برای بسیاری از فعالان صنعت فلزات و خریداران عمده فولاد مهم است که بدانند فولاد کربنی چیست؛ زیرا شناخت دقیق این نوع فولاد به انتخاب درست مواد اولیه و بهبود فرآیندهای تولیدی کمک می‌کند. فولاد کربنی به گروهی از فولادها اطلاق می‌شود که اصلی‌ترین عنصر آلیاژی آن‌ها کربن است و سایر عناصر آلیاژی یا حضور ندارند یا میزان آن‌ها بسیار کم و در حد ناچیز است. درصد کربن موجود در این فولادها عامل اصلی تعیین خواص مکانیکی و فیزیکی آن‌هاست و همین عامل موجب تنوع وسیع کاربردهای صنعتی این محصولات می‌شود.
در صنعت فولادسازی، فولادهای کربنی به دلیل استحکام مناسب، قابلیت ماشین‌کاری و شکل‌پذیری خوب، نقش کلیدی در تولید قطعات صنعتی، تجهیزات سنگین و محصولات نیمه ساخته دارند. این فولادها در اشکال مختلف نظیر شمش، بیلت و مقاطع گرم نورد شده به بازار عرضه می‌شوند و در تأمین مواد اولیه کارخانه‌های بزرگ با حداقل تناژ دو تن در هر بار سفارش، جایگاه ویژه‌ای دارند. در ادامه به بررسی دقیق‌تر ترکیب شیمیایی، انواع، استانداردها، کاربردها و ویژگی‌های فولادهای کربنی خواهیم پرداخت تا با آگاهی کامل، انتخاب بهینه‌ای در خرید این محصول استراتژیک داشته باشید.
فولاد کربنی چیست و ترکیب شیمیایی آن
برای اینکه دقیق‌تر ببینیم فولاد کربنی چیست، لازم است ابتدا ترکیب شیمیایی این فولادها را بررسی کنیم. فولاد کربنی فولادی است که محتوای اصلی آن آهن و کربن بوده و میزان کربن آن معمولاً از 0.05 درصد تا حدود 2 درصد متغیر است. علاوه‌بر کربن، عناصری چون منگنز (تا حدود 1.65 درصد)، سیلیسیم (تا 0.6 درصد) و مس (تا 0.6 درصد) به صورت طبیعی یا به مقدار ناچیز در فولاد وجود دارند. این مقادیر به حدی کم است که تأثیر قابل توجهی بر خواص فولاد ندارند و به همین دلیل فولاد همچنان در گروه فولادهای ساده کربنی قرار می‌گیرد.
نقش کربن در فولاد کربنی چیست؟ کربن عامل اصلی سختی، استحکام و مقاومت به سایش فولاد است. هر چه درصد کربن بالاتر باشد، فولاد سخت‌تر و شکننده‌تر می‌شود و در مقابل، درصد کربن پایین‌تر باعث افزایش شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری فولاد خواهد شد. به همین دلیل فولادهای کربنی به چند رده اصلی بر اساس درصد کربن تقسیم می‌شوند: فولاد کم‌کربن، فولاد میان‌کربن و فولاد پرکربن.
در تولید صنعتی فولاد کربنی، دقت در ترکیب شیمیایی اهمیت زیادی دارد. انحراف از استاندارد ترکیب شیمیایی می‌تواند کیفیت محصول نهایی را تحت‌تأثیر قرار دهد و در صنایع بزرگ که قطعات تحت تنش بالا کار می‌کنند، منجر به شکست یا کاهش عمر مفید قطعات شود. به همین دلیل، تولیدکنندگان معتبر همواره بر رعایت دقیق ترکیب شیمیایی فولاد کربنی تأکید دارند تا محصولی باکیفیت و عملکرد تضمین‌شده به مشتریان صنعتی عرضه کنند.
