همان‌طور که می‌دانید، سنگ آهن را به طور خام نمی‌توان استفاده کرد و برای اینکه آهن دارای خواص مد نظر ما شود، باید برخی عناصر را به آن اضافه کنیم. کربن یکی از عناصری است که در صورت ترکیب شدن با آهن، یک آلیاژ فولادی قوی و مستحکم تولید می‌کند؛ اما استحکام آلیاژ به دست آمده می‌تواند با کم و زیاد کردن میزان کربن تغییر یابد. به همین دلیل، میزان کربن را به صورت کنترل شده کاهش یا افزایش می‌دهند تا خواص مورد نظر را در آلیاژ به وجود آورند. کربن زدایی فولاد زمانی اتفاق می‌افتد که عنصر کربن به طور ناخواسته یا کنترل شده، حین انجام عملیات مختلف از آلیاژ کاسته یا حذف شود.
کربن‌زدایی باعث ایجاد خواص نامطلوب در آلیاژ فولادی مورد نظر خواهد شد؛ اما در برخی موارد که به فولادی شکل‌پذیرتر و انعطاف‌پذیرتر نیاز داریم به کمکمان می‌آید. این فرآیند مزایا و معایبی دارد که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید. لازم به ذکر است برای آگاهی از قیمت روز انواع میلگرد می توانید به سایت مهراستیل مراجعه کنید.
برای دریافت قیمت میلگرد و مشاوره رایگان، و همچنین قیمت میلگرد آجدار، قیمت میلگرد ساده با کارشناسان ما تماس بگیرید.
کربن زدایی فولاد چیست؟
همان‌طور که گفته شد، کربن زدایی به معنی کم کردن یا حذف عنصر کربن از آلیاژ فولاد است. این فرآیند معمولاً برای کاهش محتوای کربن فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد تا آن را نرم‌تر و چکش خوارتر کند. علاوه بر این، کربن زدایی برای افزایش مقاومت فولاد نسبت به خوردگی یا کاهش محتوای کربن آن کاربرد دارد.
کربن زدایی فولاد زمانی اتفاق می‌افتد که آلیاژ فولاد به بیش از حرارت تبلور مجدد خود، یعنی بالاتر از ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد برسد. در این شرایط، کربن موجود روی سطح آلیاژ با هیدروژن و اکسیژن موجود در فضا ترکیب می‌شود و پیوندهای مولکولی یا کربنی تشکیل می‌دهد که منجر به حذف آن از سطح آلیاژ خواهد شد. از آنجا که هیدروژن و اکسیژن موجود در فضا تنها با سطح آلیاژ در تماس هستند، تنها با کربن‌های سطح پیوند می‌خورند و آنها را از بین می‌برند.
مزایا و معایب کربن زدایی فولاد
شاید کربن زدایی امری نامطلوب به نظر برسد، اما اگر به صورت کنترل شده و تحت نظارت افراد متخصص با هدف کاهش میزان کربن فولاد انجام گیرد، می‌تواند خواص جدیدی را در آلیاژ ایجاد کند. کربن برای افزایش سختی و مقاومت آهن به آن اضافه می‌شود، بنابراین اگر این عنصر را حذف یا کم کنیم، فولادی خواهیم داشت که برای چکش خواری، جوشکاری، شکل‌پذیری و غیره مناسب‌تر است. در ادامه مزایا و معایب کربن زدایی فولاد را مورد بررسی قرار می‌دهیم:
مزایا:
- با انجام کربن زدایی، هزینه‌های تولید فولاد کاهش می‌یابد زیرا تولید آن به انرژی کمتری نیاز دارد.
- با انجام کربن زدایی، شکل‌پذیری و چقرمگی فولاد بهبود پیدا کرده، فولاد کمتر شکننده خواهد بود و در برابر ترک خوردگی مقاومت بیشتری از خود نشان خواهد داد.
- کربن زدایی ماشین‌کاری فولاد را بهبود بخشیده و باعث می‌شود کار با آن راحت‌تر باشد.
- کربن زدایی موجب افزایش مقاومت فولاد در برابر خوردگی می‌شود که آن را برای استفاده در محیط‌های خورنده مناسب‌تر می‌سازد.
معایب:
- فرآیند کربن زدایی می‌تواند جوش‌پذیری فولاد را کاهش داده و جوشکاری آن را سخت‌تر کند.
- کربن زدایی منجر به کاهش استحکام و سختی فولاد می‌شود که آن را برای برخی کاربردهای خاص نامناسب می‌سازد.
- کربن زدایی می‌تواند باعث شکنندگی و ترک خوردگی فولاد در طول زمان شود.
- کربن زدایی فولاد، مقاومت سایشی آن را کاهش داده و در طول زمان، فولاد را مستعد سایش و پارگی می‌کند.
مشخصات فولاد کربن زدایی شده
فولاد کربن زدایی شده، فولادی بوده که در اثر فرآیند کربن زدایی به دست می‌آید و در واقع محتوای کربن آن کاهش یافته است. طی این فرآیند، به فولاد حرارت ۹۲۶ درجه سانتی‌گراد می‌دهند تا کربن سطح آن با اکسیژن یا هیدروژن موجود در هوا ترکیب شده، پیوند مولکولی تشکیل دهد و بدین شکل از سطح فولاد حذف شود. فولاد به دست آمده، دارای محتوای کربن ۰.۰۳ درصد خواهد بود که بسیار کمتر از محتوای کربن فولاد معمولی (۰.۰۸ تا ۰.۲۵ درصد) است. به همین دلیل، به آن فولاد بسیار کم کربن نیز می‌گویند.
