فولادها – بخش چهارم

فولادهای کربنی

بخش چهارم

بخش سوم این مقاله را اینجا بخوانید

فولادهای کربنی متشکل از کربن – منگنز – سیلیسیم – فسفر و گوگرد می‌باشند. همان طور که اشاره شد با افزایش مقدار کربن استحکام نهایی – سختی و تنش تسلیم قطعات افزایش یافته و در مقابل درصد ازدیاد طول نسبی، درصد کاهش سطح مقطع و مقاومت در برابر ضربه کاهش می‌یابد.

گوگرد از سیالیت مذاب فولاد کاسته و تمایل به ایجاد ترک‌های گرم را افزایش می‌دهد و به دلیل ایجاد fes باعث شکنندگی قطعه می‌گردند، لذا مقدار گوگرد در این نوع فولادها باید کمتر از ۰٫۰۵ درصد باشد (البته در فولادهای خوش‌تراش به منظور سهولت تراش فولاد مقدار گوگرد حدود ۱ درصد در نظر گرفته می شود) فسفر باعث کاهش مقاومت در برابر ضربه می‌گردد، لذا مقدار آن باید کمتر از ۰٫۰۵ درصد باشد. منگنز تاثیر مضر گوگرد را خنثی نموده و mns ایجاد می نماید. بنابراین مقدار منگنز باید بیش از ۱٫۷ برابر گوگرد در نظر گرفته شود. همچنین منگنز در فولادها به عنوان عنصر اکسیژن زدا می باشد و به منظور کنترل گازهای موجود در مذاب مورد استفاده قرار می گیرد و مقدار آن معمولا بین ۰٫۲ تا ۰٫۵ درصد می‌باشد. سیلیسیم در فولاد به صورت محلول بوده بنابراین در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده نیست mns به صورت فاز خاکستری رنگ رویت می شود. فسفر در فولادها به صورت محلول بوده و قابل رویت نیست.

 

فولادهای کم کربن

این نوع فولادها محتوی ۰٫۱۲ تا ۰٫۲ درصد کربن ، ۰٫۳۵ تا ۰٫۷۰ درصد منگنز، ۰٫۱۵ تا ۰٫۲۵ درصد سیلیسیم ، حدود ۰٫۵۰ درصد فسفر و ۰٫۵۰ درصد گورگرد هستند. سیالیت کم و تمایل به ایجاد ترک‌های گرم از مشخصات فولادهای کم کربن می‌باشد. استحکام کششی این نوع فولادها در حالت نرمال شده حدود ۴۰ تا ۴۲ کیلوگرم بر میلیمتر مربع و ازدیاد طول نسبی آن حدود ۲۵ درصد می‌باشد. مصرف اصلی این نوع فولادها در صنایع الکتریکی و صنایع ماشین‌سازی و موارد مشابه می‌باشد. به دلیل این که این فولادها از نرمی خاصی برخوردارند بدون عملیات حرارتی مورد مصرف قرار می‌گیرند. سطح این فولادها را می‌توان از طریق کربوره کردن سخت نمود.

 

کاربرد فولادهای کربنی ساده

فولاد کربنی ساده را در سه گروه کم کربن، کربن متوسط و پر کربن مورد بررسی قرار می‌دهیم.

گروه اول که فولادهای ساده کم کربن قرار دارند برای عموم قطعات مهندسی، ساختمان کشتی‌ها راه آهن به کار می روند. همچنین این فولادها از خواص مغناطیسی بالا و قابلیت جوشکاری خوبی برخردار بوده و در مواردی که قطعا تحت عملیات سختی سطحی قرار می‌گیرند، کاربرد خوبی دارند.

 

محدودیت‌های فولادهای ساده کربنی

اگر چه فولادهای ساده کربنی می تواند در گسترده وسیعی از استحکام و نسبتا ارزان تولید شود، اما خواص این فولادها همیشه جوابگوی تمام کاربردهای مهندسی نیست. به طور کلی فولادهای ساده کربنی محدودیتهای زیر را دارند:

  • استحکام این فولادها را بدون کاهش چشمگیر در چقرمگی و شکل پذیری نمی‌توان به بیش از psi 100000 رساند.
  • سطح مقطعی بزرگ با ساختار مارتنزیتی نمی توان به دست آورد، و این فولادها قابلیت سخت شدن عمقی را ندارند.
  • برای ایجاد ساختار مارتنزیتی در فولادهای ساده کربنی و کربن متوسط آهنگهای سریع آبدهی لازم است. این آبدهی سریع منجر به اعواجاج و ترک خوردن فولاد آبدیده می شود.
  • مقاومت به ضربه فولادهای ساده کربنی در دماهای پایین ضعیف است.
  • در بیشتر محیطهای صنعتی مقاومت به خوردگی فولادهای ساده کربنی ضعیف است.
  • فولادهای ساده کربنی در دماهای بالا به آسانی اکسید می‌شوند.

با در نظر گفتن دلایل فوق و دلایل دیگر، تولید فولادهای آلیاژی توسعه یافت. این فولادها اگر چه از نظر قیمت از فولادهای ساده کربنی گرانتر ولی در بیشتر موارد کاربرد آنها اقتصادیتر است. در بعضی از موارد کاربردی ، فولادهای آلیاژی موادی‌اند که قادر به جوابگویی به تمام خواسته‌های مهندسی می‌باشند. عناصر آلیاژی که در تولید فولادهای آلیاژی به کار می‌روند، عبارت‌اند از : نیکل ، کرم، مولیبدن، منگنز، سیلیسیم و وانادیم. برخی عناصر دیگر از جمله کبالت، مس و سرب گاهی افزوده می شوند.

۱ دیدگاه.

فهرست