W zależności od poziomu zawartości węgla, stal węglowa dlaodlewjest ogólnie podzielony na stal niskowęglową, stal średniowęglową i stal wysokowęglową. Odlewane stale węglowe ze wszystkich krajów świata są ogólnie klasyfikowane według ich wytrzymałości i formułowane są odpowiednie gatunki.
Jeśli chodzi o skład chemiczny stali węglowej, z wyjątkiem fosforu i siarki, nie ma ograniczeń, a jedynie górne limity dotyczące pozostałych pierwiastków chemicznych. Zgodnie z powyższym założeniem skład chemiczny odlewanej stali węglowej jest określony przezodlewniazgodnie z wymaganymi właściwościami mechanicznymi.
Metody obróbki cieplnej odlewów ze stali węglowej to zwykle wyżarzanie, normalizowanie lub normalizowanie + odpuszczanie. W przypadku niektórych odlewów ze stali wysokowęglowej można również zastosować hartowanie i odpuszczanie, czyli hartowanie + odpuszczanie w wysokiej temperaturze, w celu poprawy kompleksowych właściwości mechanicznych odlewów ze stali węglowej. Małe odlewy ze stali węglowej można bezpośrednio hartować i odpuszczać ze stanu odlewu. W przypadku odlewów ze stali węglowej o dużych rozmiarach lub o skomplikowanych kształtach, wskazane jest wykonanie obróbki hartowniczej i odpuszczającej po obróbce normalizującej.
Wpływ węgla na mikrostrukturę i właściwości stali węglowej
1) Wpływ węgla na strukturę stali węglowej
Węgiel jest głównym pierwiastkiem decydującym o strukturze metalograficznej i właściwościach stali. W przypadku stali podeutektoidalnej wraz ze wzrostem zawartości węgla względna ilość ferrytu maleje, a względna ilość perlitu wzrasta. Po osiągnięciu składu eutektoidalnego wszystkie są perlitowe. W zakresie nadeutektoidalnym wraz ze wzrostem zawartości węgla wzrasta względna ilość cementytu proeutektoidalnego i maleje względna ilość perlitu.
2) Wpływ węgla na właściwości mechaniczne stali węglowej
Węgiel wpływa na właściwości mechaniczne stali węglowej, wpływając na względne ilości i charakterystykę rozkładu każdego składnika strukturalnego w mikrostrukturze. Ogólnie rzecz biorąc, wraz ze wzrostem zawartości węgla twardość stali węglowej wzrośnie, ale jej energia uderzenia i wydłużenie będą spadać. Wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności najpierw wzrosną, a następnie spadną wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali węglowej.
3) Wpływ węgla na właściwości skrawania odlewów ze stali węglowej
Stal niskowęglowa ma dużą ilość ferrytu, niską twardość, dobrą plastyczność i łatwą przyczepność, więc jej wydajność cięcia jest stosunkowo słaba. W stali wysokowęglowej jest więcej cementytu. Gdy cementyt jest rozprowadzany w postaci płatków i sieci, narzędzie jest łatwe w zużyciu, więc jego wydajność cięcia jest stosunkowo słaba. Stosunek ferrytu i cementytu w stali średniowęglowej jest odpowiedni, twardość i plastyczność są również umiarkowane, a wydajność cięcia jest lepsza. Wydajność skrawania jest najlepsza, gdy zakres twardości odlewów stalowych wynosi 180-230 HBW.
4) Wpływ węgla na właściwości odlewnicze stali węglowej
W tej samej temperaturze płynność roztopionej stali o różnej zawartości węgla jest inna. Ponieważ stale o różnej zawartości węgla mają różny stopień rozwoju w dendrytach. Im większy odstęp temperatur strefy krystalizacji (różnica temperatur pomiędzy linią likwidusu a linią solidusu), tym bardziej rozwinięte są kryształy dendrytyczne stali węglowej, czyli gorsza płynność roztopionej stali, co skutkuje zdolność roztopionej stali do wypełnienia formy.