اما در رابطه با مشخصات فنی فولاد کربن زدایی شده باید گفت که این فولاد بسیار انعطاف‌پذیر و چکش خوار است و به همین دلیل، کاربردهای خاصی دارد. از جمله کاربردهای آن می‌توان به تولید محصولات فولادی به روش نورد سرد (ورق فلزی، نوارها، میله‌ها و غیره) تولید می‌شوند اشاره کرد. این نوع فولاد همچنین در تولید سیم و سایر محصولاتی که به فولاد کم کربن نیاز دارند به کار می‌رود. علاوه بر این، فولاد کربن زدایی شده در تولید فولادهای با مقاومت بالا مانند فولادی که در صنایع خودروسازی و هوافضا استفاده می‌شود، کاربرد دارد.
البته لازم به ذکر است که اگر کربن زدایی فولاد به صورت ناخواسته صورت بگیرد، می‌تواند بسیار مضر باشد. استفاده نامناسب از فولاد کربن زدایی شده می‌تواند خسارات زیادی در پروژه‌های مختلف به بار آورد.
جلوگیری از کربن زدایی فولاد
همان‌طور که گفته شد، کربن زدایی در صورت عدم نظارت و کنترل می‌تواند فرآیندی بسیار آسیب‌زننده با اثرات نامطلوب باشد. به همین دلیل، روش‌هایی برای جلوگیری از آن وجود دارد.
یکی از روش‌های جلوگیری از کربن زدایی این است که به فولاد اجازه رسیدن به دمای تبلور مجدد را ندهیم؛ اما ایراد این روش این است که گاهی اوقات برای رسیدن به یک سری خواص ویژه، مجبوریم فولاد را به این دما برسانیم که به صورت ناگزیر منجر به کربن زدایی می‌شود. به همین دلیل، راه دیگری نیز برای جلوگیری از کربن زدایی وجود دارد: زمانی که فولاد به دمای تبلور مجدد رسید، باید طوری محاصره شود که گازهای هیدروژن و اکسیژن به سطح آن نرسد. برای این کار، در بسیاری از کارخانه‌ها به جای هیدروژن و اکسیژن از گازهای نیتروژن و آرگون برای اجرای عملیات تبلور مجدد استفاده می‌کنند.
علاوه بر این موارد، برای جلوگیری از کربن زدایی فولاد می‌توان از روش‌های دیگری نیز استفاده کرد که عبارتند از: افزایش دمای فولاد، استفاده از پوشش محافظ روی فولاد، افزایش میزان اکسیژن در جو کوره، افزایش سرعت خنک سازی فولاد، افزودن شار به فولاد و استفاده از فولاد کم‌کربن.
سخن پایانی
کربن زدایی امری بوده که هم می‌تواند مفید و هم مضر باشد؛ اگر این فرآیند تحت کنترل و نظارت انجام گیرد، خواص ویژه‌ای در فولاد ایجاد می‌کند که آن را برای کاربردهای خاصی ایده‌آل می‌سازد. از آنجا که کربن جهت افزایش سختی و استحکام فولاد به آن اضافه می‌شود، هر چه محتوای کربن کمتر باشد، فولادی انعطاف‌پذیرتر و چکش خوارتر خواهیم داشت؛ اما تولیدکنندگانی که نمی‌خواهند فرآیند کربن زدایی فولاد صورت گیرد، باید تا جای ممکن از انجام عملیات تبلور مجدد روی فولاد اجتناب کرده یا از رسیدن گازهای هیدروژن و اکسیژن به سطح آن جلوگیری کنند. در نظر داشته باشید سایت مهراستیل ارائه دهنده انواع پروفیل، تیرآهن، نبشی، تسمه و… است.
سوالات متداول
فرآیند کربن زدایی برای تولید چه محصولی به کار می‌رود؟
بیشترین کاربرد فرآیند کربن زدایی برای تولید ورق‌های فولادی است که نسبت سطح به ضخامت بیشتری دارند.
روش دیگر تولید فولاد کم‌کربن به جز کربن زدایی چیست؟
یک روش دیگر که برای تولید فولاد کم‌کربن مورد استفاده قرار می‌گیرد این است که هنگام ذوب آهن، به جای عنصر کربن، عناصر دیگری مانند نیکل و منیزیم برای تقویت فولاد به آن اضافه شود. در این صورت فولادی با کربن کم و مقاومت بالا خواهیم داشت که کاربردهای گوناگونی دارد.
نحوه اندازه‌گیری کربن زدایی فولاد به چه صورت است؟
یکی از ساده‌ترین راه‌ها برای اندازه‌گیری کربن زدایی فولاد، اندازه گرفتن میزان سختی آن با اندازه‌گیری مقاومت کششی و سختی فولاد قبل و بعد از عملیات تبلور مجدد است. همچنین می‌توان قسمتی از فولاد را بعد از تبلور مجدد برش داده و ذرات آن را زیر میکروسکوپ مشاهده کرد که این روش نتایج دقیق‌تری را در اختیارتان قرار می‌دهد.
