El acero al carbono es una aleación de hierro con un contenido de carbono de 0.02% a 2.19%. Generalmente contiene pequeñas cantidades de silicio, manganeso, azufre y fósforo. Cuanto mayor sea el contenido de carbono en el acero al carbono, mayor será la dureza y la resistencia, pero menor la plasticidad.
Hay diferentes formas de clasificar el acero al carbono. Según la cantidad de contenido de carbono del acero al carbono, se puede dividir en tres categorías: acero de bajo carbono, acero de carbono medio y acero de alto carbono.
Acero de bajo carbono: El acero de bajo carbono es acero al carbono con un contenido de carbono inferior al 0.25%. También se llama acero dulce debido a su baja resistencia, baja dureza y suavidad. Incluye la mayoría de los aceros estructurales al carbono ordinarios y algunos aceros estructurales al carbono de alta calidad. La mayoría de ellos se utilizan para piezas estructurales de ingeniería sin tratamiento térmico, y algunos se utilizan para piezas mecánicas que requieren resistencia al desgaste después de la carburación y otros tratamientos térmicos. La estructura recocida del acero de bajo carbono es ferrita y una pequeña cantidad de perlita. Por lo tanto, tiene buena conformabilidad en frío y se puede conformar en frío mediante métodos de estirado, estampado y doblado. Este acero tiene buena soldabilidad. El acero de bajo carbono con bajo contenido de carbono tiene muy baja dureza y no es fácil de mecanizar. El tratamiento de enfriamiento puede mejorar su mecanizabilidad. Los aceros de bajo carbono generalmente se utilizan para fabricar pernos, ejes, varillas de conexión, etc. También se pueden utilizar para fabricar piezas mecánicas con diferentes requisitos de resistencia. Una cosa a tener en cuenta es que el acero de bajo carbono generalmente no se trata térmicamente antes de su uso.
El acero de carbono medio es acero al carbono con un contenido de carbono de 0.25% a 0.60%. El acero de carbono medio se divide en acero estructural al carbono ordinario y acero estructural al carbono de alta calidad según la calidad del producto. Tienen buenas propiedades de trabajo en caliente y corte, aunque las propiedades de soldadura son algo deficientes. El acero de carbono medio tiene mayor resistencia y dureza que el acero de bajo carbono, pero su plasticidad y tenacidad son relativamente bajas. Este tipo de acero se puede utilizar directamente como acero laminado en caliente o estirado en frío, o se puede utilizar después del tratamiento térmico para optimizar sus propiedades. El acero de carbono medio generalmente incluye acero para rieles, acero para semirrieles, acero para balas y otros productos. El acero de carbono medio se enfría y se templa, y tiene buenas propiedades mecánicas integrales. Por lo tanto, tiene amplios usos con niveles de resistencia medios, el acero de carbono medio es el más utilizado. Además de utilizarse como materiales de construcción, también se utiliza ampliamente en la fabricación de diversas piezas mecánicas.
El acero de alto carbono a menudo se llama acero para herramientas, y su contenido de carbono está entre 0.60% y 1.70%. Debido a su excepcional dureza y resistencia, el acero de alto carbono se utiliza a menudo para fabricar herramientas como martillos y palancas, así como herramientas de corte como taladros, machos de roscar y escariadores. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el rendimiento de soldadura del acero de alto carbono es relativamente deficiente. Debido a la mala conductividad térmica, se producirán diferencias significativas de temperatura, lo que resultará en grietas en frío. Por lo tanto, durante la soldadura, se forman tensiones internas que causan grietas. Al mismo tiempo, el acero de alto carbono es más sensible al enfriamiento, y la estructura de martensita se forma fácilmente en el área cercana a la costura, por lo que debe templarse después de la soldadura para eliminar la tensión, fijar la estructura, evitar grietas y mejorar el rendimiento de la soldadura.
El acero de alto carbono, con un mayor contenido de carbono, tiene mayor dureza y resistencia, pero también es más frágil. El acero de alto carbono, el acero de carbono medio y el acero de bajo carbono tienen diferentes propiedades mecánicas y tenacidad y es adecuado para la fabricación de varias piezas mecánicas. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, el material de acero al carbono adecuado debe seleccionarse en función de los requisitos específicos del material y las características del proceso. En ingeniería práctica, la elección de los materiales de acero al carbono debe basarse en sus propiedades mecánicas y la vida útil. Comprender las características y los estándares de clasificación de los tres tipos de acero al carbono es de gran importancia para la selección racional de materiales y la mejora de la calidad del producto. En general, el acero de alto carbono, el acero de carbono medio y el acero de bajo carbono son tres tipos comunes de materiales de acero aleado. La selección de materiales de acero al carbono adecuados es crucial para el rendimiento y la calidad de los productos.