کربن استیل چیست

 

کربن استیل اساساً آهن با سطوح مختلف کربن به عنوان عنصر اصلی آلیاژی است. کربن استیل به دلیل شکل‌پذیری، جوش‌پذیری، استحکام و قابلیت عملیات حرارتی برای اصلاح دقیق خواص مکانیکی، یکی از پرمصرف‌ترین مواد تولیدی است. به غیر از کربن، مقدار اضافی منگنز نیز در اکثر آلیاژها موجود است. گوگرد و فسفر نیز وجود دارند، اما اینها معمولاً نامطلوب هستند و به عنوان ناخالصی دیده می شوند.

کربن استیل چیست؟

کربن استیل مجموعه ای از آلیاژهای آهن است که عنصر آلیاژی اصلی آن کربن است.کربن استیل تقریباً در هر صنعتی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و به طور کلی به انواع کم، متوسط و پر کربن طبقه بندی می شوند. محتوای کربن تاثیر زیادی بر خواص مکانیکی فولاد دارد. با افزایش محتوای کربن، فولاد معمولاً دارای استحکام بالاتر و شکل پذیری کمتری خواهد بود. فولاد متوسط و کربن بالا به آسانی عملیات حرارتی می شود که می تواند خواص مکانیکی آنها را بیشتر بهبود بخشد.

کربن استیل چه اجزایی دارد؟

کربن استیل از آهن آلیاژ شده با مقادیر کمی کربن (معمولاً کمتر از 1٪) تشکیل شده است، منگنز و سیلیکون که گوگرد و فسفر عمدتاً به صورت ناخالصی وجود دارد. هر عنصر اضافه شده به کربن استیل ساده نقش خاصی در خواص نهایی دارد. به عنوان مثال، منگنز در درجه اول برای کمک به گوگرد زدایی فولاد اضافه می شود. با این حال، می توان آن را در مقادیر کمی بیشتر، تا 1٪، به عنوان یک املاح جایگزین برای کمک به تقویت فولاد اضافه کرد. از سوی دیگر، سیلیکون در درجه اول به عنوان یک اکسید زدا اضافه می شود و در درجه اول به عنوان یک عنصر باقی مانده وجود دارد، اگرچه می توان آن را در مقادیر کم برای تقویت اضافه کرد.

انواع کربن استیل چیست؟

کربن استیل ساده اغلب بر اساس درصد وزنی کربن موجود در آلیاژ به عنوان فولادهای کم، متوسط یا پر کربن طبقه بندی می شوند. سطوح دقیق کربن برای این سه دسته به طور جهانی پذیرفته نشده است و سازمان‌های صادرکننده استانداردهای مختلف مرزهای دسته‌بندی را کمی متفاوت تعریف می‌کنند. با این حال، این مقاله با تقسیم بندی های تعریف شده توسط ASM International است:

کربن استیل کم کربن

کربن استیل کم کربن به هر فولادی گفته می شود که میزان کربن آن کمتر از 0.2 درصد باشد. کربن استیل کم کربن

که به آن فولاد ملایم نیز گفته می شود، یکی از رایج ترین گریدهای کربن استیل است. این گرید را نمی توان عملیات حرارتی کرد و فقط با کار سرد سخت می شود. کربن استیل به راحتی جوش داده می شود. این بسیار انعطاف پذیر است که می تواند ماشین کاری را به دلیل گاز زدن (نوعی سایش ناشی از چسبندگی بین سطوح لغزنده) و تشکیل براده های بلند دشوار کند. افزودن مقدار کمی گوگرد کنترل شده می تواند ماشین کاری آن را افزایش دهد.کربن استیل متوسط: فولاد کربن متوسط به فولادی اطلاق می شود که میزان کربن آن بین 0.2 تا 0.5 درصد باشد. فولاد با کربن متوسط تعادل خوبی بین استحکام، شکل پذیری و مقاومت در برابر سایش دارد. این درجه را می توان برای استحکام بیشتر تحت عملیات حرارتی قرار داد. هر چه محتوای کربن بیشتر باشد، آلیاژ قابلیت عملیات حرارتی بیشتری دارد. همچنین می توان آن را جوش داد. با این حال، برای جلوگیری از تشکیل مارتنزیت شکننده در ناحیه متاثر از حرارت فولادهای با کربن متوسط، روش‌های جوشکاری ویژه قبل و بعد از حرارت مورد نیاز است.

