高碳钢的定义、分类、性能特点及应用分析

# 高碳钢
- 定义
  - 含碳量范围
    - 0.60%~1.70% 的碳素钢
  - 特性
    - 碳含量越高
      - 硬度：增加
      - 脆性：增加
      - 塑性：降低
      - 韧性：降低
- 分类
  - 按品质
    - 普通高碳钢
      - 磷、硫含量较高（≤0.05%）
    - 优质高碳钢
      - 磷、硫含量较低（≤0.035%）
    - 高级优质高碳钢
      - 磷、硫含量≤0.025%
      - 纯净度更高
  - 按用途
    - 碳素工具钢
      - 制造刀具
      - 制造模具
      - 制造量具
      - 常见牌号
        - T8
        - T10
        - T12
    - 耐磨零件用钢
      - 制造弹簧
      - 制造轴承
      - 制造轧辊
- 性能特点
  - 优点
    - 极高硬度
      - 可达 HRC 55~65
    - 优异耐磨性
    - 热处理后强度高
  - 缺点
    - 塑性、韧性极低
    - 焊接性差
      - 易产生裂纹
      - 需预热/缓冷
    - 冷加工成形困难
      - 需加热或退火处理
- 常用牌号及成分
  - T8：C=0.8%
  - T10：C=1.0%
  - T12：C=1.2%
- 热处理工艺
  - 淬火+低温回火
    - 温度：200℃以下
    - 目的
      - 获得马氏体组织
      - 最大化硬度和耐磨性
    - 应用：刀具、模具的最终热处理
  - 球化退火
    - 目的
      - 碳化物呈球状分布
      - 改善切削加工性
    - 工艺
      - 加热到 Ac1 以上
      - 缓冷或等温处理
  - 正火
    - 用途：消除网状碳化物
    - 细化晶粒
    - 为后续热处理做准备
- 主要用途
  - 工具类
    - 刃具
      - 车刀
      - 铣刀
      - 钻头
    - 模具
      - 冷冲模
      - 拉丝模
    - 量具
      - 卡尺
      - 塞规
  - 耐磨结构件
    - 弹簧
      - 如汽车板簧
    - 轴承零件
      - 滚动体
      - 套圈
    - 轧辊
      - 钢铁轧制用辊面
- 注意事项
  - 避免大截面零件
  - 焊接要点
    - 焊前预热
      - 温度范围：200~300℃
    - 选用焊条
      - 高碳钢焊条
      - 镍基焊条
  - 加工工艺
    - 热加工
      - 锻造/轧制需控制温度
    - 切削加工
      - 使用硬质合金刀具
      - 低速进给
- 发展趋势
  - 替代材料
    - 某些场景被合金钢或粉末冶金材料取代
  - 工艺优化
    - 真空热处理提高表面质量