از نظر فرایند تولید، ترکیب شیمیایی فولاد کربنی در مرحله ذوب و ریخته‌گری اولیه تعیین می‌شود و پس از آن در مرحله نورد گرم به شکل شمش، بیلت یا مقاطع تبدیل می‌شود. در این مرحله هیچ آلیاژ خاصی به فولاد اضافه نمی‌شود تا ماهیت ساده کربنی فولاد حفظ شود. توجه به یکنواختی ترکیب شیمیایی به‌ویژه در سفارشات صنعتی با حجم بالا اهمیت مضاعف دارد، زیرا کوچک‌ترین نوسان می‌تواند کیفیت دسته‌ای از محصولات را دچار مشکل کند.
برای خرید میلگرد CK45 و اطلاع از قیمت، روی آن کلیک کنید.
انواع فولاد کربنی
انواع فولاد کربنی بر اساس میزان کربن موجود در ترکیب شیمیایی و کاربردهای صنعتی طبقه‌بندی می‌شوند. برای اینکه به‌طور جامع بدانید فولاد کربنی چیست، لازم است این تقسیم‌بندی را به‌صورت تخصصی توضیح دهیم تا خریداران صنعتی درک روشنی از انتخاب محصول مورد نیاز خود داشته باشند.
- فولاد کم‌کربن (تا 0.25 درصد کربن)
این فولادها نرم، شکل‌پذیر و مناسب برای نورد گرم و تولید قطعاتی هستند که نیاز به جوش‌پذیری و ماشین‌کاری بالا دارند. از کاربردهای آن می‌توان به تولید ورق‌های صنعتی، لوله‌ها و قطعات خودرو اشاره کرد.
- فولاد میان‌کربن (0.25 تا 0.6 درصد کربن)
این فولادها ترکیبی از استحکام و چقرمگی ارائه می‌دهند و برای قطعاتی که تحت بارگذاری‌های متوسط قرار می‌گیرند استفاده می‌شوند. انواع فولاد کربنی از این گروه در تولید چرخ‌دنده‌ها، محورهای ماشین‌آلات و اجزای مکانیکی به کار می‌روند.
- فولاد پرکربن (بیش از 0.6 درصد کربن)
این گروه دارای بیشترین سختی و مقاومت به سایش است و برای ساخت ابزارآلات صنعتی، تیغه‌ها و قطعاتی که در شرایط سایشی شدید کار می‌کنند، به کار می‌رود.
هر یک از انواع فولاد کربنی بر اساس خواص فیزیکی و مکانیکی خود، استانداردهای خاصی دارد که در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت. نکته قابل توجه این است که در بازار صنعتی، انتخاب نوع فولاد کربنی باید بر اساس نیاز دقیق و مشخصات فنی پروژه باشد تا محصول نهایی عملکرد مطلوبی داشته باشد. به همین دلیل مشاوره با کارشناسان متالورژی پیش از ثبت سفارش‌های صنعتی که حداقل ۲ تن در هر بار بارگیری دارند، توصیه می‌شود.
استانداردهای فولاد ساده کربنی
برای تضمین کیفیت محصولات صنعتی، رعایت استانداردهای فولاد ساده کربنی ضرورت دارد؛ اما منظور از استانداردهای فولاد کربنی چیست؛ استانداردهای جهانی نظیر ASTM، DIN، JIS و استاندارد ملی ایران (ISIRI) به‌طور دقیق ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و ابعاد محصولات فولادی را مشخص می‌کنند.
ASTM A36 یکی از پرکاربردترین استانداردها در فولادهای ساده کربنی است که به‌ویژه برای مقاطع نورد گرم مانند تیرآهن، نبشی و سپری به کار می‌رود.
DIN 17100 در صنایع اروپایی به‌عنوان مرجع فولادهای ساختمانی ساده کربنی شناخته می‌شود اما در ایران بیشتر در قطعات صنعتی و مکانیکی استفاده دارد.
JIS G3101 استانداردی ژاپنی است که خواص فولادهای ساده کربنی را برای بازارهای آسیایی مشخص می‌کند.
در ایران نیز استاندارد ISIRI 3765 برای فولاد ساده کربنی رایج است که الزامات شیمیایی و مکانیکی این محصولات را مشخص می‌کند.
