Eigenschaften, Anwendungen & Herstellung für Ingenieure

Wenn Sie an Bauprojekten arbeiten, Gebäudemaschinen, oder mechanische Teile entwerfen, Stahlstahl mit einfachem Kohlenstoff ist wahrscheinlich ein Material, auf das Sie sich verlassen werden. Es ist vielseitig, kostengünstige Stahlvariante, die die Stärke ausgleichen, Verarbeitbarkeit, und Erschwinglichkeit - das Rückgrat des strukturellen und allgemeinen Ingenieurwesens machen. In diesem Leitfaden, Wir werden die wichtigsten Eigenschaften aufschlüsseln, reale Verwendungen, wie es gemacht ist, und wie es im Vergleich zu anderen Materialien ist. Egal, ob Sie Stahl für Strahlen auswählen, Getriebe, oder Befestigungselemente, Dieser Leitfaden hilft Ihnen dabei, fundierte Entscheidungen zu treffen.

1. Materialeigenschaften von einfachen Kohlenstoffstrukturstahl

Einfacher Kohlenstoffstrukturstahl wird durch seinen Kohlenstoffgehalt definiert (Typischerweise 0,10–0,30%) und minimale Legierungselemente. Seine Eigenschaften sind auf strukturelle Stabilität und mechanische Zuverlässigkeit zugeschnitten, mit „moderaten“ Merkmalen, die es an verschiedene Projekte anpassbar machen.

Chemische Zusammensetzung

Es ist einfach, Das kostengünstige Make-up konzentriert sich auf Kohlenstoff- und wesentliche Spurenelemente-keine teuren Legierungen:

• Kohlenstoff (C): 0.10 – 0.30% – The core element that controls strength; genug, um strukturelle Starrheit bereitzustellen (vs. niedriger Kohlenstoffstahl) aber nicht so sehr, dass es spröde wird (vs. hoher Kohlenstoffstahl).
• Mangan (Mn): 0.30 – 1.00% – Enhances hardenability (Hilft dem Stahl, während der Wärmebehandlung gleichmäßig zu härten) und reduziert die Sprödigkeit, Es dauerhafter in Stress machen.
• Silizium (Und): 0.10 – 0.35% – Acts as a deoxidizer (Entfernt Sauerstoffblasen aus geschmolzenem Stahl) und fügt geringfügige Stärke hinzu, ohne die Formbarkeit zu verletzen.
• Phosphor (P): ≤ 0,04% – Minimized to avoid “cold brittleness” (Riss bei niedrigen Temperaturen), kritisch für Strukturteile im Freien wie Balken.
• Schwefel (S): ≤ 0,05% - niedrig gehalten, um die Zähigkeit aufrechtzuerhalten, Obwohl kleine Beträge die Vervollständigkeit verbessern können (genannte "Freimaschine" Varianten).
• Spurenelemente: Tiny amounts of Kupfer oder Nickel (aus recyceltem Stahl) - Fügen Sie subtile Korrosionsbeständigkeit oder Stärke hinzu, ohne die Kosten zu erhöhen.

Physische Eigenschaften

Diese Merkmale gewährleisten konsistent in der realen Verwendung, von Temperaturänderungen bis zur strukturellen Belastung:

Mechanische Eigenschaften

Seine „moderaten“ mechanischen Merkmale treffen ein Gleichgewicht zwischen Stärke und Flexibilität - ideal für strukturelle und mechanische Bedürfnisse:

• Moderate Härte: 120 – 200 Hb (Brinell) oder ~ 15 - 30 HRC (Rockwell) - hart genug, um den Verschleiß in Zahnrädern oder Lagern zu widerstehen, aber weich genug, um leicht zu maschine.
• Mäßige Zugfestigkeit: 400 – 700 MPA - stark genug, um strukturelle Lasten zu unterstützen (Z.B., Gebäudeböden) aber nicht so stark, dass es schwer zu formen ist.
• Mäßige Ertragsfestigkeit: 250 – 500 MPA - biegt sich leicht unter Stress ohne dauerhafte Schäden (Z.B., ein Strahl, der im Wind spielt) bleibt aber unter normalem Gebrauch starr.
• Gemäßigte Dehnung: 15 – 25% - erstreckt sich genug, um während der Formung zu vermeiden (Z.B., in Wellen beugen) aber nicht so sehr, dass es an der Form verliert.
• Mäßige Auswirkungen Zähigkeit: 40 – 70 J/cm² - absorbiert kleine Stoßdämpfer (Z.B., eine Ausrüstung, die ein kleines Hindernis trifft) ohne zu brechen, kritisch für die Maschinenzuverlässigkeit.

Andere Eigenschaften

• Gute Schweißbarkeit: Leicht zu schweißen mit Standardmethoden (Ich/Tig) - Kein Vorheizen für dünne Teile benötigt, Sparen Sie Zeit im Bauwesen.
• Gute maschinabilität: Übungen, Mühlen, und schneidet reibungslos mit Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS) Werkzeuge - kein Bedarf an teuren Carbid -Bits (Im Gegensatz zu Werkzeugstahl).
• Gute Formbarkeit: Kann heiß in Strahlen geteilt werden, Kaltgezogen in Wellen, oder in Klammern gebeugt, ohne zu knacken - anfassbar für verschiedene Formen.
• Mäßige Korrosionsbeständigkeit: Rost unter feuchten Bedingungen, aber leicht zu schützen mit Beschichtungen zu schützen (galvanisieren, Malerei) - Geeignet für den Gebrauch im Innen- oder Beschichtungs im Freien.
• Reaktion auf die Wärmebehandlung: Verbessert sich durch das Löschen und Temperieren - kann gehärtet werden 30 – 35 HRC für Verschleiß-resistente Teile (Z.B., Getriebe) oder zur Bearbeitung weicher.

2. Anwendungen von einfachen Kohlenstoffstrukturstahl

Seine Vielseitigkeit macht es zu einem Grundnahrungsmittel im Bau, Maschinen, und allgemeine Ingenieurwesen. Nachfolgend sind die häufigsten Verwendungszwecke aufgeführt:

Strukturkomponenten

Der Bau setzt darauf für Stall, Erschwingliche Rahmen:

• Strukturstrahlen & Spalten: Gebäude unterstützen, Brücken, und Lagerhäuser - seine mittelschwere Festigkeit verhandelt Bodenlasten, Während die Zähigkeit auf den Wind oder eine geringfügige seismische Aktivität widersteht.
• Dachbinder: Rahmengebäudedächer - leicht genug für eine einfache Installation, stark genug, um Schindeln oder Schneelasten zu halten.
• Gerüst: Temporäre Konstruktionsstützen - langlebig und leicht zu montieren, mit guter tragender Kapazität.

Mechanische Komponenten

Maschinen verwendet es zum Bewegen oder tragenden Teilen:

• Wellen und Achsen: Motoren übertragen, Getriebe, oder Fahrzeuge - ihre mäßige Festigkeit verhindert Biegen, Während sich die Verarbeitbarkeit ermöglicht, in präzisen Durchmesser geformt zu werden.
• Getriebe: Gefunden in Industriemaschinen (Z.B., Fördersysteme) -Hitze behandelt, um den Verschleißfestigkeit zu steigern, Mit genügend Zähigkeit, um einen Zahnbruch zu vermeiden.
• Lager: Innere/äußere Rennen für Machinerie mit niedriger Geschwindigkeit (Z.B., Fans) -Erschwinglich und zuverlässig für Gebrauch nicht hohe Leistung.

