معرفی انواع درجات فولاد کربنی+ 5 نکته مهم
دسترسی سریع به محتوای این مطلب
فولاد کربنی یک از انواع فولادهای موجود در جهان است که بین 0.05 تا 2.1 درصد کربن دارد. کربن بر خواص مکانیکی این محصول مانند استحکام، سختی، شکل پذیری و جوش پذیری تأثیر می گذارد. هر چه کربن بیشتر باشد، فولاد سخت تر و قوی تر می شود، اما انعطاف پذیری و جوش پذیری آن کاهش می یابد.
این محصولات به چهار دسته بزرگ یعنی کم کربن، متوسط، پرکربن و اولترا دسته بندی می شوند. منگنز، سیلیسیم، نیکل، کروم و مولیبدن تعدادی از مهم ترین عناصر موجود در این محصولات هستند. در این مطلب از دانشنامه اصفهان آهن قصد داریم به بررسی درجات فولاد کربنی، اهمیت و مشخصات آن بپردازیم.
فولاد کربنی چیست؟
فولاد کربنی محصولی است که از ترکیب عنصر کربن با سایر آلیاژها تولید می شود. درصد کربن موجود در فولاد باعث تغییر میزان سختی، قدرت، خاصیت کششی و همچنین خاصیت شکل پذیری فولاد می شود.
از آن جایی که فولادهای کربنی، کاربرد گسترده ای در مصارف مختلف دارند، بهتر است قبل از اقدام برای خرید، از نکات مهم زیر استفاده کنید تا بتوانید فولاد کربنی مناسب برای پروژه خود را داشته باشید. قبل از انتخاب فولاد کربنی، لازم است 7 نکته‌ی مهم زیر را در نظر بگیرید.
- آیا فولاد کربنی مورد نظر باید ماشین کاری شود؟
- آیا فولاد کربنی مورد نظر باید جوشکاری شود؟
- فولاد کربنی مورد نظر باید چه میزان مقاومت داشته باشد؟
- آیا فولاد کربنی مورد نظر به فرم‌پذیری خوبی نیاز دارد؟
- آیا فولاد کربنی مورد نظر باید قابلیت انجام عملیات حرارتی را داشته باشد؟
- آیا فولاد کربنی مورد نظر باید مقاومت مناسبی در برابر خوردگی داشته باشد؟
در ادامه، در مورد هرکدام به صورت جداگانه توضیح می دهیم.
1. قابلیت ماشین کاری
بسیاری از فولادهای کربنی، قابلیت ماشین کاری دارند و البته بسیاری دیگر از این قابلیت بهره مند نیستند. فولاد کربنی با محتوای کمتر (مانند C1010 و C1018) قابلیت ماشین کاری خوبی دارند. فولادهای کربنیِ حاوی مقادیر بالاتر، (مانند C1141 و C1144) نیز به علت گوگردی که در ترکیب شیمیایی خود دارند، به راحتی قابل ماشینکاری هستند.
فولاد کربنی درجه C1045 کربن بالایی دارد، اما چون هیچ عنصر اضافی برای کمک به عملیات ماشینکاری ندارد، گزینه مناسبی نیست.
2. قابلیت جوشکاری
بسیاری از فولادهای کربنی، قابلیت جوشکاری دارند؛ اما با این حال باید به نکاتی توجه کرد. اولین نکته این است که درجاتی مانند C1141 و C1144 که قابل ماشین کاری هستند را نمی توان جوشکاری کرد.
گوگرد موجود در این درجات از فولاد کربنی، باعث ایجاد ترک جوش می شود. درجاتی با کربن پایین، مثل C1018 و A36 برای جوشکاری گزینه مناسب تری هستند. درجاتی با کربن بالاتر، مانند C1045 نیز قابل جوشکاری هستند، اما ممکن است قبل یا پس از جوشکاری به عملیات حرارتی نیاز داشته باشند.
3. میزان مقاومت فولاد کربنی موردنیاز
فولادهای کم کربن در مقایسه با سایر فولادهای کربنی، فاقد مقاومت کششی هستند. بنابراین، نباید از آنها در مصارفی که به مقاومت بالا نیاز است، استفاده شود. در این گونه مصارف، بهتر است از درجات فولاد کربنی با محتوای کربن بالاتر، مانند C1045 استفاده شود تا مقاومت و سختی بالاتری برای پروژه فراهم کنند.
4. فرم پذیری فولاد کربنی
به علت گستردگی بالایی که فولادهای کربنی دارند، می توانند ویژگی های مکانیکی متنوعی را نیز فراهم کنند. اگر شکل پذیری جزء پارامترهای مهم در پروژه شما باشد، درجاتی با کربن پایین (مثل C1008 و C1010) گزینه خوبی هستند.
4. قابلیت انجام عملیات حرارتی فولاد کربنی
فولادهای کربنی با مقادیر کربن بیشتر از 0.3% (مانند C1045 و C1141)، به راحتی می توانند تحت عملیات حرارتی قرار بگیرند. گزینه مناسب دیگر، فولادهایی است که محتوای کربن آن ها کمی بیشتر از 0.2% وزنی باشد.
به این نوع از فولادهای کربنی، مانند A36، ممکن است مقادیر ناچیزی از سایر عناصر اضافه شود تا قابلیت سخت شدن آن ها کمی افزایش یابد.
فولادهای کم کربنی را که محتوای کربن زیر 0.2% وزنی دارند، نم ی‌توان به راحتی تحت عملیات حرارتی قرار داد.