استانداردهای فولاد کربن تنها به ترکیب شیمیایی محدود نشده و ابعاد، رواداری‌ها و ویژگی‌های سطحی مقاطع را هم شامل می‌شود. رعایت این استانداردها در تولید صنعتی، تضمینی برای عملکرد ایمن و قابل اعتماد قطعات است. به همین دلیل شرکت بزرگ تولیدکننده و تأمین‌کننده فولاد شمس، شعار «تعهد-کیفیت، راه ماست» را سرلوحه کار خود قرار داده تا مشتریان صنعتی همواره با اطمینان خاطر از محصولات این گروه باسابقه استفاده نمایند.
در سفارشات صنعتی، تطابق کامل با استانداردهای مذکور در قراردادهای خرید ذکر می‌شود تا از بروز مشکلات فنی در فرآیندهای بعدی جلوگیری گردد. رعایت دقیق این استانداردها همچنین به یکنواختی خواص مکانیکی قطعات تولیدی کمک می‌کند و ریسک خرابی‌های ناگهانی در حین بهره‌برداری را به حداقل می‌رساند.
برای اطلاع از قیمت قیمت میلگرد ck60 و خرید آن کلیک کنید.
کابردهای انواع فولادهای کربنی در صنایع مختلف
پس تا اینجا متوجه شدید که منظور از فولاد کربنی چیست؛ فولادی که به دلیل تنوع در ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی، نقش اساسی در صنایع گوناگون ایفا می‌کند. یکی از دلایل اصلی محبوبیت فولادهای کربنی در صنعت، قابلیت تولید آن‌ها در گریدهای متنوع با خواص مکانیکی متفاوت است که متناسب با نیازهای تخصصی صنایع طراحی می‌شود.
فولادهای کم کربن به دلیل چقرمگی بالا و قابلیت شکل‌دهی مطلوب، در صنایعی مانند خودروسازی، تولید شافت‌ها، پوسته‌های ماشین‌آلات و بدنه قطعات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فولادها به راحتی تحت فرآیندهای نورد گرم به اشکال مختلف تبدیل می‌شوند و برای ساخت قطعاتی که نیاز به جوشکاری یا ماشین‌کاری دارند، گزینه‌ای ایده‌آل به شمار می‌روند.
در مقابل، فولادهای متوسط کربن با ترکیبی از سختی و چقرمگی، کاربرد گسترده‌ای در تولید قطعاتی دارند که باید تحت بارهای مکانیکی بالا عمل کنند. قطعاتی مانند میل‌لنگ‌ها، چرخ‌دنده‌ها، محورها و اجزای ماشین‌های سنگین صنعتی معمولاً از این گریدها تولید می‌شوند. این فولادها در مراحل مختلف عملیات حرارتی، امکان دست‌یابی به خواص مکانیکی دقیق را فراهم می‌کنند که این ویژگی در صنایع ماشین‌سازی اهمیت بالایی دارد.
فولادهای پرکربن به دلیل سختی و مقاومت سایشی بالا، در تولید ابزارهای برشی، تیغه‌های صنعتی، فنرها، قطعات مقاوم به سایش و ابزارآلات دقیق کاربرد دارند. این فولادها در شرایطی استفاده می‌شوند که قطعات نیاز به مقاومت بالا در برابر بارهای ضربه‌ای یا سایشی دارند و کیفیت سطح و یکنواختی ساختار فولاد از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
در تمامی این موارد، خریداران صنعتی باید به انتخاب فولاد کربنی مناسب با توجه به استانداردهای فولاد کربن و الزامات پروژه توجه داشته باشند. گروه فولاد شمس گل آذین با ارائه مشاوره تخصصی و تأمین فولادهای کربنی در ابعاد و گریدهای استاندارد صنعتی (حداقل یک بندیل، حدود ۲ تن)، امکان تأمین دقیق نیازهای خط تولید را برای مشتریان فراهم می‌سازند. این امر ضامن دوام، بهره‌وری و کیفیت محصولات نهایی در صنایع مختلف است.
همچنین مقاله کربن استیل را هم بخوانید.
