فولاد کربن‌دار مادر آلیاژهای صنعتی و یکی از مهم ترین صنایع مادر هر کشور توسعه یافته محسوب می‌شود و رشد در این صنعت، رشد و پیشرفت اقتصادی را برای کشورها به همراه خواهد داشت. با توجه به اهمیت و نیاز بسیار زیادی که از این آلیاژ در صنایع احساس می شود، هزاران گرید فولاد تولید شده که با توجه به نوع و مقدار عناصر آلیاژی، نوع عملیات حرارتی، ریزساختار، کاربرد و … نام گذاری های متفاوتی دارند. اما بدون شک شناخت فولاد کربنی، یک نیاز اساسی برای کسانی است که در زمینه صنعت فعالیت دارند.

فولاد کربنی چیست؟

به زبان ساده، فولاد را می توان آلیاژی دانست که آهن، عنصر پایه و کربن عنصر آلیاژی اصلی آن باشد. درصد کربن در انواع فولاد متغیر بوده و حداکثر مقدار حدود 2 درصد وزنی خواهد داشت. گرچه یک فولاد تماما از آهن و کربن تشکیل نشده و ساده ترین نوع فولادها نیز عناصر آلیاژی دیگری در کنار این دو عنصر به همراه دارند.

دسته بندی فولادهای کربنی

فولاد بر حسب درصد کربن آن رده‌بندی می‌شود. معمولاً کربن 0.2 تا 2.1 درصد وزن فولاد را تشکیل می‌دهد. درصد کربن فولاد توانایی سخت کردن فولاد در طول عملیات حرارتی را دارد اما انعطاف پذیری آن را کاهش می‌دهد. بنابراین اگرچه فولاد کربنی مقاوم‌تر است اما انعطاف پذیری کمی دارد. هم چنین درصد کربن بالاتر فولاد، قابلیت جوش پذیری آن را کاهش می‌دهد. به طور عمده 3 رده مختلف از فولاد کربنی وجود دارد که درصد واقعی کربن در آنها با یکدیگر فرق می‌کند.

فولاد کم کربن یا فولاد نرم

درصد کربن این فولاد بین 0.05 تا 0.3 درصد است و بسیار انعطاف پذیر و چکش خوار است و به طور گسترده در صنعت استفاده می‌شود. برای مثال می‌توان در تهیه پیچ و مهره، سیم خاردار و چرخ دنده ساعت و ... بکار می‌رود.

فولاد کربن متوسط

این فولاد بین 0.3 تا 0.6 درصد کربن دارد و تعادل مناسبی بین سختی، انعطاف پذیری و چکش خواری دارد و در ساخت ماشین آلات بزرگ و قطعات اتوموبیل کاربرد دارد.

فولاد پر کربن یا فولاد سخت

فولاد سخت بین 6/0  تا  6/1 درصد کربن دارد که قابل آب دادن است و برای تهیه فنرهای فولادی، تیر، وسایل جراحی، مته و ... به کار می‌رود. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد.

کاربرد انواع مختلف فولاد

فولادهای کربنی کاربرد وسیعی در صنعت داشته و معمولاً در حالت آنیل و یا نرمالیزه به کار می‌روند ولی در موارد خاص در حالت سختکاری و تمپر شده نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. اصولاً در فولادهای کربنی ساده و عاری از هرگونه عنصر آلیاژی، با ازدیاد درصد کربن خواصی از قبیل چقرمگی و قابلیت جوشکاری کاهش پیدا کرده و در مقابل، استحکام آن افزایش می‌یابد.

کاربرد فولادهای کم کربن  بسیار گسترده بوده و در ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. همچنین فولادهای کم کربن به دلیل خواص هدایت مغناطیسی کاربرد زیادی در صنعت برق داشته و از قابلیت جوشکاری خوبی برخوردار هستند. شایان ذکر است که از این نوع فولاد در ساختمان کشتی ها و راه آهن نیز استفاده می‌شود.

از فولادهای کربن متوسط می‌توان در صنایع حمل و نقل، ماشین آلات، دیگ بخار، قطعات ساختمانی و دستگاه‌های نورد اشاره کرد و همچنین زمانی که سایش در حد متوسط مدنظر باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در مواردی که قطعات ریخته شده می بایستی از سختی بالایی برخوردار باشند، فولادهای ساده پرکربن کاربرد بسیار خوبی داشته، همچنین در ساخت غلطک‌ها، ابزار و آلات ماشین های صنعتی، قطعات مقاوم به سایش نیز به کار می‌روند.