Koolstofarm staal, ook wel zacht staal genoemd, is een groep op ijzer gebaseerde legeringen met koolstof als legeringselementen, maar het koolstofgehalte is minder dan 0,25%. Vanwege de lage sterkte, lage hardheid en zachtheid wordt het ook wel zacht staal genoemd. Het omvat de meeste gewone koolstofconstructiestaalsoorten en enkele hoogwaardige koolstofconstructiestaalsoorten. De meeste worden gebruikt voor het ontwerpen van structurele onderdelen zonder warmtebehandeling, en sommige worden gebruikt voor mechanische onderdelen die slijtvastheid vereisen na carbureren en andere warmtebehandelingen.
De gegloeide structuur van koolstofarm staal is ferriet en een kleine hoeveelheid perliet, de sterkte en hardheid zijn lager en de plasticiteit en taaiheid zijn beter. Daarom is de koude vervormbaarheid goed en kan het koud worden vervormd door methoden zoals krimpen, buigen en stempelen. Dit staal heeft ook een goede lasbaarheid. Koolstofarm staal verwijst doorgaans naar staal met een koolstofgehalte tussen 0,10 en 0,25%. Dit soort staal heeft een lage hardheid en een goede plasticiteit. Het is handig om een koud plastisch vervormingsproces, lassen en snijden toe te passen. Het wordt vaak gebruikt voor het maken van kettingen, klinknagels, bouten, assen, enz.
De gegloeide structuur van koolstofarm staal is ferriet en een kleine hoeveelheid perliet, de sterkte en hardheid zijn lager en de plasticiteit en taaiheid zijn beter. Daarom is de koude vervormbaarheid goed en kan deze koud worden vervormd door methoden zoals krimpen, buigen en stempelen. Dit staal heeft een goede lasbaarheid. Koolstofarm staal met een zeer laag koolstofgehalte heeft een lage hardheid en een slechte bewerkbaarheid. Het normaliseren van de behandeling kan de bewerkbaarheid ervan verbeteren.
Koolstofarm staal wordt over het algemeen gewalst tot hoekstaal, kanaalstaal, I-balk, stalen buis, stalen strip of stalen plaat, dat wordt gebruikt voor het maken van verschillende bouwcomponenten, containers, dozen, ovenlichamen en landbouwmachines. Hoogwaardig koolstofarm staal wordt tot dunne platen gerold om diepgetrokken producten te maken, zoals autocabines en motorkappen; het wordt ook tot staven gerold om mechanische onderdelen te maken met lage sterkte-eisen. Koolstofarm staal wordt over het algemeen niet met warmte behandeld vóór gebruik. Het gecarbureerde of gecyanideerde staal met een koolstofgehalte van meer dan 0,15% wordt gebruikt voor assen, bussen, tandwielen en andere onderdelen die een hoge oppervlaktetemperatuur en goede slijtvastheid vereisen.
Het gebruik van staal met een laag koolstofgehalte is beperkt vanwege de lage sterkte ervan. Door het mangaangehalte in koolstofstaal op de juiste manier te verhogen en sporen van legeringselementen zoals vanadium, titanium, niobium, enz. toe te voegen, kan de sterkte van het staal aanzienlijk worden vergroot. Als het koolstofgehalte in het staal wordt verlaagd en een kleine hoeveelheid aluminium en een kleine hoeveelheid boor- en carbidevormende elementen worden toegevoegd, kan een bainietgroep met ultralaag koolstofgehalte worden verkregen die een hoge sterkte heeft en een betere plasticiteit en taaiheid behoudt.
Het koolstofgehalte van gegoten staal met laag koolstofgehalte is minder dan 0,25%, terwijl het koolstofgehalte van gegoten staal met gemiddeld koolstofgehalte tussen 0,25% en 0,60% ligt, en het koolstofgehalte van gegoten staal met hoog koolstofgehalte tussen 0,6% en 3,0%. De sterkte en hardheid van gegoten koolstofstaal nemen toe met het toenemen van het koolstofgehalte.
Gegoten koolstofstaal heeft de volgende voordelen: lagere productiekosten, hogere sterkte, betere taaiheid en hogere plasticiteit. Gegoten koolstofstaal kan worden gebruikt voor de vervaardiging van onderdelen die zware lasten dragen, zoals stalen walsstellingen en hydraulische persbases in zware machines. Het kan ook worden gebruikt voor het vervaardigen van onderdelen die onderhevig zijn aan grote krachten en stoten, zoals wielen, koppelingen, bolsters en zijframes van spoorvoertuigen.
