فولادهای کربنی به آن دسته از فولادهایی اطلاق میگردد که کربن اصلی ترین عنصر آلیاژی آن باشد و عناصری نظیر منگنز ، سیلیسیم بمیزان کم در آن حضور داشته و فقط بمنظور اکسیژن زدائی به آن اضافه میگردند .
کربن نقش اساسی را در افزایش استحکام فولادها ایفا می کند و این استحکام تا حد زیادی به میزان کربن موجود در آلیاژ بستگی دارد . 
فولادهای کربنی را به سه دسته تقسیم می کنند :
1.    میزان کربن پایین تر از %0.2 
2.    میزان کربن بین % 0.5 – 0.2 
3.    میزان کربن بالاتر از % 0.5 
فولادهای کربنی کاربرد وسیعی در صنعت داشته و معمولاً در حالت آنیل و یا نرمالیزه بکار میروند ولی در موارد خاص در حالت سختکاری و تمپر شده نیز مورد استفاده قرار می گیرند .
همچنین فولادهای کم کربن بدلیل خواص هدایت مغناطیسی کاربرد زیادی در صنعت برق دارند . 
تاثیر عناصر آلیاژی :
•    کربن : 
در فولادهای کربنی میزان کربن ممکن است از چند صدم درصد تا نزدیک به %2 تغییر کند . افزایش میزان کربن باعث بالا رفتن خواص سختی و استحکام فولاد میگردد .
کربن نقش اساسی را در فولادها داراست و آبکاری آنها را ممکن می سازد . فولاد کمتر از % 0.2 کربن عملاً آبکاری نمی شود . بیش از این مقدار تا حدود %1.2 سختی فولاد پس از آبکاری به سرعت زیاد میشود . از این حد به بعد ، سختی فولاد افزایش نیافته و خصوصیات چکش خواری خود را از دست میدهد .
•    منگنز : 
این عنصر خاصیت اکسیژن زدائی خوبی دارد . اصولاً میزان منگنز در فولاد کربنی بین %0.8 – 0.5 میباشد .
بطورکلی بالا بودن مقدار منگنز باعث درشت شدن دانه های فولاد میشود. در حضور منگنز عملیات آهنگری راحتتر انجام میگیرد . منگنز مقاومت و سختی را بالا برده و فولاد را جهت آبکاری آماده تر می نماید ، منگنز اضافی فولاد را شکننده میکند .
•    گوگرد : 
گوگرد در فولاد بعنوان یک ناخالصی محسوب میشود .
وجود منگنز در فولاد بعلت میل ترکیبی بیشتر آن با گوگرد نسبت به آهن باعث تشکیل ترکیب MnS  میگردد . MnS دارای نقطه ذوب بالاتری نسبت به FeS میباشد( ͨ ° 1610) و به همین دلیل در اثر ¬حضور منگنز ، مسئله گسیختگی و ترک به حداقل ممکن می رسد . 
عناصری نظیر  Ti , Cr , Zr , Be  اثرات مضر گوگرد را کاهش داده ولی عناصری چون Mo,Co,Ni اثر مضر گوگرد را تشدید میکنند . آخالهای گوگرد اثرات بسیار مضری داشته و قابلیت جوشکاری و مقاومت در مقابل خوردگی را نیز کاهش میدهند . 
به همین دلیل مقدار گوگرد در فولاد باید بسیار محدود و کم باشد و بسته به نوع فولاد درصد گوگرد از %0.06-0.04 بوده و در فرآیند جوشکاری تا حد %0.02 تقلیل می یابد و از این محدوده نباید تجاوز کند .
کاهش مقدار گوگرد باعث افزایش مقاومت به ضربه فولاد میگردد .
•    فسفر :
فسفر در آهن بشدت حد الاستیک و حد گسیختگی را بالا برده در حالیکه قابلیت پلاستیسیته را بطور قابل توجهی کاهش میدهد .
کاهش شکل پذیری در فولاد در اثر وجود فسفر خود به مقدار کربن موجود در فولاد بستگی داشته و هر چه مقدار آن بیشتر باشد اثر فسفر بر روی کاهش خاصیت پلاستیسیته بیشتر است. برای اکثر فولادها ، فسفر یک ناخالصی محسوب میگردد و مقدار درصد آن بسته به مرغوبیت فولاد ، نباید از % 0.05 – 0.0025 تجاوز کند .
کاربرد فولادهای کربنی ساده :
 در این بخش ، کاربرد فولادهای کربنی ساده را در سه گروه کم کربن ، کربن متوسط و پر کربن مورد بررسی قرار می دهیم . 
گروه اول که فولادهای ساده کم کربن قرار دارند برای عموم قطعات مهندسی ، ساختمان کشتی ها ، راه آهن بکار می روند . همچنین این فولادها از خواص مغناطیسی بالا و قابلیت جوشکاری خوبی برخوردار بوده و در مواردی که قطعات تحت عملیات سختی سطحی قرار می گیرند ، کاربرد خوبی دارند . 
برای فولادهای کربن متوسط میتوان به صنایع حمل و نقل ، راه آهن ، ماشین آلات و دستگاههای نورد اشاره کرد و همچنین زمانی که سایش در حد متوسط مدنظر باشد ، مورد استفاده قرار میگرند .
در مواردی که قطعات ریخته شده می بایستی از سختی بالایی برخوردار باشند ، فولادهای ساده پرکربن کاربرد بسیار خوبی داشته همچنین در ساخت غلطکها ، ابزار و آلات ماشین های صنعتی ، قطعات مقاوم به سایش نیز بکار می روند .
اصولاً در فولادهای کربنی ساده و عاری از هرگونه عنصر آلیاژی ، با ازدیاد درصد کربن خواصی از قبیل چقرمگی و قابلیت جوشکاری کاهش پیدا کرده و در مقابل ، استحکام آن افزایش می یابد .

