يعد الفولاذ الكربوني أحد المواد الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في صناعات التصنيع والتشييد نظرًا لتعدد استخداماته وقوته -وفعاليته من حيث التكلفة. ويتكون بشكل أساسي من الحديد والكربون، مع كميات ضئيلة من عناصر أخرى مثل المنغنيز والسيليكون والكبريت.
الفولاذ الكربوني عبارة عن سبيكة حديدية{0}}كربونية يتراوح محتوى الكربون فيها بين 0.0218% و2.11% بالوزن. محتوى الكربون هو العامل الأساسي الذي يحدد الخواص الميكانيكية للفولاذ. يتم تصنيف الفولاذ الذي يحتوي على نسبة كربون أقل من 0.0218% على أنه حديد نقي تجاري، في حين يتم تصنيف السبائك التي تحتوي على كربون يتجاوز 2.11% عادةً على أنها حديد زهر.
يعد الفولاذ الكربوني مادة أساسية في الهندسة والتصنيع الحديثين، حيث يوفر توازنًا بين القوة والقدرة على تحمل التكاليف والقدرة على التكيف. تصنيفها على أساس محتوى الكربون وخصائص أخرى يسمح لها بتلبية الاحتياجات المتنوعة لمختلف الصناعات.
يعتبر الفولاذ الكربوني أيضًا عبارة عن سبيكة حديدية{0}}كربونية يتراوح محتوى الكربون فيها بين 0.0218% و2.11%. ويتكون بشكل أساسي من الحديد والكربون، بالإضافة إلى كميات صغيرة من السيليكون والمنغنيز والكبريت والفوسفور. يلعب محتوى الكربون دورًا حاسمًا في تحديد خصائص الفولاذ الكربوني: مع زيادة محتوى الكربون، تتحسن صلابة الفولاذ وقوته، ولكن تقل اللدونة والليونة.
التصنيف حسب محتوى الكربون
هذه هي طريقة التصنيف الأساسية، وترتبط مباشرة بالخصائص الميكانيكية.
| يكتب | محتوى الكربون (بالوزن٪) | الخصائص الرئيسية | التطبيقات النموذجية |
|---|---|---|---|
| الفولاذ منخفض الكربون (الفولاذ الطري) | أقل من أو يساوي 0.25% | ليونة عالية، قابلية لحام ممتازة، قابلية تشكيل جيدة، قوة منخفضة نسبيًا، صلابة ضعيفة | ألواح هياكل السيارات، المقاطع الهيكلية، الأنابيب، منتجات الأسلاك، إطارات المباني |
| فولاذ كربوني متوسط | 0.25% - 0.60% | القوة المتوازنة والليونة، ومقاومة التآكل الجيدة، تستجيب بشكل جيد للمعالجة الحرارية | التروس، الأعمدة، المحاور، أعمدة الكرنك، عجلات السكك الحديدية، مكونات الآلات |
| فولاذ عالي الكربون | 0.60% - 1.35% | صلابة وقوة عالية، مقاومة ممتازة للتآكل، ليونة منخفضة، قابلية لحام ضعيفة | أدوات القطع، والقوالب، والزنبركات، والأسلاك عالية القوة-، والسكاكين، وشفرات الحلاقة |
بالنسبة لمحتوى الكربون الذي يتجاوز 1.35% إلى 2.0% تقريبًا، يُشار إلى المادة أحيانًا باسم الفولاذ عالي الكربون-الفائق، المستخدم في التطبيقات المتخصصة مثل-السكاكين غير الصناعية،
التطبيقات
| درجة الصلب | الكربون (٪) | التطبيقات |
|---|---|---|
| T7, T8 | ~0.75% | المطارق واللكمات والأزاميل وأدوات النجارة (تتطلب صلابة) |
| T9, T10, T11 | ~0.95% | الصنابير، التدريبات الصغيرة، يموت، شفرات المنشار اليدوي |
| T12, T13 | ~1.25% | الملفات، الكاشطات، شفرات الحلاقة، أدوات القياس |
مجانًا-قطع الفولاذ الإنشائي
تحتوي هذه الفئة المتخصصة على عناصر مضافة (الكبريت في المقام الأول، 0.08-0.30%) تجعل الرقائق تنكسر بسهولة أثناء التشغيل الآلي، مما يحسن إمكانية التشغيل الآلي وعمر الأداة. يتحد الكبريت مع المنغنيز لتكوين جزيئات كبريتيد المنغنيز (MnS)، التي تعمل ككسارة للرقائق وتوفر التشحيم أثناء القطع
تأثير عناصر الشوائب
| عنصر | المحتوى النموذجي | تأثير |
|---|---|---|
| المنغنيز (من) | 0.25-0.80% | مزيل الأكسدة المفيد -، يتحد مع الكبريت لمنع القصر الساخن، ومقوي للمحلول الصلب |
| السيليكون (سي) | 0.10-0.40% | مزيل الأكسدة المفيد -، مقوي للمحلول الصلب |
| الكبريت (S) | أقل من أو يساوي 0.05% | ضار - يسبب "قصرًا ساخنًا" (تشقق أثناء العمل الساخن) عن طريق تكوين ذوبان-FeS سهل الانصهار عند حدود الحبوب |
| الفوسفور (ف) | أقل من أو يساوي 0.04% | ضار - يسبب "ضيقًا باردًا" (زيادة ميل الكسر الهش عند درجات الحرارة المنخفضة)، على الرغم من أنه يحسن القوة والقدرة على التشغيل الآلي |
