استیل کربن چیست، چیزهایی که در مورد Carbon steel  نمیدانستید

زمان مطالعه: 5 دقیقه

فولاد یکی از پرمصرف ترین مقاطع مورد نیاز در صنایع است که بر اساس ترکیبات شیمیایی، خواص و کاربرد در دسته بندی های بسیار متنوعی تولید می شود. استیل کربن یکی از انواع فولاد است که با عنصر اصلی و پایه، یعنی کربن ساخته می شود. فولاد کربنی بر اساس ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی به سه دسته کم کربن، کربن متوسط و پر کربن طبقه بندی می شود.

اگر برای شما هم سوال پیش آمده که کاربرد استیل کربن چیست و به چه منظوری تولید می شود؛ باید گفت که قطعات مهندسی در صنعت برق، ساخت ریل در راه آهن، کشتی و… نیازمند این فولاد هستند. ما در این دانشنامه از اصفهان آهن قصد داریم به چیستی استیل کربنی، کاربرد، مزایا و انواع آن بپردازیم پس ادامه مطالب را از دست ندهید.

فایل صوتی

استیل کربن چیست؟

فولاد محصولی است که از آلیاژ آهن و کربن، به دلیل افزایش استحکام و مقاومت بیشتر تولید می شود. اضافه کردن مقادیر کربن به آهن، به میزان استحکامی که از آن انتظار داریم بستگی دارد. در واقع هر چه کربن بیشتر شود، مقاومت فولاد نیز به همان نسبت افزایش پیدا می کند.

فولاد کربنی، استیل کربن یا Carbon steel نوعی فولاد است که در طیف وسیعی از مقادیر متنوع کربن، به عنوان عنصر پایه تولید می شود. نکته جالب توجه در خصوص استیل کربن، این است که در دسته فولاد ضد زنگ قرار نمی گیرد؛ زیرا در ترکیبات اصلی خود دارای کربن است.

طبیعی است که هر چه مقادیر کربن در ساختار فولاد افزایش یابد، استحکام و سختکاری آن افزایش اما نقطه ذوب کاهش پیدا می کند. بر اساس آمار ارائه شده توسط انجمن آهن ایالات متحده آمریکا، ترکیبات استیل کربن باید به صورت زیر باشد:

1. مقدار مس موجود در استیل، حداقل 04/0 درصد
2. مقدار منگنز موجود در آن حداکثر 65/1 درصد
3. سیسلسیم حداکثر 6/0 درصد و سایر عناصر مانند کروم، آلومینیوم، تنگستن، وانادیم، نیکل و… مقدار مشخصی ندارند.

بنابراین برای تولید فولاد کربنی، قوانین مشخصی وجود دارد که تولیدکنندگان باید آن را در نظر بگیرند.

انواع استیل های کربنی، کاربرد هر کدام

استیل کربن بر اساس ترکیبات و مقادیر کربن به سه دسته کم، متوسط و زیاد طبقه بندی می شود؛ ضمن اینکه هر کدام خواص و کاربردهای متفاوتی دارد.

استیل کم کربن یا Low carbon steel

فولاد ملایم، ساده و درصد پایین همگی نام های دیگر استیل کم کربن هستند. درصد کربن در این فولاد به طور متداول بین 05/0 تا 3/0 درصد متغیر است و نسبت به سایر فولادهای کربنی در رده بسیار پایینی قرار دارد. شکل پذیری سریع، انعطاف قابل توجه، جوش دهی و عملیات حرارتی آسان از مهم ترین قابلیت های استیل کم کربن به شمار می روند.

این فولاد در ساخت قطعات خودرو، لوله، قوطی، کنسرو مواد غذایی، سازه های ساختمانی، مقاطع مهندسی و… استفاده می شود. کارایی وسیع نسبت به قیمت نسبتا پایین، از جمله متداول ترین مواردی است که مصرف کنندگان فولاد کم کربن به آن اشاره می کنند.

استیل کربن متوسط یا Medium carbon steel

اگر کربن به میزان 3/0 تا 6/0 درصد به آهن اضافه شود محصول حاصل، استیل کربن متوسط یا فولاد با کشش بالا خواهد بود. این محصول به دلیل کربن بیشتر نسبت به فولاد کم کربن، استحکام و مقاومت بالاتری دارد.

ایجاد تعادل بین استحکام و شکل پذیری، مهم ترین مزیت و قابلیت استیل کربن متوسط است. قطعات ریل راه آهن و ماشین آلات، کشتی و قاب ساختمان همگی نیازمند استیل کربن متوسط هستند. استیل EN26، EN25، 300M و 4140 نمونه هایی از استیل کربن متوسط هستند.

استیل پر کربن یا High carbon steel

این فولاد بیشترین مقدار کربن را دارد که بین 6/0 تا 1/5 درصد است؛ به همین دلیل نسبت به دو فولاد قبلی، سختی و استحکام بسیار بیشتری دارد. استیل پر کربن در ساخت قطعاتی که به استحکام بالایی نیاز دارند مانند تیغه چاقو، فنر، ابزارآلات تراشکاری، سیم های قدرتمند و چکش مورد استفاده قرار می گیرد.

انعطاف پذیری کمتر، عملکرد ضعیف در برابر جوشکاری، تنش زیاد و جوش پذیری بسیار پایین از جمله محدودیت های این محصول به شمار می رود.

کاربردهای استیل کربن چیست؟

یکی از روش های اقتصادی و به صرفه برای افزایش استحکام و بهره وری بیشتر از فولاد، اضافه کردن عنصر کربن به ترکیبات آن و تولید استیل کربنی است. حال این محصول در مصارف بسیار زیادی همچون خودروسازی، لوازم خانگی، راه آهن و… کاربرد دارد.

