فولاد کربنی آلیاژ فولاد ساخته شده از آهن و کربن با برخی مواد دیگر مانند منگنز، سیلیکون، فسفر و… بیایید به خصوصیات، کاربردها و جنبه های مهم این نوع فولاد بپردازیم.
فولاد کربنی یکی از 4 نوع فولاد محبوب است که به دلیل انعطاف پذیری و سختی آن در بسیاری از زمینه ها مانند صنعت، ساخت، مصارف عمرانی و … استفاده می شود.
هر چه کربن بیشتر در فولاد باشد، سختی و دوام فولاد بیشتر می شود، که در میزان آن در فولاد کربنی می توانند تا 2.1 درصد وزنی باشند.
هزینه تولید نسبتاً پایین فولاد کربنی باعث می شود که آن را نسبت به سایر انواع فولاد ترجیح داده شود. در زیر، مزایا، روش‌های تولید و کاربردهای فولاد کربنی را بررسی می‌کنیم.
فولاد کربنی، فولادی است که از کربن همراه با عناصر دیگر ساخته شده است
انواع مختلف فولاد کربن چیست؟
فولاد کربنی بر اساس میزان کربن آن به سه نوع تقسیم می شود:
فولاد کم کربن
فولاد کم کربن دارای نسبت کربن 0.04 – 0.25٪ یا 0.29٪ با مقادیر کمی از عناصر دیگر است. بنابراین فولاد سختی و دوام کمی دارد به همین دلیل به آن فولاد ملایم نیز می گویند. با این حال، شکل‌پذیری خوبی از خود نشان می‌دهند و می‌توانند به راحتی با فشار دادن یا خم شدن، حتی در دمای اتاق سرد شکل‌دهی شوند.
فولاد کربن متوسط
فولادهای کربن متوسط با محتوای کربن متوسط (0.25 – 0.5%)، مقاومت خوبی در برابر خوردگی و دوام بالا ارائه می دهند.
فولاد کربن متوسط دارای عملیات حرارتی و عملکرد برش خوبی است، اما عملکرد جوشکاری ضعیفی دارد، که نیاز به پیش گرمایش در جوشکاری دارد. این نوع فولاد عمدتاً در قطعات متحرک با استحکام بالا مانند کمپرسورهای هوا، پیستون پمپ، تیغه‌های توربین، چرخ دنده‌ها، میل لنگ، غلتک‌ها و … استفاده می‌شود.
فولاد کربن بالا
به لطف محتوای کربن 0.6 – 2٪، فولاد کربن بالا دارای ظرفیت تحمل فشار خوب و دوام بالا است. سختی این فولاد طبق گفته Rockwell C می تواند تا 60 – 65 HRC باشد.
فولاد پر کربن عمدتاً در تولید فنرها، قطعات سایشی و ابزارهای نیازمند به سختی بالا استفاده می شود.
هر نوع فولاد کربنی خواص و کاربردهای منحصر به فردی از خود نشان می دهد
فولاد کربن از چه ساخته شده است
فولاد کربن اساساً از آهن و کربن تشکیل شده است که با تعدادی مواد دیگر مانند منگنز، سیلیکون، فسفر و… ترکیب شده است که در آن، محتوای کربن خواص مکانیکی و دوام فولاد را تعیین می کند.
اگر مقدار کربن کم باشد، پلاستیسیته زیاد است، برای شکل دادن، خم شدن و بالعکس راحت است. با این حال، سختی و شکنندگی محصول به فرآیند متالورژی و عملیات حرارتی بستگی دارد. نسبت کربن می تواند از 0.02 – 2.1٪ بسته به مقدار فولاد متغیر باشد، اما نسبت معمول 0.1 – 0.3٪ است.
مزایا و معایب فولاد کربنی
مزایای
هر یک نوع فولاد کربن دارای خواص مکانیکی منحصر به فردی در هنگام متالورژی و عملیات حرارتی است. سازندگان می توانند پارامترهای فنی را برای ایجاد مزایای برجسته برای فولادهای کربنی به شرح زیر تنظیم کنند:
- دوام و سختی بالا: محتوای کربن بالا ظرفیت تحمل فشار فولاد را افزایش می دهد و در برابر اثرات محیطی مقاومت می کند.
- مقاومت در برابر خوردگی: فولاد کربنی دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی است، بنابراین اغلب در صنایع شیمیایی، نفت و صنایع دریایی استفاده می شود.
