La influència dels diferents continguts de carboni en l'acer
Feb 25, 2026
El carboni és un dels elements d'aliatge més importants de l'acer i el seu contingut afecta directament la microestructura, les propietats mecàniques i les propietats del procés de l'acer. A continuació es fa una anàlisi detallada de l'impacte dels diferents continguts de carboni en les propietats de l'acer:
1. La influència del contingut de carboni en la microestructura de l'acer
La microestructura de l'acer es compon principalment de ferrita (-Fe), cementita (Fe₃C), perlita (una barreja en capes de ferrita i cementita), austenita (-Fe, la fase d'alta-temperatura) i martensita (la fase dura després de l'extinció). Els canvis en el contingut de carboni alteraran la proporció d'aquestes estructures:
|
Acer baix -carboni (C < 0,25%): |
Predominantment ferrita, amb una petita quantitat de perlita, bona plasticitat però poca resistència. |
|
Acer al carboni mitjà- (0,25% Menor o igual a C Inferior o igual a 0,6%): |
La proporció de perlita augmenta i la quantitat de ferrita disminueix, combinant força i duresa. |
|
Acer d'alt -carboni (C > 0,6%): |
Dominada per la perlita, i quan el contingut de carboni és més elevat, apareix la cementita reticular, d'alta duresa però gran fragilitat. |
2. La influència del contingut de carboni en les propietats mecàniques
|
Interval de contingut de carboni |
Rendiment típic |
|
< 0.1% |
Extremadament suau, altament plàstic (com el ferro pur industrial), fàcil de processar i modelar, però amb poca resistència (σₓ ≈ 200 MPa). |
|
0.1%~0.25% |
Acer baix-de carboni (com ara Q235), bona plasticitat i soldabilitat, utilitzat en construcció, plaques d'automoció, etc. |
|
0.3%~0.5% |
Acer al carboni mitjà-(com l'acer 45), equilibri de resistència i tenacitat, utilitzat per a components estructurals com ara eixos, engranatges, etc. |
|
0.6%~1.0% |
Acer d'alt-carboni (com ara T8, T10), duresa extremadament alta (HRC 60+), però amb gran fragilitat, utilitzat per a eines, molles, etc. |
|
>1.0% |
L'acer al carboni ultra-alt-, de duresa extremadament alta però extremadament fràgil, requereix un tractament tèrmic especial (com ara el recuit esferoidant) per millorar la mecanització. |
Resistència i duresa: a mesura que augmenta el contingut de carboni, augmenta la proporció de cementita i la duresa i la resistència a la tracció (σₓ) de l'acer augmenten significativament, però la plasticitat (allargament δ) i la tenacitat (energia d'impacte AKV) disminueixen.
Transició fràgil: l'acer d'alt-carboni és propens a fractures fràgils a baixes temperatures o càrregues d'impacte.
3. Efecte sinèrgic del carboni amb altres elements
Manganès (Mn): pot alleujar el dany del sofre i millorar la tempabilitat.
Silici (Si): Enforteix la ferrita, però redueix la ductilitat.
Acer d'aliatge: afegint elements com ara Cr, Ni, Mo, etc., es pot aconseguir una alta resistència i tenacitat amb un contingut de carboni més baix.