Hvilke faktorer påvirker hårdheden ved kulstofstål?

Hårdheden ved kulstofstål kan påvirkes af en række forskellige faktorer, herunder kulstofkontakt, mængden og typen af andre elementer i legeringen og de specifikke processer, der bruges til at skabe stål.Lavt kulstofstål, der indeholder mellem 0,05 og 0,25% kulstof, er typisk den blødeste sort, skønt den kan hærdes gennem en proces kendt som karburisering.Ultrahøj kulstofstål, der kan bestå af op til 2% kulstof, er typisk den sværeste type, skønt den endelige hårdhed af hvert produkt også bestemmes af forskellige varmebehandlingsprocesser.Slukningsprocesser kan øge hårdheden af kulstofstål med en faktor på cirka fire, skønt efterfølgende temperering typisk sænker hårdheden.

Kulstål er en legering, der primært består af jern og kulstof.Andre elementer kan også være til stede, typisk i meget små mængder.Der er et par forskellige definitioner af, hvad der nøjagtigt udgør kulstofstål, skønt elementer som silicium og kobber typisk tegner sig for mindre end 0,6% af forskellige legeringer.Nogle kulstofstållegeringer kan også have op til 1,6% af elementerne såsom mangan.Da der er en række forskellige legeringer, der alle ofte benævnes kulstofstål, har hver type en tendens til at have en anden hårdhed.

Den primære faktor, der påvirker hårdheden af kulstofstål, er mængden af kulstof, der er til stede i legeringen.Lav kulstofstål har en tendens til at være de blødeste, mens ultrahøj kulstofstål kan være ret hård og sprødt.Det er også muligt at ændre de fysiske egenskaber ved kulstofstål gennem forskellige behandlinger, enten for at øge eller reducere hårdheden.

Selvom lavt kulstofstål er relativt blødt, kan en proces kendt som karburisering få den til at blive sværere.Denne varmebehandlingsproces får faktisk legeringen til at absorbere yderligere kulstof fra faste, flydende og gasformige kilder såsom kul og kulilte.Kulstoffet absorberes typisk kun i metaloverfladen, hvilket resulterer i et tilfælde hærdet ydre lag og en blødere, duktil kerne.

Højt indholdskulstofstål har en tendens til at være meget svære at begynde med, men slukningsprocesser kan gøre dem selv enddaHårdere.Hvis en kulstofstållegering dog er for hård, vil den typisk også være ganske sprød.Nogle usædvanligt hårde legeringer udsættes faktisk for slukning og tempereringsprocesser, der kan reducere hårdheden af kulstofstål og øge duktiliteten.Andre processer, såsom udglødning, kan også effektivt øge duktiliteten og mindske den samlede hårdhed af kulstofstål.