فولاد کربن یک آلیاژ آهن-کربن است که حاوی تا ۲٫۱٪ کربن است. برای فولاد کربن، حداقل محتوای مشخصی از سایر عناصر آلیاژ وجود ندارد، اما اغلب حاوی منگنز است.حداکثر مقادیر منگنزمواد سیلیکون و مس باید به ترتیب کمتر از 1.65٪ وزن و 0.6٪ وزن و 0.6٪ وزن باشد.
انواع فولاد کربن و خواص آنها
فولاد کربن را می توان بر اساس محتوای کربن آن به سه دسته طبقه بندی کرد: فولاد کم کربن (یا فولاد کربن خفیف) ، فولاد کربن متوسط و فولاد کربن بالا [1]میکروساخت و خواص را به شرح زیر مقایسه کنید.:
فولاد کم کربن
فولاد کم کربن رایج ترین نوع فولاد کربن است. این فولاد ها معمولاً حاوی کمتر از 0.25٪ کربن هستند.آنها نمی توانند با درمان گرما سخت شوند (برای تشکیل مارتنسیت) بنابراین این کار معمولاً با کار سرد انجام می شود.
فولاد کربن معمولا نسبتا نرم است و دارای قدرت پایین است. با این حال، آنها انعطاف پذیری بالایی دارند، که آنها را برای ماشینکاری، جوش و هزینه کم عالی می کند.
فولاد های کم آلیاژ با قدرت بالا (HSLA) نیز اغلب به عنوان فولاد های کم کربن طبقه بندی می شوند، با این حال، همچنین حاوی عناصر دیگر مانند مس، نیکل، وانیدیوم و مولیبدن هستند.این شامل حداکثر 10 wt.٪ از محتوای فولاد است. فولاد های با قدرت بالا و کم آلیاژ، همانطور که از نام خود نشان می دهد، دارای قدرت بیشتری هستند که توسط درمان حرارتی به دست می آید. آنها همچنین انعطاف پذیری را حفظ می کنند.که آنها را به راحتی شکل می دهند و ماشین می کنندHSLA در برابر خوردگی مقاوم تر از فولاد های کم کربن ساده است.
فولاد کربن متوسط
فولاد کربن متوسط دارای محتوای کربن 0.25 ∼ 0.60٪ و محتوای منگنز 0.60 ∼ 1.65٪ است.خواص مکانیکی این فولاد با استفاده از درمان حرارتی شامل autenitising و سپس خنک کردن و سخت کردن بهبود می یابد.، که به آنها میکروساخت مارتنسیتی می دهد.
درمان حرارتی فقط می تواند بر روی قطعات بسیار نازک انجام شود، با این حال، عناصر آلیاژ اضافی، مانند کروم، مولیبدن و نیکل،می تواند برای بهبود توانایی فولاد برای درمان گرما اضافه شود و، پس سخت شد.
فولاد های کربن متوسط سخت تر از فولاد های کربن کم است، اما این به قیمت انعطاف پذیری و سختی است.
فولاد با کربن بالا
فولاد با کربن بالا دارای محتوای کربن 0.60 ٪ 1.25 ٪ و محتوای منگنز 0.30 ٪ 0.90 ٪ است. این فولاد دارای بالاترین سختی و سختی فولاد کربن و کمترین انعطاف پذیری است.فولاد های با کربن بالا به دلیل این واقعیت که تقریباً همیشه سخت و سخت می شوند، بسیار مقاوم در برابر فرسایش هستند.
فولاد ابزار و فولادی که در قالب قالب قالب استفاده می شود، انواع فولادی با کربن بالا هستند که حاوی عناصر آلیاژ اضافی از جمله کروم، وانادیوم، مولیبدنوم و ولفستم هستند.اضافه کردن این عناصر باعث می شود که فولاد بسیار مقاوم به لباس شود.، که در نتیجه تشکیل ترکیبات کاربید مانند کاربید ولفستم (WC) است.
فولاد کربن می تواند از فولاد بازیافت شده، فولاد تازه یا ترکیبی از هر دو تولید شود.
فولاد نوجوانی با ترکیب سنگ آهن، کوکس (به وسیله گرم کردن زغال سنگ در عدم وجود هوا) و کلسیم در فر بالا در حدود 1650 درجه سانتیگراد تولید می شود.آهن ذوب شده که از سنگ آهن استخراج می شود با کربن از کوکس سوزان غنی می شودناخالصی های باقیمانده با گلی ترکیب می شوند تا slag را تشکیل دهند، که در بالای فلز ذوب شده شناور می شود و می تواند استخراج شود.
فولاد ذوب شده حاصل تقریباً 4٪ کربن دارد. این محتوای کربن سپس در یک فرآیند به نام decarburization به مقدار مورد نظر کاهش می یابد.این کار با عبور اکسیژن از طریق ذوب شده انجام می شود، که کربن موجود در فولاد را اکسید می کند و مونوکسید کربن و دی اکسید کربن تولید می کند.
نمونه ها و کاربردها
فولاد های کربن پایین اغلب در اجزای بدن خودرو، اشکال ساختاری (I-beam، کانال و آهن زاویه ای) ، لوله ها، اجزای ساختمانی و پل و قوطی های غذایی استفاده می شوند.
به دلیل قدرت بالا، مقاومت در برابر فرسایش و سختی، فولاد های کربن متوسط اغلب برای خطوط راه آهن، چرخ های قطار، کراکشافت ها،و قطعات دنده ها و ماشین آلات که نیاز به این ترکیب از خواص دارند.
به دلیل مقاومت و سختی بالای خود، فولاد های با کربن بالا در ابزار برش، سیم های محکم و محکم و میله استفاده می شوند.
نمونه ها، خواص و کاربردهای مختلف فولاد کربن در جدول زیر مقایسه شده است.