- توانایی خمش و ذوب خوب: مقدار کربن را می توان به راحتی سفارشی کرد تا به فولاد برای شکل دهی انعطاف پذیری کمک کند، که در فرآیندهای تولید و ساخت و ساز بسیار مهم است.
معایب
فولاد کربنی هنوز دارای معایبی است از جمله:
- زنگ زدگی آسان: سازندگان اغلب حدود 10 تا 12 درصد کروم را به ترکیب اضافه می کنند که به عنوان یک لایه ضد رطوبت عمل می کند تا در هنگام قرار گرفتن در معرض محیط، زنگ زدگی را محدود کند.
- زیبایی سطوح ضعیف: فولاد کربنی فاقد سطح صاف و براق مانند فولاد ضد زنگ است. بنابراین اغلب برای محصولاتی که نیازی به زیبایی سطوح بالایی ندارند مانند لوله، ماشین آلات، قطعات یدکی و … استفاده می شود.
استحکام فولاد کربن به آن کمک می کند تا در بسیاری از زمینه های زندگی اعمال شود
فولاد کربنی چگونه ساخته می شود
فولاد کربنی را می توان از سنگ آهن، ضایعات فولاد یا ترکیبی از هر دو بدون از دست دادن خواص و استحکام آن تولید کرد.
با حرارت دادن سنگ آهن و کک در غیاب هوا در دمای حدود 1650 درجه سانتیگراد، آهن مذاب با کربن حاصل از کک در حال سوختن غنی می شود. ناخالصی‌های باقی‌مانده با آهک ترکیب می‌شوند تا سرباره ایجاد کنند که روی سطح فلز مذاب شناور می‌شود تا در فرایند تولید حذف شود.
این محصول در ابتدا حاوی تقریباً 4 درصد کربن است که سپس کربن زدایی می شود تا به سطح مورد نظر کاهش یابد. کربن زدایی با عبور اکسیژن از درون آهن مذاب که مونوکسید و دی اکسید کربن تولید میکند، اتفاق می افتد.
کاربرد فولاد های کربنی
دارا بودن بسیاری از خواص برجسته، فولاد کربنی را ماده ای ساخته است که به طور گسترده در بسیاری از صنایع مختلف استفاده می شود، به طور معمول:
- ساخت راه و پل: فولاد کربنی دارای مقاومت در برابر خوردگی خوب و دوام بالا، مناسب برای زیرساخت های ساختمانی مانند جاده ها، پل ها، ساختمان ها، تونل ها، …
- صنعت خودرو: فولاد کربنی به دلیل سختی بالا، سبکی و ساختار بادوام که به کاهش وزن و افزایش کارایی فضا برای وسایل نقلیه کمک می کند، یک ماده ایده آل برای قطعات خودرو مانند قاب خودرو، بال، کاپوت، لوله اگزوز و… است.
- صنعت هوافضا: فولاد کربنی با ویژگی‌های سبک وزن و استحکام مکانیکی فوق‌العاده‌اش در تولید قطعات هواپیما، بدنه فضاپیما و موشک استفاده می‌شود.
- صنعت نفت و گاز: فولادهای کربنی به دلیل ظرفیت باربری خوب برای تولید تجهیزات و لوله های نفت استفاده می شوند. این امر ایمنی و عملکرد سیستم های خط لوله را در شرایط سخت صنعت نفت و گاز تضمین می کند.
- صنعت ساخت و ماشین‌آلات: فولاد کربنی دارای شکل‌پذیری و شکل‌دهی انعطاف‌پذیر است، بنابراین برای پردازش و تولید قطعات ماشین‌آلات مانند شفت، یاتاقان، چرخ دنده و… مناسب است.
انعطاف پذیری فولاد کربنی آن را برای زیرساخت ها، وسایل نقلیه و ماشین آلات ایده آل می کند
خرید فولاد کربن با بورس آهن
بیا توجه به تولید گسترده و هم چنین واردات انواع مقاطع، از سراسر جهان بورس آهن به طور فزاینده ای موقعیت خود را در بخش بازار آهن را تقویت کرده است. این موضوع فرصت خوبی را برای مصرف گنندگان فولاد فراهم کرده است تا با بهترین قیمت و کیفیت و اطمینان خاطر نیاز های خود را برآورده کنند.
