کربن یکی از عناصر اصلی فولاد ها می باشد و درصد آن در ترکیب شیمیایی بسیار مهم است. فولاد در تعریف کلی به ترکیب آهن و کربن گفته میشود که آهن بعنوان فلز پایه و کربن بعنوان عنصر آلیاژی اصلی در فولاد وجود دارد؛ اگر بخواهیم تخصصی تر بیان کنیم باید بگوییم فولاد ترکیب آهن و کربن و حداقل چهار عنصر فسفر، گوگرد، سیلسیم و منگنز به عنوان عنصر همراه در آن وجود دارد که برای بدست آوردن خواص خاص عناصر آلیاژی دیگر به آن اضافه میشود و گروه های مختلف فولاد را تشکبل میدهد مانند گروه سردکارها ، گرمکارها یا فولاد های زنگ نزن.
در فولاد ها حداکثر درصد کربن می تواند 2 درصد باشد و وجود مقادیر بالاتر از آن ماده را وارد فاز چدن ها میکند. وجود عنصر کربن در فولاد بسیار مهم است زیرا مستقیم بر خواص فولاد تاثیر دارد و با عناصر دیگر واکنش نشان میدهد. یکی از روش های مرسوم طبقه بندی فولاد ها براساس درصد کربن آن ها می باشد.
طبقه بندی فولاد ساده کربنی بر اساس درصد کربن:
کم کربن / Low Carbon Steel : درصد کربن این فولاد ها بین 0 تا 0.1 درصد می باشد. این فولاد ها اصولا مصرف ساختمانی دارند و بسیار شکل پذیر و قابل جوشکاری هستند.
نرم / Mild Steel : درصد کربن این فولادها بین 0.1 تا 0.25 درصد می باشد. فولادهای این دسته هم مصرف ساختمانی و و هم مصرف صنعتی دارند اما به دلیل کم بودن درصد کربن قابل عملیات حرارتی نیستند. فولادهای ST37 و ST52 جزو این دسته هستند.
کربن متوسط / Carbon Medium: درصد کربن این دسته بین 0.25 تا 0.6 درصد می باشد. این فولادها مناسب برای عملیات حرارتی و سختکاری هستند و در صنعت مصرف بسیار زیادی دارند. فولاد CK45 و MO40 و VCN جزو فولادهای شاخص این دسته هستند.
پر کربن / High Carbon : درصد کربن این دسته بین 0.6 الی 2 درصد می‌باشد. این فولادها به نسبت کربن متوسط ها مصرف کمتری دارند از استحکام بالایی برخوردارند و مقاوم به سایش نیز هستند ولی شکننده بودن جزو ضعف های آن است . در عملیات حرارتی آن ها باید دقت زیادی داشت زیرا ممکن است بسیار سخت و ترد شوند و دیگر قابل مصرف نباشند.
تاثیر درصد کربن بر خواص فولاد
استحکام : افزایش درصد کربن سبب بالا رفتن استحکام نهایی و تسلیم فولاد میشود.
سختی : با افزایش درصد کربن فولاد سخت تر میشود و نسبت به سایش مقاوم تر اما این سختی باعث ترد شدن فولاد میشود که بر خواص دیگر فولاد تاثیرگذار است.
شکل پذیری و چقرمگی : هرچه کربن بیشتر شود فولاد تردتر میشود و این یعنی شکل پذیری و چقرمگی کاهش میابد پس درصد کربن با شکل پذیری و چقرمگی نسبت عکس دارد.
جوش پذیری : جوش پذیری نیز مانند شکل پذیری با درصد کربن نسبت عکس دارد فولادهایی که درصد کربن آن ها بالای 0.35 درصد باشد خیلی مناسب جوشکاری نمی‌باشند.
عملیات کربن دهی فولاد چیست به چه منظور انجام میشود؟
این عملیات موجب افزایش درصد کربن در ترکیب نواحی سطح قطعه میشود و بر روی فولادهای کم کربن و نرم، به منظور افزایش سختی سطحی فولاد انجام میشود. به این عملیات کربوره کردن فولاد هم گفته میشود و بسیار پرکاربرد است زیرا علاوه بر حفظ استحکام و چقرمگی عمق مقطع، سطحی مقاوم به سایش ایجاد میکند نکته مهم عملیات این است که فولاد باید زیر 0.25 درصد کربن داشته باشد تا بتواند کربن را جذب کند؛ این عملیات به سه روش کربوره کردن جامد، مایع و گازی انجام میشود.