ویژگی‌های فولاد کربن دار
فولاد کربن دار یکی از پرکاربردترین آلیاژهای صنعتی است که ویژگی‌های فنی و مکانیکی آن نقشی اساسی در انتخاب و استفاده در صنایع مختلف ایفا می‌کند. همانطور که گفتیم، وقتی از فولاد کربنی صحبت می‌کنیم، درواقع به فولادی اشاره داریم که عنصر اصلی آلیاژ آن آهن و کربن است و میزان عناصر آلیاژی دیگر، مانند کروم یا نیکل، در آن بسیار ناچیز است یا وجود ندارد؛ اما جز این موارد، سایر ویژگی‌های فولاد کربنی چیست؛ این آلیاژ، فولادی است که رفتار، ویژگی‌های مکانیکی و کیفیت سطح آن مستقیماً به مقدار کربن و ترکیب شیمیایی وابسته است.
یکی از اصلی‌ترین ویژگی‌های فولاد کربن دار، تنوع بالای آن در سختی و استحکام است. با افزایش میزان کربن، سختی و مقاومت کششی فولاد بیشتر می‌شود اما در مقابل، چقرمگی و شکل‌پذیری آن کاهش می‌یابد. به همین دلیل فولادهایی با درصد کربن بالا معمولاً در کاربردهایی به کار می‌روند که نیاز به مقاومت سایشی یا سختی بالا دارند. در مقابل، فولادهای کم کربن به دلیل چقرمگی بیشتر، مناسب قطعاتی هستند که نیاز به فرم‌دهی و ماشین‌کاری دارند.
از دیگر ویژگی‌های فولاد کربنی می‌توان به قابلیت ماشین‌کاری و شکل‌دهی در حالت گرم اشاره کرد. فولادهای ساده کربنی در فرآیند نورد گرم به‌راحتی به شکل‌های مختلف تبدیل می‌شوند و کیفیت سطح مطلوبی ایجاد می‌کنند. همچنین این نوع فولادها به دلیل یکنواختی ساختار متالورژیکی در شرایط صنعتی، پاسخ بسیار مناسبی به عملیات حرارتی دارند که این امر امکان کنترل سختی و استحکام قطعات را در فرآیند تولید فراهم می‌سازد.
در بررسی فولاد کربنی از منظر مقاومت به خوردگی، باید به این نکته اشاره کرد که فولاد کربنی ذاتاً مقاومت بالایی در برابر زنگ‌زدگی ندارد و به همین دلیل برای استفاده در محیط‌های مرطوب یا خورنده، معمولاً پوشش‌دهی یا ترکیب با عناصر آلیاژی دیگر مدنظر قرار می‌گیرد. این ویژگی به خریداران صنعتی این پیام را می‌دهد که انتخاب نوع فولاد کربنی باید بر اساس شرایط محیطی و نوع کاربری صورت گیرد.
یکی دیگر از ویژگی‌های مهم فولاد کربن دار، قابلیت تولید در ابعاد و مقاطع متنوع است. این نوع فولادها در مقاطع گرد، تخت، شش‌ضلعی، تسمه‌ای و مقاطع سفارشی به صنایع ارائه می‌شوند. همین تنوع باعث شده تا فولاد کربنی به عنوان یک انتخاب اقتصادی و فنی برای بسیاری از پروژه‌های صنعتی مطرح باشد.
نهایتاً آنچه در انتخاب فولاد کربنی اهمیت دارد، کیفیت و تعهد تولیدکننده در ارائه محصول مطابق استاندارد است. همانطور که پیش‌تر اشاره کردیم، مجموعه فولاد شمس که با شعار ماندگار «تعهد-کیفیت، راه ماست» فعالیت می‌کنند، توانسته‌اند با ارائه فولاد کربنی با خواص مکانیکی دقیق و آنالیز شیمیایی کنترل‌شده، رضایت خریداران صنعتی را جلب کنند. این ویژگی‌ها در کنار مشاوره تخصصی قبل از خرید، تضمین‌کننده بهره‌وری بالا و دوام محصولات نهایی این گروه صنعتی است.
