بدون شک، شکل‌گیری تمدن و آغاز زندگی شهرنشینی به موادی مانند فولاد و کربن استیل وابسته بود. در زندگی روزمره با مشاهده طیف گسترده‌ای از کاربردهای این ماده می توان به اهمیت این مواد پی برد. امروزه از آلیاژ فولاد در ساخت بسیاری از لوازم زندگی استفاده می شود. در این میان، می خواهیم بدانیم کربن استیل چیست؟ فلز کربن استیل از مهمترین گروه آلیاژهایی است که بخش بزرگی از این فولاد تولید شده در سراسر دنیا را تشکیل می‌دهد.
با توجه به اهمیت کربن استیل در صنایع مختلف، ما در این مقاله پتروتامین فهم قصد داریم تا به بررسی این ماده، انواع و در نهایت کاربردهایش بپردازیم. پس با ماه همراه باشید.
کربن استیل چیست؟
کربن استیل (Carbon steel) نوعی فولاد است که حداکثر درصد وزنی کربن آن بیشتر از 2.1٪ نباید باشد. بر اساس مؤسسه آهن و فولاد آمریک (AISI)، زمانی که یک آلیاژ فولادی حاوی حداکثر 2.1٪ کربن است، به آن کربن استیل یا فولاد کربنی می‌گویند.
لازم به ذکر است که نام کربن استیل، برای بیشتر آلیاژهای فولادی استفاده می‌شود و عنصر کربن از مهمترین عناصری است که در آن وجود دارد. از کربن استیل در تولید سازه‌های استیلی، به طور مثال، حفاظ نرده ایوان استفاده می‌کنند.
عناصری مانند کروم، نیکل، مولیبدن، تیتانیوم، نیوبیوم، زیرکونیم، تنگستن و وانادیوم در کربن استیل وجود ندارند. در عوض، برخی از عناصر هستند که وجود آنها در این ماده باید با مقدار مناسبی همراه باشد. در ادامه به میزان عناصر سازنده و مقدارهای مجاز برای ساخت کربن استیل می‌پردازیم:
- حداکثر میزان منگنز نباید بیشتر از 1.6٪ باشد.
- حداقل میزان مس حاوی در کربن استیل باید کمتر از 0.4٪ باشد.
- حداکثر سیلیسیم نباید بیشتر از 0.6٪ باشد.
- حداکثر مقدار مس در کربن استیل نباید از 0.6٪ بیشتر باشد.
در ادامه با انواع کربن استیل و کاربردهای آنها در صنایع مختلف بیشتر آشنا می‌شویم.
آشنایی با انواع کربن استیل
استیل کربن را بر اساس میزان کربن موجود در آن به سه دسته کم، متوسط و زیاد تقسیم می‌کنند. هر یک از این دسته‌های کربن استیل خواص و کاربردهای متفاوتی دارند. در ادامه به بررسی هر یک از آنها می‌پردازیم.
استیل کم کربن چیست؟
استیل کم کربن یا فولاد ملایم به درصد کربن پایین این آلیاژ ربط دارد. درصد کربن در این نوع فولاد معمولاً بین 0.05 تا 0.30 درصد متغیر است و در مقایسه با سایر انواع فولاد کربنی، به میزان کمتری وجود دارد. استیل کم کربن دارای خواصی مانند شکل‌پذیری سریع، انعطاف‌پذیری بالا، قابلیت جوشکاری و عملیات حرارتی آسان است.
استیل کم کربن در صنایع مختلف از جمله ساخت قطعات خودرو، لوله‌ها، قوطی‌ها، کنسروهای مواد غذایی، سازه‌های ساختمانی و غیره کاربرد دارد. علاوه بر این، استیل کم کربن به دلیل کارایی بالا و قیمت نسبتاً پایین، بسیار رایج است و توسط مصرف‌کنندگان فولاد به طور گسترده استفاده می‌شود.
در ادامه به کاربردهای استیل کم کربن به طور مفصل‌تری می‌پردازیم.
کاربردهای Low carbon steel
استیل کم کربن به دلیل ویژگی‌های انعطاف‌پذیری که دارد، در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود. یکی از مهمترین کاربردهای استیل کم کربن عبارت‌اند صنعت خودروسازی برای ساخت بدنه خودرو، پنل‌های درب.
استیل کم کربن در صنعت ساخت‌وساز نیز کاربردهای گسترده‌ای دارد. از جمله موارد استفاده آن می‌توان به ساخت لوله‌های صنعتی، پروفیل‌ها، پیچ و مهره‌ها، ورق‌ها و بعضی از وسایل دیگر اشاره کرد.
