معرفی انواع فولادهای کربنی

انواع فولادهای کربنی

فولاد ملایم یا کم‌کربن

 فولاد کم‌کربن (آهنی که شامل درصد کمی از کربن می‌باشد) که به‌عنوان فولاد کربن ساده و فولاد کربن درصد پایین نیز شناخته می‌شود، امروزه رایج‌ترین شکل استفاده از فولاد است چرا که با داشتن قیمت نسبتاً پایین، خواص قابل قبولی دارد که نیازهای کاربردهای مختلف را برآورده می‌کند. فولاد کم‌کربن به طور تقریبی شامل 0.05 تا 0.3 درصد کربن است که این موضوع، آن را چکش خوار و شکل‌پذیر کرده است. همچنین این فولاد مقاومت تنش کششی کمی دارد اما ارزان است و به‌راحتی شکل می‌گیرد. سختی سطحی آن را می‌توان از طریق کربن‌دهی افزایش داد. برای کاربردهایی که سطح مقطع بزرگ استفاده می‌شود تا خیز را کمینه کند، شکست ناشی از تسلیم نگرانی جدی نخواهد بود بنابراین فولاد کم‌کربن بهترین انتخاب هستند، برای مثال فولاد ساختمانی این‌گونه است. چگالی فولاد کم‌کربن به طور تقریبی برابر با 7.85 g/cm3[4] و مدول یانگ آن برابر با 200 gpa است. مطالعات روی فولاد کربن نشان می‌دهد که دو نقطه تسلیم دارد. نقطه تسلیم اول (تسلیم بالاتر) بیشتر از تسلیم دوم است و نمدار تنش - کرنش ماده بعد از نقطه تسلیم اول به‌آرامی افت می‌کند. اگر فولاد کم‌کربن در نقطه‌ای بین تسلیم بالا و تسلیم پایین مورد تنش قرار بگیرد، در این صورت سطح، نوار لودر را پدید می‌آورد. فولادهای کم‌کربن کربن کمتری نسبت به سایر فولادها دارند و برای شکل‌دهی سرد مناسب‌تر هستند و کنترل آن‌ها آسان‌تر انجام می‌شود.[7] به‌طورکلی، از کاربردهای فولاد کم‌کربن می‌توان در اجزای مختلف خودروها، لوله‌ها، ساخت‌وساز ساختمانی و قوطی‌های مواد غذایی نام برد.

فولاد با کشش بالا

فولادهای با کشش بالا، درصد کربن کم و یا متوسطی دارند که عناصر آلیاژی مضاعفی دارند تا خواص مقاومت کششی و مقاومت به سایش آن را افزایش دهند. این عناصر آلیاژی شامل کروم، مولیبدن، سیلیسیم، منگنز، نیکل و وانادیم می‌شود. همچنین درصد مجاز ناخالصی‌هایی مانند فسفر و گوگرد محدود شده و اجازه ندارد تا از حد مجاز، تجاوز کند. چند دسته از این نوع فولاد عبارت‌اند از:

41xx steel

4140 steel

4145 steel

4340 steel

300m steel

en25 steel – فولاد 2.521% نیکل- کروم- مولیبدن

en26 steel

فولاد پرکربن

فولاد کربنی همچنین می‌تواند درصد بالای وزنی بین 0.30 تا 1.70 کربن داشته باشد. ناخالصی‌های کمیاب عناصر مختلف دیگر می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر کیفیت فولاد حاصل داشته باشد. مقادیر کمی از گوگرد داخل فولاد، می‌تواند موجب رخ دادن شیارهای سرخ شود. این موضوع به این دلیل است که دمای ذوب گوگرد به شدن از فولاد کمتر است و سریع‌تر ذوب می‌شود. همین موضوع سبب می‌شود که نواحی قرمز رنگ آتشینی در داخل فولاد جامد شکل بگیرد که باعث ترد شدن فولاد می‌شود. فولادهای کربنی کم آلیاژ مانند سری a36 حدود 0.05% گوگرد دارند و در بازه دمایی 1,426–1,538 °c ذوب می شود. همچنین منگنز غالبا برای بهبود سختی فولاد استفاده می‌شود. این اضافات باعث تعاریف جدیدی از فولاد کم آلیاژ می‌شود اما طبق تعاریف aisi، فولاد کربنی می‌تواند تا 1.65% وزنی،منگنز داشته باشد.