| کاربردهای رایج صنعتی | مقاومت به خوردگی | قابلیت ماشین‌کاری | سختی | چقرمگی | استحکام کششی (MPa) | درصد کربن تقریبی | نوع فولاد کربن دار |
| قطعات شکل‌پذیر، بدنه ماشین‌آلات، شافت‌ها | ضعیف | بسیار خوب | کم | بسیار بالا | 370 – 550 | تا 0.25% | فولاد کم کربن |
| چرخ‌دنده‌ها، میل‌لنگ‌ها، اجزای ماشین‌کاری‌شده | ضعیف | خوب | متوسط | متوسط | 550 – 700 | 0.25% تا 0.6% | فولاد متوسط کربن |
| تیغه‌ها، فنرها، ابزارهای برشی، قطعات مقاوم به سایش | ضعیف | ضعیف | بالا | کم | بالاتر از 700 | 0.6% تا 1% | فولاد پرکربن |
همانطور که در جدول فوق مشاهده می‌کنید، هرچه درصد کربن بالاتر می‌رود، استحکام کششی و سختی فولاد افزایش یافته و در مقابل چقرمگی و قابلیت ماشین‌کاری کاهش می‌یابد؛ بنابراین هنگام انتخاب نوع فولاد کربنی، باید تناسب بین خواص مکانیکی و نوع کاربرد مدنظر قرار گیرد. خریداران صنعتی همواره باید به کیفیت محصول و رعایت دقیق ترکیب شیمیایی توجه ویژه داشته باشند تا از عملکرد بهینه محصول در خط تولید خود اطمینان حاصل کنند.
سخن پایانی
در این مطلب، به‌طور کامل بررسی کردیم که فولاد کربنی چیست و جنبه‌های مختلف این نوع فولاد از ترکیب شیمیایی تا استانداردها، انواع و کاربردهای آن را مورد مطالعه قرار دادیم. فولاد کربنی به دلیل تنوع بالا در خواص و قابلیت‌های مکانیکی، جایگاهی کلیدی در صنایع مختلف دارد و انتخاب دقیق نوع و استاندارد فولاد تأثیر مستقیمی بر کیفیت محصولات نهایی خواهد داشت. خریداران صنعتی باید پیش از ثبت سفارش، مشخصات دقیق پروژه و الزامات فنی را مشخص کرده و از مشاوره متخصصان بهره‌مند شوند تا بهترین نوع فولاد کربنی متناسب با نیازشان انتخاب گردد.
رعایت استانداردها، کنترل کیفیت دقیق و عرضه محصولات باکیفیت ضامن موفقیت در پروژه‌های صنعتی بزرگ است. شکرت فولاد شمس با پایبندی به این اصول، فولادهای کربنی را در حجم‌های صنعتی (حداقل یک بندل، حدود ۲ تن) با خواص تضمین‌شده به مشتریان عرضه می‌کند تا نیازهای صنایع مختلف به بهترین نحو برآورده شود. در مجموع، باید گفت فولاد کربنی همچنان یکی از مهم‌ترین مواد اولیه در صنایع بزرگ محسوب می‌شود.
برای مشاهده قیمت روز و خرید میلگرد 70Cr2 کلیک کنید.
سوالات متداول
- فولادهای کربنی چه نقش مهمی در تولید میلگرد دارند؟
فولادهای کربنی به دلیل ترکیب شیمیایی ساده و کنترل‌شده، استحکام، شکل‌پذیری و قابلیت نورد گرم پایه اصلی تولید میلگردهای صنعتی هستند.
- فولادهای کربنی چگونه عملیات حرارتی می‌پذیرند؟
فولادهای کربنی به‌ویژه گریدهای متوسط و پرکربن، به‌خوبی قابلیت عملیات حرارتی مانند سخت‌کاری، نرماله کردن و آنیل را دارند. میزان کربن موجود مستقیماً بر عمق و شدت سختی‌پذیری این فولادها اثر می‌گذارد.
- جوش‌پذیری در انواع فولاد کربنی چگونه است؟
فولادهای کم کربن جوش‌پذیری بسیار خوبی دارند. در مقابل، با افزایش درصد کربن (در فولادهای متوسط و پرکربن) جوش‌پذیری کاهش می‌یابد.