Befestigungselemente

Seine Stärke und Verwirrbarkeit machen es perfekt, um Teile zu sichern:

• Bolzen, Nüsse, & Schrauben: Im Bau verwendet (Strahlen sichern) und Maschinen (Komponenten anbringen) - leicht zu fädeln und festzuziehen, ohne sich zu entziehen.
• Nieten: Verbinden Sie Stahlplatten in Brücken oder Industriestrukturen - stark genug, um schwere Lasten zu halten, mit gutem Scherbeständigkeit.

Allgemeine technische Anwendungen

Es wird für benutzerdefinierte Teile verwendet, in denen Balance wichtig ist:

• Klammern & Unterstützung: Ausrüstung halten (Z.B., HLK -Einheiten, Industriepumpen) - stark genug, um Gewicht zu unterstützen, leicht zu bohren für die Montage.
• Chassis -Komponenten: Rahmen für kleine Maschinen (Z.B., Rasenmäher, Generatoren) - Leicht und langlebig, mit guter Aufprallfestigkeit.

3. Fertigungstechniken für CO2 -Stahl aus Kohlenstoff

Das Erstellen dieses Stahls ist unkompliziert, mit Schritten, die auf die Ausgleich von Stärke und Verarbeitbarkeit zugeschnitten sind. Hier ist der Prozess:

Schmelzen und gießen

• Verfahren: Most Plain Carbon Structural Steel is made in a Basis -Sauerstoffofen (Bof) oder Elektrischer Lichtbogenofen (EAF). Stahl aus Stahl und reinem Kohlenstoff (Koks) sind gemischt, um 0,10–0,30% Kohlenstoff zu erreichen. Der geschmolzene Stahl wird in Platten gegossen (für Balken/Blätter), Billets (für Wellen), oder blüht (für große Teile).
• Schlüsselziel: Gewährleisten Sie eine gleichmäßige Kohlenstoffverteilung - vermeiden Sie Schwachstellen, die Strukturteile schwächen (Z.B., Ein Strahl mit einem weichen Abschnitt unter Last).

Heißes Rollen

• Verfahren: Slas/Billets werden erhitzt, auf 1100 - 1200 ° C. (Rothöfe) und durch Rollen geführt, um sich zu Strahlen zu formen, Barren, oder Teller. Heißes Rollen richtet die Kornstruktur des Stahls aus, Stärke steigern.
• Verwendung: Erstellt strukturelle Teile (I-Träger, Bewehrung) oder Rohstoff für mechanische Komponenten-schnell und kostengünstig.

Kaltes Rollen

• Verfahren: Heißer Stahl wird abgekühlt, dann wieder bei Raumtemperatur gerollt, um es dünner zu machen, glatter, und härter. Kaltgeschwollter Stahl hat enge Toleranzen (± 0,01 mm) und eine glatte Oberfläche (Ra ~ 0,4-1,6 μm).
• Verwendung: Macht Präzisionsteile (Kleine Wellen, Ausrüstung Blankchen) Wo Oberflächenfinish oder enge Abmessungen wichtig sind.

Wärmebehandlung

Optional, aber nützlich zur Anpassung der Stärke:

1. Glühen: Auf 800–900 ° C erhitzt, 2–4 Stunden gehalten, dann langsam abgekühlt - mildert den Stahl für die Bearbeitung (Z.B., Löcher in einem Strahl bohren).
2. Härten: Erhitzt auf 750–850 ° C., In Öl abgestoßen-erhöht die Härte auf 30 bis 35 HRC für Verschleiß-resistente Teile auf (Z.B., Getriebe).
3. Temperieren: Nach dem Verhärten auf 200–500 ° C erwärmt - verringert die Sprödigkeit und hält die Härte beibehalten, kritisch für Maschinenteile.

