Teräs on metalliseos, joka koostuu pääasiassa raudasta ja sisältää 0.2–2.1 prosenttia hiiltä. Kaikki teräkset sisältävät hiiltä, mutta termi “hiiliteräs” koskee erityisesti terästä, joka sisältää hiiltä pääasiallisena seosaineena. Keskikokoinen hiiliteräs on hiiliterästä, joka sisältää 0.30-0.60 prosenttia hiiltä. Sen mangaanipitoisuus on myös 0.6-1.65 prosenttia. Tämäntyyppinen teräs tarjoaa hyvän tasapainon lujuuden ja taipuisuuden välillä, ja se on yleistä monissa teräsosissa.
Rauta koostuu rauta -atomien kidehilasta, jonka avulla atomit voivat liukua toistensa ohi, jolloin rauta on suhteellisen pehmeää. Teräksen hiili vähentää tätä taipumusta ja tekee keskikokoisesta hiiliteräksestä kovempaa kuin rauta. Lisäelementit, kuten kromi, mangaani, volframi ja vanadiini, voivat myös toimia teräksen kovetinaineina. Näiden elementtien tarkka osuus määrittää teräksen erityisominaisuudet.
Lisähiili tekee teräksestä kovempaa, mutta myös hauraampaa, joten hiiliteräksen valmistus vaatii tasapainon kovuuden ja sitkeyden välillä. Keskikokoisen hiiliteräksen yleisimpiä käyttökohteita ovat raskaat koneet, kuten akselit, kampiakselit, kytkimet ja vaihteet. Terästä, jonka hiilipitoisuus on 0.4–0.6 prosenttia, käytetään yleisesti rautatiealalla akselien, kiskojen ja pyörien valmistukseen.
Keskikokoisen hiiliteräksen käsittely lämmöllä muuttaa merkittävästi mekaanisia ominaisuuksia, kuten sitkeyttä, kovuutta ja lujuutta. Teräksen lämpökäsittely vaikuttaa hieman muihin ominaisuuksiin, kuten sen kykyyn johtaa lämpöä ja sähköä. Teräksen käsittelyyn lämmöllä on olemassa erilaisia menetelmiä.
Keskipitkän hiiliteräksen hiili- ja mangaanipitoisuus tekee karkaisusta ja karkaisusta yleisen tämän tyyppisen teräksen lämpökäsittelymenetelmän. Tämä prosessi sisältää yleensä teräksen toistuvan kuumentamisen alle noin 1,333 723 ° F: seen (noin XNUMX ° C) ja jäähdyttämisen nopeasti sammuttamalla se nesteeseen, kuten öljyyn tai veteen. Tämän prosessin lämpötila ja aika antavat valmistajalle mahdollisuuden hallita tarkasti teräksen lopullisia ominaisuuksia.
Kotelon karkaisu on prosessi teräksen kovettamiseksi, joka vaikuttaa vain teräksen ulkopintaan. Tämä tuottaa kovan, vedenkestävän ulkopuolen ja joustavamman sisäosan. Hiiliteräs on usein koteloitu, koska paksua hiiliteräsosaa on vaikea karkaista kokonaan. Teräksellä, jossa on enemmän seosaineita kuin keskipitkällä hiiliteräksellä, on suurempi karkaisukyky, eikä sitä välttämättä tarvitse karkaista.