5. مقاومت مناسب در برابر خوردگی
انتخاب فولادهای کربنی برای مصارفی که در معرض خطر خوردگی هستند، معقولانه نیست. فولادهای کربنی، عمدتاً از آهن تشکیل شده و بنابراین خیلی زود دچار زنگ زدگی می شوند. در صورت اضافه نکردن عناصر مقاوم به خوردگی ساختار این فولادها (مانند کروم)، در برابر خوردگی بسیار حساس خواهند بود.
به منظور جلوگیری از خوردگی، انتخاب یک فولاد کربنی گالوانیزه یا آبکاری شده، گزینه مناسبی است. افزودن روغن یا رنگ آمیزیِ سطح فولاد کربنی نیز راه مناسبی برای جلوگیری از وقوع پدیده اکسید شدن آهن است. اطلاع از کاربردهای رایج درجات مختلف فولادهای کربنی به شما در انتخاب درجه مناسب برای پروژه تان کمک خواهد کرد. در این بخش به توضیح چند کاربرد معمول این فولادها می پردازیم .
درجات فولاد کربنی
فولاد کربنی بر اساس مقدار کربن موجود در آن، به چهار دسته اصلی تقسیم می شود که عبارتند از:
- فولاد کم کربن (0.05 تا 0.25 درصد کربن)
- فولاد کربن متوسط (0.3 تا 0.5 درصد کربن)
- فولاد پر کربن (0.6 تا 1.0 درصد کربن)
- فولاد اولترا کربن (1.0 تا 2.1 درصد کربن)
فولاد کم کربن نرم ترین نوع این محصولات است. این فولادها شکل پذیری و جوش پذیری خوبی دارند و برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا ندارد مانند لوله، ورق و سیم مناسب هستند.
فولاد کربن متوسط، استحکام و سختی بیشتری نسبت به فولاد کم کربن دارد. این فولادها برای کاربردهایی که نیاز به استحکام متوسط دارند، مانند پیچ، مهره و میخ، مناسب هستند.
فولاد پر کربن سخت ترین نوع این محصولات است. این فولادها برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا دارند، مانند چرخ دنده، ابزار و چاقو مناسب هستند.
فولاد اولترا کربن سخت ترین و مستحکم ترین نوع فولاد کربنی است. این فولادها برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بسیار بالا دارند، مانند میل لنگ، محور و پین مناسب هستند.
در جدول زیر درجات فولاد کربنی را به انضمام کاربرد هر کدام می بینید.
| درجه | مقدار کربن | استحکام | کاربردها |
| A1011 | 0.1 | نرم | لوله، ورق، سیم |
| A36 | 0.3 | متوسط | پیچ، مهره، میخ |
| 1045 | 0.45 | بالا | چرخ دنده، ابزار، چاقو |
| 1095 | 0.95 | بسیار بالا | میل لنگ، محور، پین |
علاوه بر درجه بندی فوق، سیستم نامگذاری دیگری برای این محصولات وجود دارد که از ترکیب حروف لاتین و اعداد استفاده کرده است.
درجه A36 / 44W
برای ساخت اجزای خودروها، بادامک ها، لوازم جانبی، مخازن، فورج ها و مصارف ساختمانی، مثل ساختمان و پل از این درجه فولاد کربنی استفاده می شود.
درجات C1010 و C1008 و C1018
قطعات ماشین آلات، میله های بست، مصارف ساختمانی که به مقاومت های نسبتاً پایین نیاز دارند و تیغه های استقرار همگی از این دسته فولادهای کربنی ساخته شده اند.
درجه C1045
پیچ و مهره ها، چرخ دنده ها، میل لنگ، میل سیلندر، فورج قالب و مصارفی که در آنها به مقاومت و سختی بالاتر نیاز است از فولاد درجه c1045 استفاده می شود.
درجات C1141 و C1144
گیره ها، گل میخ ها، پیچ و مهره ها، شافت ها، میله های بست و زمانی که در مصارف مربوط به C1045، نیاز به ماشین کاری باشد از این درجه استفاده می شود.
در این مطلب، در مورد نکات مهم انواع درجات فولاد کربنی صحبت شد. از این نوع فولاد، در صنایع مختلف، به خصوص صنایع حساس، استفاده‌های زیادی می‌شود. اگر تا به حال از این نوع فولاد استفاده کرده‌اید و تجربه‌ای در این زمینه دارید، می‌توانید تجربیات و نظرات خودتان را برای ما ارسال کنید تا بخوانیم.
مقدار کربن در فولاد کربنی نشان دهنده چیست؟
درصد کربن در فولاد باعث تغییر میزان سختی، قدرت، خاصیت کششی و همچنین خاصیت شکل‌پذیری فولاد می‌شود.
برای فولاد کربنی باید چه مواردی مد نظر قرار داده شود؟
ماشین کاری، جوشکاری، مقاومت مناسب در برابر خوردگی، قابلیت انجام عملیات حرارتی و…
خواص مکانیکی درجات فولاد کربنی چیست؟
خواص مکانیکی فولاد کربنی به محتوای کربن آن بستگی دارد. فولادهای کم کربن نرم و چکش خوار هستند و استحکام کششی و سختی پایینی دارند. فولادهای کربن متوسط سخت تر و قوی تر از فولادهای کم کربن هستند و استحکام کششی و سختی بالاتری دارند. فولادهای پرکربن بسیار سخت و قوی هستند و استحکام کششی و سختی بسیار بالایی دارند.