فولادهای کم آلیاژ : 
فولادهای کم آلیاژ را میتوان فولادهای کربنی در نظر گرفت که جهت بهبود خواص ویژه ، عناصری به آنها اضافه میگردد . درصد عناصر آلیاژی برای فولادهای کم آلیاژ ، عموماً از %5 تجاوز نمیکند . کربن مهمترین عنصر در فولادهای کربنی و آلیاژی میباشد و سختی فولاد با میزان کربن تعیین می شود . افزایش عناصر آلیاژی در فولاد  ، خواص زیر را به دنبال دارد : 
•    افزایش سختی پذیری .
•    افزایش استحکام و مقاومت در مقابل سایش .
•    مقاومت در برابر خوردگی و حرارت .
خواص فولادهای کم آلیاژ : 
فولادهای کم آلیاژ با توجه به نوع عملیات حرارتی که روی آنها صورت می گیرد ، می توانند دارای طیف وسیعی از خواص مکانیکی باشند . در هر حال عموماً سختی بالاتر با چقرمگی کمتر و استحکام بالاتر همراه با انعطاف پذیری کمتر خواهد بود .
مقاومت در مقابل خوردگی فولادهای ریختگی کم آلیاژ :
فولادهای ریختگی کم آلیاژ عموماً به عنوان ماده مقاوم در مقابل خوردگی در نظر گرفته نمی شوند و ترکیب شیمیایی آنها به نحوی انتخاب میگردد که به این مسئله اهمیت ویژه ای ندهد . در هر حال برخی از فولادهای کم آلیاژ دارای مقاومت به خوردگی بیشتری از سایر فولادهای این خانواده هستند . به عنوان مثال وجود مس حتی در حد % 0.05 می تواند مقاومت در مقابل خوردگی این آلیاژها را به میزان زیادی افزایش دهد . 
وجود عناصر نیکل ، کرم ، فسفر و مولیبدن در محدوده های مورد استفاده در فولاد های کم آلیاژ در برخی از محیطها ، مقاومت در مقابل خوردگی را افزایش می دهد . در هر حال هنگام حضور این عناصر باید مس در حداقل میزان ممکن نگهداری گردد . 
مقاومت در درجه حرارت بالا : 
از میان عناصر آلیاژی مورد استفاده در فولادهای کم آلیاژ دو عنصر کرم و مولیبدن برای بالا بردن مقاومت این فولاد ها در مقابل پدیدة خزش به کار گرفته می شوند . عناصر دیگر نظیر وانادیم ، تیتانیم و نیوبیم نیز در افزایش مقاومت در مقابل خزش فولادهای کم آلیاژ مؤثرند . 
کاربرد: 
این نوع فولادها در ساخت قطعات مقاوم به سایش از قبیل تجهیزات مربوط به خاکبرداری و حفر معدن مورد استفاده قرار می گیرند .
کاربردهای دیگر این فولادها قطعات راه آهن ، چرخ ماشین های سنگین و چهار چرخه ها و تجهیزات دستگاههایی که با سیستم بادی عمل می کنند ، می باشد و بطورکلی در دستگاهها و ماشینهایی که در معرض تکان های مداوم هستند ، مورد استفاده قرار می گیرند . 

نظرات کاربران

بازگشت