استیل کم کربن در تجهیزات مرتبط با صنعت غذایی مانند ساخت کنسروهای مواد خوراکی نیز کاربرد دارد. این ماده به دلیل مقاومت بالا نسبت به زنگ‌زدگی، در این صنعت استفاده می‌شود.
استیل کربن متوسط چیست؟
استیل کربن متوسط یا Medium carbon steel، به کربنی که به میزان 3/0 تا 6/0 درصد به آهن اضافه شود، اطلاق می‌شود. این محصول را به جز استیل کربن متوسط به فولاد با کشش بالا نیز می‌شناسند.
استیل کربن متوسط به دلیل کربن بیشتر نسبت به فولاد کم کربن، استحکام و مقاومت بالاتری دارد. مهمترین مزیت استفاده از این ماده، وجود تعادل بین استحکام و خاصیت شکل‌پذیری آن است. استیل‌های EN26، EN25، 300M و 4140 از انواع استیل کربن متوسط هستند.
کاربردهای Medium carbon steel
استیل کربن متوسط به دلیل تعادل در استحکام و شکل‌پذیری بهتر، در صنایعی مانند قطعات ریل راه‌آهن به دلیل استحکام بالا و مقاومت خوب در برابر فشار و سایش استفاده می‌شود.
در صنعت خودروسازی نیز از استیل کربن متوسط در تولید قطعاتی مانند دیسک ترمز و شفت‌های موتورکاربرد دارد. همچنین به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و استحکام زیاد، این نوع کربن استیل در ساخت قایق و کشتی‌ها نیز به کار برده می‌شود.
استیل پر کربن چیست؟
استیل پرکربن (High Carbon Steel) دارای بیشترین درصد کربن در میان انواع استیل‌ها است. میزان کربن آن تقریباً در محدوده 0.60 تا 1.5 درصد قرار دارد. در واقع درصد بیشتر کربن به فولاد باعث افزایش سختی و استحکام ماده حاصله می‌شود. استیل پرکربن نسبت به دو نوع استیل کربن متوسط و کم‌کربن، سختی و استحکام بسیار بالاتری دارد.
کاربردهای High carbon steel
استیل پرکربن در ساخت قطعاتی که به استحکام بالا و سختی نیاز دارند، استفاده می‌شود. به طور مثال، در تیغه‌های چاقو، فنرهای صنعتی، فنرهای خودرو ، فنرهای ساعت، ابزارهای تراشکاری مانند قلم‌های تراشکاری و قلم فرز.
همچنین از استیل پرکربن به دلیل استحکام بالا، در تولید سیم‌های قدرتمند مانند سیم‌های فولادی برای کابل‌ها و سیم‌های فولادی برای عملیات بالابری و بکسل استفاده می‌کنند. علاوه بر این، به دلیل سختی و مقاومت بالا در برابر خم و ضربه، در تولید چکش‌های سنگین نیز از این آلیاژ استفاده می‌کنند.
در ادامه به مزایا و معایب کربن استیل می‌پردازیم.
مزایا و معایب کربن استیل چیست؟
کربن استیل مانند هر ماده دیگری مزایایی دارد. از طرفی کاربرد این ماده در برخی مواقع به علت معایبی، محدود می‌شود. در ادامه به هر یک از این موارد یعنی مزایا و معایب می‌پردازیم.
مزایا کربن استیل
مزایای کربن استیل عبارت‌اند از:
- استحکام و مقاومت زیاد
- دوام بالا و طول عمر بیشتر
- قابلیت بازیافت
- سهولت در کاربرد
- قیمت مناسب نسبت به استنلس‌استیل
معایب کربن استیل
معایب کربن استیل شامل موارد زیر می‌شود:
- شکنندگی بالای کربن استیل به دلیل وجود کربن
- انعطاف‌پذیری بسیار کم
- حساسیت به زنگ‌زدگی و اکسیداسیون
- ظاهری کدرتر نسبت به استنلس‌استیل
به‌طورکلی، استیل کربن دارای استحکام زیاد و مقاومت بالا، قابلیت بازیافت، قیمت مناسب و سهولت در استفاده است و کاربرد آن در برخی صنایع مفید واقع می‌شود. اما در نظر داشته باشید که اگر نیاز به مقاومت بالا در برابر زنگ‌زدگی، انعطاف‌پذیری بیشتر و یا ظاهری براق برای محصولات خود هستید ، استفاده از استیل کربن مناسب نیست.
امیدواریم که این مطالب به شما در شناخت کربن استیل و کاربردهایش کمک زیادی کرده باشد. جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ماده با کارشناسان ما در پترو تامین فهم تماس بگیرید.
