انواع فولاد کربنی معمولا بر اساس محتوای کربن آن دسته‌بندی می‌شود و اکثر فولادها حداقل مقداری کربن دارند. از این گذشته، فولاد به عنوان آلیاژی از آهن و کربن تعریف می‌شود.

با افزودن کربن به آهن، آهن به فلزی قوی‌تر و سخت‌تر تبدیل می‌شود. به همین دلیل است که بسیاری از شرکت‌های تولیدی و ساختمانی فولاد را به آهن معمولی ترجیح می‌دهند تا از اثر کربن در فولاد استفاده کنند. با این حال، همه فولادها میزان کربن یکسانی ندارند.

به طور معمول، سه نوع فولاد کربنی شامل فولاد کم کربن، فولاد کربن متوسط و فولاد پرکربن وجود دارند.

انواع فولاد

با توجه به ترکیب شیمیایی فولاد می‌توان آن را به دو دسته فولاد کربنی و فولاد آلیاژی تقسیم کرد. فولاد کربنی نیز با توجه به درصد کربن در فولاد، به سه دسته تقسیم می‌شود:

• فولاد کم کربن، محتوای کربن کمتر از ۰.۳%
• فولاد کربن متوسط، محتوای کربن ۰.۳% – ۰.۶۰٪
• فولاد پر کربن با محتوای کربن بیشتر از ۰.۶۰٪

۱. فولاد کم کربن چیست؟

فولاد کم کربن، با نسبت کربن کمتر مشخص می‌شود. طبق تعریف، این فولاد کمتر از ۰.۳۰ درصد کربن دارد. همچنین هزینه تولید آن نسبت به فولاد پرکربن پایینتر است.

فولاد کم کربن علاوه بر هزینه کم، انعطاف‌پذیری بیشتری دارد که ممکن است کارایی آن را برای کاربردهای خاص بهبود بخشد و در عین حال کارایی آن را برای سایر کاربردها کاهش دهد.

از آنجایی که ساختار فولاد کم کربن دارای استحکام، سختی کم، انعطاف‌پذیری و سفتی خوبی است، شکل‌پذیری سرد خوبی دارد. شکل‌دهی سرد را می‌توان با روش‌هایی مانند چین، خمش یا پرس انجام داد.

فولاد کم کربن با محتوای کربن بسیار کم، دارای سختی کم و ماشینکاری ضعیف است و عملیات عادی‌سازی آن می‌تواند ماشین کاری را بهبود بخشد.

عملکرد جوش فولاد عمدتا به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد. تاثیرگذارترین عنصر آن کربن است، به این معنی که مقدار کربن فلز می‌تواند جوش‌پذیری آن را تعیین کند. بسیاری از عناصرِ آلیاژی دیگر در فولاد برای جوشکاری مناسب نیستند، اما درجه تاثیر آنها معمولا بسیار کمتر از کربن است.

به طور کلی، جوشکاری فولاد کم کربن خوب است و به طور کلی به فرآیندهای خاصی نیاز ندارد. جوشکاری با الکترودهای قلیایی فقط در مواقعی که دمای پایین و صفحات ضخیم نیاز است، صورت می‌گیرد.

هنگامی که محتوای کربن و گوگرد فولاد کم کربن بالاتر از حد باشد، علاوه بر استفاده از میله‌های جوشکاری کم هیدروژن با کیفیت بالا، پیش گرمایش و پس گرمایش و سایر اقدامات، شکل شیار باید به طور منطقی انتخاب شود و نسبت همجوشی باید کاهش یابد تا از ترک‌های حرارتی جلوگیری شود.

کاربرد فولاد کم کربن

فولاد کم کربن معمولا قبل از استفاده تحت عملیات حرارتی قرار نمی‌گیرد و عموما برای ساخت اجزای مختلف ساختمانی، ظروف، جعبه‌ها، بدنه‌های کوره و ماشین‌آلات کشاورزی، نوار فولادی یا ورق فولادی نورد استفاده می‌شود.

فولاد کم کربن با کیفیت بالا در یک صفحه نازک نورد می‌شود تا در محصولاتی مانند کابین خودرو و روکش موتور به کار برود. همچنین برای تولید قطعات مکانیکی که به استحکام پایین نیاز دارند، نورد می‌شود.

۲. فولاد کربن متوسط چیست؟

فولاد کربن متوسط یک فولاد کربنی با درصد کربن ۰.۳۰٪ – ۰.۶۰٪ است. این نوع فولاد کربنی، عملکرد پردازش حرارتی و برش خوبی دارد، اما عملکرد جوشکاری آن ضعیف است. بنابراین قبل از جوشکاری به پیش گرمایش نیاز دارد.

استحکام و سختی آن بالاتر از فولاد کم کربن است و انعطاف‌پذیری و سفتی کمتری دارد. مواد نورد سرد را می‌توان مستقیما بدون عملیات حرارتی استفاده کرد و همچنین می‌تواند پس از عملیات حرارتی به کار گرفته شود.

فولاد با کربن متوسط در حین جوشکاری تمایل به تَرک سرد دارد. هر چه مقدار کربن بیشتر باشد، تمایل به سخت شدن ناحیه متاثر از گرما بیشتر است، همچنین تمایل به ترک سرد بیشتر و جوش‌پذیری آن بدتر می‌شود.

با افزایش مقدار کربن فلز پایه، محتوای کربن فلز جوش نیز بر همین اساس افزایش خواهد یافت. همراه با اثر نامطلوب گوگرد، ایجاد ترک‌های داغ در جوش آسان است.

بنابراین در جوشکاری فولاد کربن متوسط، باید از الکترودهای قلیایی مقاوم در برابر ترک، استفاده کرد و اقدامات پیش گرمایشی و پس گرمایشی برای کاهش تمایل به ایجاد ترک را انجام داد.