تیغه چاقو، تیغه اره، چرخ دنده، زنجیر، ریل قطار، میلگرد، انواع ورق استیل، کابل، مته و… همگی از کاربردهای رایج کربن استیل هستند. بنابراین می توان گفت که تولید این محصول، اقدام بسیار مهمی در جهت پیشرفت صنایع فولادسازی به شمار می رود.

مزایا و معایب استیل کربن

مزایای استفاده از استیل کربن به جای استیل معمولی عبارتند از:

• استحکام و مقاومت بیشتر
• بادوام و طول عمر بیشتر در برابر ضربه و حرارت و سایش
• قابل بازیافت
• سهولت در امر استفاده
• مقرون به صرفه به دلیل قیمت کمتر نسبت به استنلس استیل

معایب استفاده از استیل کربن عبارتند از:

• شکنندگی بسیار بالا به دلیل عنصر کربن
• انعطاف پذیری بسیار کم و درنتیجه فرم پذیری پایین
• احتمال زنگ زدگی و اکسایش به دلیل وجود کربن که به شدت واکنش پذیر است
• ظاهر آن به زیبایی و براقی استنلس استیل نیست

تفاوت های استیل کربن با استنلس استیل

رایج ترین فولادهای موجود در بازار، استیل ضد زنگ و استیل کربنی هستند؛ موضوع تفاوت بین این دو و اینکه کدامیک بهتر هستند، گاها سوال و چالش بزرگ تولیدکنندگان مقاطع فولادی است. این دو محصول از لحاظ ویژگی های ظاهری، خواص فیزیکی، میزان مقاومت و مسائل اقتصادی تفاوت هایی با یکدیگر دارند که در ادامه به آنها می پردازیم.

تفاوت استیل کربن و استنلس استیل از لحاظ ویژگی های ظاهری

از لحاظ ظاهری، می توان رتبه اول را با اختلاف زیاد برای استنلس استیل در نظر گرفت. زیرا سطح این محصول بسیار براق و درخشنده است درحالی که استیل کربن، سطح مات و کدر دارد.

تفاوت استیل کربن و استنلس استیل از لحاظ خواص فیزیکی

استنلس استیل چگالی بیشتری نسبت به استیل کربن دارد، بنابراین کمی سنگین تر است. چگالی متوسط برای فولاد ضد زنگ، حدود 7950 و برای استیل کربن، حدودا 7850 کیلوگرم بر متر مکعب برآورد شده است.

ضریب انبساط حرارتی در فولاد کربنی، کمتر از استنلس استیل است؛ بنابراین انبساط کمتری هم دارد. همچنین از لحاظ نقطه ذوب، درجه استیل کربن (بین 1410 تا 1540) نسبت به استنلس استیل ( 1375 تا 1530) بالاتر است.

تفاوت استیل کربن و استنلس استیل از لحاظ خواص مکانیکی

استیل کربن به دلیل عنصر کربن موجود در ساختار خود، از انعطاف و شکل پذیری بسیار پایین تری برخوردار است. در حالی که انعطاف پذیری یکی از مشخصات اصلی در فولاد ضد زنگ محسوب می شود. استحکام و مقاومت یکی از مهم ترین ویژگی های مقاطع استیل کربنی بوده و به مراتب بسیار بیشتر از استنلس استیل است.

البته این موضوع که فولاد ضد زنگ ارتقاء عظیمی در استحکام، سختی و مهمتر از همه مقاومت در برابر خوردگی ارائه می دهد، قابل کتمان نیست.

تفاوت استیل کربن و استنلس استیل از لحاظ قیمت

معمولا هزینه های تولید فولاد ضد زنگ به دلیل آلیاژهای نیکل و کروم بسیار بالا است. در نتیجه استنلس استیل با قیمت بیشتری نسبت به کربن استیل فروخته می شود. فراموش نکنید که نوسانات دلار و بازار آهن فروشان نیز در این مسئله دخیل هستند.

فولاد به عنوان ماده اولیه و اصلی صنایع مختلف مانند خودروسازی، ساختمان سازی و… انواع مختلفی دارد. استیل کربن یکی از مهم ترین دسته بندی های فولاد است که در سه دسته کم کربن، متوسط و زیاد تولید می شود.

اگر برای شما هم سوال پیش آمده که کاربرد استیل کربن چیست و به چه منظوری تولید می شود؛ باید گفت که قطعات مهندسی در صنعت برق، ساخت ریل در راه آهن، کشتی و… نیازمند این فولاد کربنی هستند. استحکام، مقاومت، قابلیت بازیافت، کاربرد وسیع، هزینه مقرون به صرفه و اقتصادی از مهم ترین مزایا و فواید کربن استیل به شمار می رود.

آیا استیل کربنی سریع دچار زنگ زدگی می شود؟

فولاد کربنی عمدتاً از آهن ساخته شده که آن را در برابر زنگ زدگی و اکسایش حساس تر می کند.

فاکتورهایی که باعث ایجاد تفاوت بین استیل کربن و استنلس استیل می شود کدامند؟

این دو محصول از لحاظ ویژگی های ظاهری، خواص فیزیکی، میزان مقاومت و قیمت با یکدیگر متفاوتند.

استفاده از استیل کربن چه محدودیت هایی ایجاد می کند؟

شکنندگی بالا، انعطاف پذیری کم، احتمال اکسید شدن و ظاهر کدر معایب فولاد کربنی هستند.