نقش کربن در فولاد
محصولات فولادی مانند میلگرد و تیرآهن کاربرد گسترده ای در ساختمان سازی دارند و طبق استانداردهای ساخت و ساز تولید میشوند. کربن مهمترین آلیاژ در فولاد محسوب می گردد و نقش مهمی را در تولید این محصولات ایفا میکند. به طوریکه با افزایش میزان کربن سخت پذیری فولاد بالا میرود و استحکام و شکل پذیری آن افزایش می یابد. اما با کم کردن کربن استحکام فولاد کاهش می یابد و فولاد کاملا نرم میشود.
فولاد مقادیر متفاوتی از کربن است و با تغییر درصد کربن ویژگی های محصول فولادی نیز تغییر خواهد کرد. افزایش استحکام و شکل پذیری فولاد به میزان زیادی بستگی به میزان کربن دارد و با کاهش سختی در فولاد، شکنندگی آن افزایش خواهد یافت و در مقابل با افزایش میزان کربن، سختی فولاد بالا میرود.
به طور کلی میتوان گفت نقش کربن در فولاد در تعیین ویژگی های فولاد دارد و آب گیری را امکان پذیر میسازد. عناصر اصلی تشکیل دهنده فولاد شامل آهن، کربن C، فسفر p، منگنز Mn، گوگردs، کروم Cr و نیکل Ni هستند که در خصوص فولاد کربنی باید گفت نسبت کربن به آلیاژهای دیگر بالاست و در حقیقت عنصر اصلی فولاد می باشد.
تحریریه آرمان گستر اقتدار (آهن آرمان): گرمایش بدون گاز: مرجع فروش و عرضه کلیه آهن آلات و مقاطع فولادی (تماس 58336-021)
آنچه در این مقاله میخوانید:
مشخصات اصلی فولاد
- استعمال قطعات فولادی در درجه حرارت زیر صفر
- استحکام و قابلیت چکش خواری
- مقاوم بودن در مقابل اعمال تنش های متغیر
- قابلیت جوشکاری
- قابل کاربرد در درجه حرارت بسیار بالا
انواع فولاد
فولاد با توجه به ترکیبات شیمیایی به دو دسته فولادهای ساده کربنی و فولادهای آلیاژی تقسیم میشود و با توجه به نسبت درصد کربن، به سه دسته تقسیم می شود.
فولاد کم کربن : میزان کربن در این نوع فولاد زیر 2 درصد است. به دلیل پایین بودن میزان کربن در این نوع فولاد، قابلیت شکل پذیری و فرم دهی بالایی دارند که آنها را برای استفاده در صنایع مختلف مناسب نموده است.
فولاد کربن متوسط : محتوای کربن این دسته از فولادها بین 0.2 درصد تا 0.5 درصد می باشد که در مقابل فولادهای کم کربن انعطاف پذیری کمتری دارند و استحکام و سختی آنها بالاتر است. به این دلیل در صنایع راهسازی و ماشین سازی پرکاربردتر هستند. در این نوع فولاد بین 0.6 ا 1.65 درصد منگنز به کار برده شده است.
فولاد پر کربن : این نوع فولاد به نام فولاد ابزار کربنی نیز شناخته میشود و محتوای کربن آن بیش از 0.5 درصد می باشد. این فولاد از سختی بالایی برخوردار است و در مواردی که نیاز به سختی و مقاومت بالای فولاد در برابر سایش وجود دارد از این نوع فولاد استفاده میشود. از ویژگی های دیگر این نوع فولاد این است که پس از عملیات گرمایی، به شدت سخت و شکننده میشود.
نمودار آهن-کربن
کربن کمتر از۲ درصد : فولاد با کربن زیر 2% عملا آب نمی گیرد و تا 2.1 درصد سختی فولاد پس از آبدهی به سرعت افزایش می یابد. از این حد به بعد سختی فولاد زیاد نمیشود و خاصیت چکش خواری خود را از دست میدهد. اضافه شدن میزان کربن موجب افزایش سمانتیت حاصل میگردد و ذرات سخت و شکننده سمانتیت، مقاومت فولاد را در برابر نیروهای برشی و خم کننده بالا میبرد. از طرفی اما پلاستیسیته و قابلیت چکش خواری کم خواهد شد و با افزایش نقش کربن در فولاد سختی BHN و حد گسیختگی و الاستیک بالا میرود.
قابلیت خم شدگی فولاد به نسبت حد الاستیک به حد گسیختگی بستگی دارد و این حد بین 0.65 تا 0.70 می باشد. با بالا رفتن میزان C، فاز سمانتیت نیز بالا میرود و قابلیت پرسکاری فولاد کم خواهد شد. حد الاستیک قراردادی را سیلیسیم بالا میبرد و بر پرسکاری و خمکاری تاثیر منفی خواهد گذاشت.
قابلیت پرساری فولاد مربوط به دانه های فریت است و پرسکاری با دانه های درشت، سطح ناهمواری را روی فولاد ایجاد میکند. پرسکاری در این شرایط موجب فرسودگی ماتریس میگردد و به همین دلیل فولاد هایی که جهت پرس کاری استفاده میشوند، باید دانه هایی یکنواخت با ابعاد متوسط داشته باشند.
تاثیر مقادیر درصد کربن بر قابلیت جوش پذیری
کربن کمتر از 0.14 درصد، جوش پذیری فولاد را بالا میبرد و نیاز به احتیاط خاصی در حسن جوشکاری نیست.
کربن بین 0.14 درصد تا 0.45 درصد، امکان شکل پذیری را برای مارتنزیت بالا میبرد و پیش گرم کردن ملایم با الکترود کم هیدروژن نیز ضروری خواهد بود.
کربن بیش از 0.45 درصد تا حد زیادی پیچیده است و احتمال ترک جوش برای آن وجود دارد. پیش گرم کردن در رنج ۱۰۰ تا ۴۰۰ درجه با الکترودهای کم هیدروژن نیز ضروری می باشد.
به طور کلی نقش کربن در فولاد در فولاد تاثیر زیادی بر خواص مکانیکی آن دارد و موجب استحکام فشاری و قابلیت سخت شدن فولاد را تغییر میدهد. قابلیت انعطاف پذیری، جوشکاری و آهنگری نیز می تواند نقطه ذوب آن را کاهش دهد.
شما می‌توانید برای مشاوره خرید انواع فولاد ضد زنگ و فولاد آلیاژی برای پروژه های خود و دریافت قیمت روز با شماره 02158336، شرکت آرمان گستر اقتدار (آهن آرمان) تماس بگیرید تا کارشناسان ما، پاسخگوی سوالات شما باشند.