Secondo il livello di contenuto di carbonio, acciaio al carbonio perfusioneè generalmente suddiviso in acciaio a basso tenore di carbonio, acciaio a medio carbonio e acciaio ad alto tenore di carbonio. Gli acciai fusi al carbonio di tutti i paesi del mondo sono generalmente classificati in base alla loro resistenza e vengono formulati i gradi corrispondenti.
Per quanto riguarda la composizione chimica dell'acciaio al carbonio, ad eccezione di fosforo e zolfo, non esistono restrizioni o solo limiti superiori per gli altri elementi chimici. Con la premessa di cui sopra, la composizione chimica dell'acciaio al carbonio colato è determinata dafonderiain base alle proprietà meccaniche richieste.
I metodi di trattamento termico dei getti di acciaio al carbonio sono solitamente la ricottura, la normalizzazione o la normalizzazione + rinvenimento. Per alcuni getti di acciaio ad alto tenore di carbonio, è possibile utilizzare anche la tempra e il rinvenimento, ovvero tempra + rinvenimento ad alta temperatura, in modo da migliorare le proprietà meccaniche complete dei getti di acciaio al carbonio. Piccoli getti di acciaio al carbonio possono essere bonificati direttamente dallo stato grezzo. Per getti di acciaio al carbonio di grandi dimensioni o di forma complessa, è opportuno eseguire un trattamento di tempra e rinvenimento dopo il trattamento di normalizzazione.
L'effetto del carbonio sulla microstruttura e sulle proprietà dell'acciaio al carbonio
1) L'influenza del carbonio sulla struttura dell'acciaio al carbonio
Il carbonio è l'elemento principale che determina la struttura metallografica e le proprietà dell'acciaio. Nell'intervallo degli acciai ipoeutettoidici, all'aumentare del contenuto di carbonio, la quantità relativa di ferrite diminuisce e la quantità relativa di perlite aumenta. Quando si raggiunge la composizione eutettoide, sono tutte perlite. Nell'intervallo ipereutettoide, all'aumentare del contenuto di carbonio, aumenta la quantità relativa di cementite proeutettoide e diminuisce la quantità relativa di perlite.
2) L'effetto del carbonio sulle proprietà meccaniche dell'acciaio al carbonio
Il carbonio influenza le proprietà meccaniche dell'acciaio al carbonio influenzando le quantità relative e le caratteristiche di distribuzione di ciascun componente strutturale nella microstruttura. In generale, all’aumentare del contenuto di carbonio, aumenterà la durezza dell’acciaio al carbonio, ma diminuiranno la sua energia d’impatto e l’allungamento. La resistenza alla trazione e la resistenza allo snervamento aumenteranno prima e poi diminuiranno all'aumentare del contenuto di carbonio nell'acciaio al carbonio.
3) L'effetto del carbonio sulle prestazioni di taglio dei getti di acciaio al carbonio
L'acciaio a basso tenore di carbonio ha una grande quantità di ferrite, bassa durezza, buona plasticità e facile aderenza, quindi le sue prestazioni di taglio sono relativamente scarse. C'è più cementite nell'acciaio ad alto tenore di carbonio. Quando la cementite è distribuita in scaglie e rete, l'utensile è facile da indossare, quindi le sue prestazioni di taglio sono relativamente scarse. Il rapporto tra ferrite e cementite nell'acciaio a medio carbonio è appropriato, anche la durezza e la plasticità sono moderate e le prestazioni di taglio sono migliori. Le prestazioni di taglio sono migliori quando la gamma di durezza dei getti di acciaio è compresa tra 180 e 230 HBW.
4) L'influenza del carbonio sulle prestazioni di fusione dell'acciaio al carbonio
Alla stessa temperatura, la fluidità dell'acciaio fuso con diverso contenuto di carbonio è diversa. Perché gli acciai con diverso contenuto di carbonio hanno diversi gradi di sviluppo nei dendriti. Quanto maggiore è l'intervallo di temperatura della zona di cristallizzazione (la differenza di temperatura tra la linea liquidus e la linea solidus), tanto più sviluppati sono i cristalli dendritici dell'acciaio al carbonio, cioè tanto peggiore è la fluidità dell'acciaio fuso, che si traduce nella capacità dell'acciaio fuso di riempire lo stampo.
