Hiiliteräkset ovat taontakelpoisia raudan ja hiilen seoksia, joissa on hiiltä tyypillisesti 0,05 – 1,7 %. Mikäli hiiltä on enemmän kuin 1,7 % kutsutaan sitä valuraudaksi. Raudan seassa on aina jonkin verran hiiltä ja hiilen määrä vaikuttaa merkittävästi teräksen ominaisuuksiin kuten vetolujuuteen ja sitkeyteen. Hiiliteräksillä voi olla eri mikrorakenteita kuten martensiitti, austeniitti, ferriitti, sementiitti, bainiitti, perliitti ja perliittis-ferriittinen.
-
- Metallin lujuus voidaan määrittää vetokokeella.
-
- Poranteriä valmistetaan hiiliteräksestä.
-
- Veitsissä voidaan hyödyntään martensiitin kovuutta.
Käyttöesimerkkejä
Hiiliteräksiä käytetään mm. puukoissa, poranterissä, laipoissa, terissä, paistinpannuissa ja monessa muussa. Hiiliteräksiä voidaan myös pintakäsitellä kuten sinkittää. Lämpökäsittelyllä voidaan muuttaa hiiliterästen mikrorakennetta ja saada sille sen toivotut ominaisuudet esille. Soveltuvia lämpökäsittelyjä ovat karkaisu, normalisointi, pehmeäksihehkutus, jännityksenpoistohehkutus ja rekristallisaatio.
Hiiliteräslaatuja
Hiilen määrä vaikuttaa merkittävästi teräksen ominaisuuksiin. Matalahiiliset teräkset sisältävät hiiltä alle 0,25 % ja ne ovat pehmeitä, muodonmuutoskykyisiä, sitkeitä, hitsattavia ja koneistettavia. Keskihiiliset teräkset sisältävät 0,25 – 0,6 % hiiltä ja ne ovat lujempia kuin matalahiiliset. Runsashiiliset eli 0,6 – 1,4 % hiiltä sisältävät teräkset ovat kovempia, lujempia ja hauraampia.
Hiiliteräksen mikrorakenne vaikuttaa sen ominaisuuksiin. Yleisesti tietyn mikrorakenteen valmistuksessa käytetään apuna rauta-hiili-tasapainopiirrosta, jossa muuttujina on hiilipitoisuus ja lämpötila. Mikrorakenteille tyypillisiä ominaisuuksia on esitelty taulukossa alla.
| Mikrorakenne | Ominaisuudet |
|---|---|
| Ferriitti | Pehmeä, sitkeä, muovautuva, ferromagneettinen |
| Sementiitti | Kovaa, haurasta |
| Perliitti | Vetolujuus, sitkeä, lujempaa kuin ferriiitti |
| Austeniitti | Jäännösausteniitti, pehmeä, sitkeä, lujittuu muokattaessa |
| Ferriittis-Perliittinen | Riippuvat hiilipitoisuudesta |
| Martensiitti | Kovaa, lujaa, haurasta, ferromagneettinen |
| Bainiitti | Kohtalaisen kovaa, lujaa, sitkeä |