کربن استیل پر کربن

کربن استیل پر کربن به فولادی اطلاق می شود که محتوای کربن آن بیشتر از 0.5 درصد اما کمتر از 1 درصد باشد. استیل پر کربن، نوعی فولاد ابزار، دارای بالاترین سطح کربن است. این بدان معناست که بالاترین استحکام و سختی را در بین کربن استیل ساده دارد. با این حال، این خواص به قیمت افزایش شکنندگی است. کربن استیل به دلیل تمایل به تشکیل مقادیر زیادی مارتنزیت شکننده در ناحیه متاثر از گرمای جوش، به سختی جوش می‌شوند و پتانسیل ترک خوردگی جوش را افزایش می‌دهند.

کاربردهای کربن استیل چیست؟

کاربردهای کربن استیل تقریباً نامحدود است. هر صنعتی، از خودرو گرفته تا کالاهای مصرفی، از یک قطعه کربن استیل به شکلی استفاده می کند. چند نمونه قابل توجه از کاربردهای کربن استیل در زیر ذکر شده است:

شفت ها

کابل ها

اعضای ساختاری

سیم

بلبرینگ

کشتی سازی

لوله کشی

فنر

مخازن تحت فشار

قرقره ها

چرخ دنده ها

ابزار برش

اتصال دهنده ها

کربن استیل چقدر قوی است؟

استحکام فولاد کربنی به محتوای کربن آن، میزان افزودن منگنز و سیلیسیم که می تواند تقویت کننده محلول جامد باشد و همچنین عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن بستگی دارد. هر چه میزان کربن بیشتر باشد، استحکام آن بیشتر است. به همین دلیل، استیل پر کربن دارای بالاترین استحکام است. کربن استیل به دلیل استحکام و سختی معمولاً برای برش یا شکل دادن ابزار استفاده می شود. با این حال، استیل پر کربن شکننده است و در صورت قرار گرفتن در معرض بارهای ضربه ای می تواند ترک بخورد و بشکند.

مزایای استیل کربن چیست؟

کربن استیل یکی از پرمصرف ترین فولادها به دلیل مزایای مختلفی است که در زیر ذکر شده است:

کم هزینه: کربن استیل از آهن و کربن کم هزینه تشکیل شده است، به عنوان مثال، کربن استیل به طور قابل توجهی ارزان تر از فولاد آلیاژی است. فولاد آلیاژی از عناصر گران‌تری مانند نیکل و کروم استفاده می‌کند.قابل عملیات حرارتی: فولادهای متوسط و با کربن بالا می توانند خواص خود را به طور قابل توجهی از طریق رژیم های مختلف عملیات حرارتی بهبود بخشند. عملیات حرارتی می تواند استحکام کششی نهایی، مقاومت در برابر سایش، شکل پذیری یا سختی را افزایش دهد.جوش پذیری: کربن استیل به ویژه کربن استیل به راحتی قابل جوش هستند. جوش‌پذیری را می‌توان با استفاده از گریدهای کربن پایین‌تر و پیروی از روش‌های مناسب (پیش گرم کردن، عملیات حرارتی کاهش تنش و غیره) برای درجه فولادی که جوش می‌شود، بهبود بخشید.

معایب کربن استیل چیست؟

علیرغم شیوع کربن استیل، هنوز هم معایبی وجود دارد که قبل از استفاده از کربن استیل باید در نظر گرفته شود که در زیر ذکر شده است:

مقاومت در برابر خوردگی ضعیف: کربن استیل مقاومت در برابر خوردگی ضعیفی دارند و باید برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی، سطحی شوند. این عملیات سطح معمولاً رنگ آمیزی و گالوانیزه گرم است.شکل پذیری ضعیف: کربن استیل بالا قوی اما شکننده است. شکل پذیری کاهش یافته آن باعث می شود که این درجه از فولاد کربنی به سختی شکل بگیرد.غیر قابل عملیات حرارتی (استیل های کم کربن): استیل کم کربن به راحتی شکل می گیرد اما با عملیات حرارتی قابل تقویت نیست. با این حال، برای بهبود خواص آن می توان آن را به صورت سرد کار کرد.

حداکثر دمای کاری کربن استیل چقدر است؟

کربن استیل معمولاً حداکثر دمای عملیاتی 427 درجه سانتیگراد دارند. بالاتر از این دما، کربن استیل کاهش قابل توجهی از استحکام را به دلیل تردی ناشی از گرافیت شدن کاربیدها در فولاد تجربه می کنند. سرعت خوردگی نیز با دما افزایش می‌یابد، بنابراین کربن استیل که در معرض محیط‌های خورنده در دماهای بالا قرار می‌گیرند، معمولاً حداکثر دمای عملیاتی پایینی خواهند داشت.