Bearbeitung

• Vorwärmebehandlung (Geglüht): Weich genug, um mit HSS -Werkzeugen zu maschinen. Gemeinsame Prozesse:
  • Drehen: Formen zylindrische Teile (Wellen, Bolzen) auf einer Drehmaschine.
  • Mahlen: Erstellt Zahnräder, Klammern, oder Slots mit einer Fräsmaschine.
  • Bohren: Macht Löcher für Befestigungselemente in Strahlen oder Tellern.
• Nachhitzebehandlung (Gehärtet): Benötigt Carbid -Werkzeuge zum Abschluss (Z.B., Zahnradzähne schärfen) - Nur für Präzisionsanpassungen verwendet.

Schweißen

• Methoden: Lichtbogenschweißen (Ich/Tig) ist am häufigsten. Für dünne Teile (<10 mm), Es ist kein Vorheizen erforderlich; für dicke Teile (>10 mm), Vorheizen auf 150–200 ° C, um ein Riss zu vermeiden.
• Schlüsselspitze: Verwenden Sie niedrige Wasserstoffelektroden (E7018) für strukturelle Schweißnähte - verhindert Brödeln, Sicherstellung der Sicherheit in tragenden Teilen.

Oberflächenbehandlung

Schützt vor Korrosion und Verschleiß:

• Galvanisieren: In geschmolzenes Zink eintauchen-schafft eine rostresistente Schicht (dauert 20 bis 30 Jahre im Freien) - Wird für Außenbalken oder Befestigungselemente verwendet.
• Malerei/Pulverbeschichtung: Fügt Farb- und Rostschutz hinzu - verwendet für Maschinenteile oder Strukturkomponenten in Innenräumen.
• Nitrieren: Erhitzen in Ammoniakgas-erzeugt eine harte Oberflächenschicht für Verschleiß-resistente Teile (Getriebe, Wellen).

Qualitätskontrolle und Inspektion

• Chemische Analyse: Tests den Kohlenstoffgehalt, um zu bestätigen, dass es 0,10–0,30% beträgt - entscheidend für die konsistente Stärke.
• Mechanische Tests: Misst die Zugfestigkeit (400–700 MPa) und Aufprallzählung (40–70 d/cm²) Leistung zu überprüfen.
• Härteprüfung: Verwendet Brinell/Rockwell -Tester, um die Ergebnisse der Wärmebehandlung zu überprüfen (Z.B., 30 HRC für Zahnräder).
• Dimensionalprüfungen: Verwendet Bremssättel oder Laser Scanner, um die Teilgröße zu bestätigen (Z.B., Strahldicke, Schachtdurchmesser) - Gewährleistet die Einhaltung von Designspezifikationen.

4. Fallstudien: Einfacher Kohlenstoffstrukturstahl in Aktion

Beispiele in realer Welt zeigen, wie dieser Stahl technische Herausforderungen löst. Unten finden Sie drei Schlüsselfälle:

Fallstudie 1: Strukturstrahlherstellung für ein Lagerhaus

Ein Bauunternehmen benötigte Strahlen für a 50,000 sq. ft. Lager. Low Carbon Stahlstrahlen waren zu schwach (Erforderliche zusätzliche Unterstützung), während Legierungsstahlstrahlen zu teuer waren.

Lösung: Sie verwendeten mit heiß verstrichenen Carbon-Stahlstrahlen mit schlichten Kohlenstoffbalken (0.20% C), verzinkt zur Exposition im Freien.
Ergebnisse:

• Balkenzahl reduziert durch 25% (stärker als kohlenstoffarmen Stahl, So weniger Unterstützung benötigt).
• Materialkosten gesenkt nach 30% (billiger als Legierungsstahl).
• Bauzeit verkürzt durch 15% (einfacher zu schweißen und zu installieren).

Warum hat es funktioniert: Die StahlMäßige Zugfestigkeit (550 MPA) Unterstützte Lagerlasten, währendGute Schweißbarkeit vereinfachte Baugruppe.

