محتوای کربن در فولاد کربنی به طور قابل توجهی بر استحکام و سختی مهره ها تأثیر می گذارد که به نوبه خود بر عملکرد آنها در کاربردهای مختلف تأثیر می گذارد. در اینجا نگاهی دقیق به چگونگی تأثیر محتوای کربن بر این ویژگی ها و سطوح بهینه برای استفاده های مختلف داریم:
تأثیر محتوای کربن بر استحکام و سختی
فولاد کم کربن (تا 0.3٪ کربن)
خواص: فولاد کم کربن که به فولاد ملایم نیز معروف است، نسبتا نرم و انعطاف پذیر است. استحکام کششی و سختی کمتری نسبت به فولادهای کربنی بالاتر دارد.
کاربردها: این نوع فولاد برای کاربردهایی که استحکام و سختی بالا حیاتی نیست مناسب است. اغلب برای پیچ و مهره های همه منظوره در کاربردهای غیر بحرانی استفاده می شود.
فولاد کربن متوسط (0.3٪ تا 0.6٪ کربن)
خواص: فولاد کربن متوسط بین استحکام، سختی و شکل پذیری تعادل ایجاد می کند. این استحکام کششی و سختی بهتری را در مقایسه با فولاد کم کربن ارائه می دهد، اما هنوز نسبتاً چکش خوار است.
موارد استفاده: این فولاد برای مهره ها و پیچ و مهره هایی استفاده می شود که به تعادل خوبی از استحکام و چقرمگی نیاز دارند. معمولاً در کاربردهای خودرو و ماشین آلات که در آن به استحکام متوسط و مقاومت در برابر سایش نیاز است استفاده می شود.
فولاد کربن بالا (0.6٪ تا 1.0٪ کربن)
خواص: فولاد پرکربن بسیار سخت تر و قوی تر از فولادهای کم کربن و متوسط است. با این حال، اگر به درستی تحت عملیات حرارتی قرار نگیرد، انعطاف پذیری کمتری دارد و بیشتر مستعد شکنندگی است.
موارد کاربرد: این نوع فولاد برای مهره فولاد کربنی و پیچ و مهره هایی که به استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش نیاز دارند. برای کاربردهای پر استرس، مانند ماشین آلات سنگین یا ابزار مناسب است.
فولاد کربن فوق العاده بالا (بالاتر از 1.0 درصد کربن)
خواص: فولاد کربن بسیار بالا دارای سختی و استحکام بسیار بالایی است اما ماشینکاری بسیار شکننده و چالش برانگیز است. اغلب در کاربردهای تخصصی که در آن سختی شدید مورد نیاز است استفاده می شود.
کاربردها: آجیل های ساخته شده از فولاد بسیار پر کربن معمولاً در کاربردهای بسیار سخت که در آن حداکثر سختی بسیار مهم است، مانند ابزارهای برش یا ماشین آلات خاص با عملکرد بالا، استفاده می شود.
سطوح کربن بهینه برای کاربردهای مختلف
کاربردهای عمومی: برای کاربردهای استاندارد که در آن به استحکام و سختی شدید نیازی نیست، فولاد کم تا متوسط کربن (تا 0.6 درصد کربن) اغلب بهینه است. تعادل خوبی از استحکام، شکل پذیری و ماشین کاری را ارائه می دهد.
خودرو و ماشین آلات: فولاد کربن متوسط (0.3٪ تا 0.6٪ کربن) معمولاً در این صنایع استفاده می شود زیرا ترکیب خوبی از استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش را فراهم می کند و آن را برای اجزای مختلف مکانیکی مناسب می کند.
کاربردهای با استرس بالا: برای کاربردهایی که شامل بارها و تنش‌های بالا هستند، فولاد کربن بالا (0.6% تا 1.0% کربن) ترجیح داده می‌شود. این استحکام کششی و سختی را افزایش می دهد که برای قطعاتی که در معرض سایش و تنش قابل توجه هستند مهم هستند.
کاربردهای تخصصی با سختی بالا: فولاد بسیار پر کربن (بالاتر از 1.0 درصد کربن) در شرایطی که حداکثر سختی لازم است استفاده می شود. با این حال، شکنندگی آن، آن را برای کاربردهای عمومی که در آن شکل پذیری و مقاومت ضربه نیز مورد نیاز است، کمتر مناسب می شود.
محتوای کربن در فولاد کربنی به طور مستقیم بر استحکام و سختی مهره ها تأثیر می گذارد. سطوح کربن پایین‌تر، مواد نرم‌تر و انعطاف‌پذیرتر را برای کاربردهای عمومی مناسب‌تر می‌سازد، در حالی که سطوح کربن بالاتر، مواد سخت‌تر و قوی‌تر را برای شرایط سخت‌تر تولید می‌کند. سطح کربن بهینه برای مهره ها به نیازهای خاص کاربرد از جمله عواملی مانند بار، مقاومت در برابر سایش و تنش های مکانیکی بستگی دارد.