Fallstudie 2: Zahnradproduktion für Fördermaschinen

Eine Produktionsanlage hatte Probleme mit kohlenstoffarmen Stahl Zahnrädern, die sich schnell und hohe Kohlenstoffstahl Zahnräder abschätzen, die knackte. Sie brauchten ein Gleichgewicht zwischen Resistenz und Zähigkeit.

Lösung: Sie wechselten auf einfache Kohlenstoffstahlstahlgeräte (0.25% C), Hitze behandelt zu 32 HRC und Nitridged.
Ergebnisse:

• Gear Lebensdauer von verlängert durch 180% (steigender Verschleißfestigkeit von Nitring).
• Der Bruch fiel auf nahe Null (Zähigkeit von 55 J/cm²).
• Wartungskosten reduziert durch 50% (Weniger Zahnradersatz).

Warum hat es funktioniert: Die StahlReaktion auf die Wärmebehandlung hart erstellt, Tragenresistente Zähne, währendMäßige Auswirkungen Zähigkeit verhinderte das Knacken.

Fallstudie 3: Verschlussproduktion für den Bau

Ein Befestigungshersteller benötigte Schrauben, die ein hohes Drehmoment ohne Stripping verarbeiten könnten. Low Carbon Stahlschrauben strippten sich leicht, Während Legierungsstahlschrauben für Massenbestellungen zu kostspielig waren.

Lösung: Sie produzierten einfache Kohlenstoffstahlstahlschrauben (0.30% C), kaltgezogener für Stärke.
Ergebnisse:

• Bolzenstreifen durch reduziert durch 80% (höhere Streckgrenze als niedriger Kohlenstoffstahl).
• Produktionskosten gesenkt durch 20% (billiger als Legierungsstahl).
• Kundenzufriedenheit stieg durch 70% (Zuverlässige Leistung im Bau).

Warum hat es funktioniert: Die StahlMäßige Ertragsfestigkeit (480 MPA) Drehmoment widerstand, währendgute Formbarkeit kaltes Zorn effizient gemacht.

5. Normaler Kohlenstoffstrukturstahl vs. Andere Materialien

Seine „Mittelweg“ -Hereigenschaften machen es besser als spezialisierte Stähle für ausgewogene Bedürfnisse. So vergleicht es:

Normaler Kohlenstoffstrukturstahl vs. Kohlenstoffstahlvarianten

Normaler Kohlenstoffstrukturstahl vs. Edelstahl (304)

Normaler Kohlenstoffstrukturstahl vs. Aluminium

Perspektive der Yigu -Technologie auf einfache Kohlenstoffstrukturstahl

Bei Yigu Technology, Einfacher Kohlenstoffstrukturstahl ist unsere Anlaufstelle für Kunden, die eine ausgewogene Festigkeit benötigen, Verarbeitbarkeit, und Kosten. Es ist ideal für Strukturstrahlen, Maschinenzüge, und Baubefestigungselemente - wo kohlenstoffarmer Stahl zu schwach und mittel-/hoher Kohlenstoffstahl zu spröde oder kostspielig ist. Wir nutzen seineReaktion auf die Wärmebehandlung Härte für bestimmte Teile anzupassen (Z.B., 30 HRC für Zahnräder) und kombinieren Sie es mit Galvanisierung für den Außengebrauch im Freien. Für die meisten Ingenieurprojekte, Es liefert den besten Wert: Zuverlässige Leistung ohne Premiumpreis für Legierungen.

FAQ:

1. Kann einfacher Kohlenstoffstrukturstahl im Freien verwendet werden?

Ja, Aber es braucht Schutz. Es istMäßige Korrosionsbeständigkeit bedeutet, dass es in feuchten oder salzigen Außenumgebungen rost. Um es im Freien zu benutzen, Wenden Sie eine Beschichtung wie anGalvanisierung (Zinkschicht) oderWetterfeste Farbe- Dies verlängert seine Lebensdauer auf 20–30 Jahre, Machen Sie es für Strahlen geeignet, Befestigungselemente, oder Gerüst.