فولاد کربنی

فولاد کربنی ( به انگلیسی: carbon steel ) ، نوعی فولاد است که درصد وزنی کربن آن بین 0. 05 تا 2. 1 درصد می باشد. تعریف فولاد کربنی که از طرف انجمن آهن و فولاد آمریکا ( AISI ) بیان شده است عبارت است از:
• هیچ حداقل مقداری برای عناصر کروم، کبالت، مولیبدن، نیکل، نیوبیوم، تیتانیوم، تنگستن، وانادیم، زیرکونیم مشخص نشده باشد.
• حداقل میزان مس مشخص شده از 0. 4 درصد جرمی بیشتر نباشد.
• یا حداکثر درصد جرمی عناصر ذکر شده از این مقادیر بیشتر نباشد: منگنز 1. 65 درصد، سیلیکن 0. 6 درصد، مس 0. 6 درصد. [ ۱]
اصطلاح فولاد کربنی می تواند اشاره به فولادی باشد که از نوع فولاد ضدزنگ نمی باشد. در این مورد، فولاد کربنی می تواند اشاره ای به فولاد آلیاژی باشد. فولاد پرکربن دارای کاربردهای مختلفی مانند ماشین های فرز، ابزارهای برش و سیم های با استحکام بالا می باشد. این کاربردها به ریزساختار ظریف تری نیاز دارند که خاصیت چقرمگی را بهبود می بخشد.
با افزایش درصد کربن در فولادها، امکان سختکاری و افزایش استحکام آن نیز از طریق عملیات حرارتی افزایش می یابد، ولی از طرفی این کار باعث کاهش شکل پذیری آن می شود. جدای از عملیات حرارتی، افزایش درصد کربن باعث کاهش خاصیت جوشکاری فولادها می شود. در فولادهای کربنی هر چه درصد کربن افزایش یابد، دمای ذوب فولاد کاهش می یابد. [ ۲]
فولاد کم کربن ( آهنی که شامل درصد کمی از کربن می باشد ) که به عنوان فولاد کربن ساده و فولاد کربن درصد پایین نیز شناخته می شود، امروزه رایج ترین شکل استفاده از فولاد است چرا که با داشتن قیمت نسبتاً پایین، خواص قابل قبولی دارد که نیازهای کاربردهای مختلف را برآورده می کند. فولاد کم کربن به طور تقریبی شامل 0. 05 تا 0. 3 درصد کربن است[ ۱] که این موضوع، آن را چکش خوار و شکل پذیر کرده است. همچنین این فولاد مقاومت تنش کششی کمی دارد اما ارزان است و به راحتی شکل می گیرد. سختی سطحی آن را می توان از طریق کربن دهی افزایش داد. [ ۳]
برای کاربردهایی که سطح مقطع بزرگ استفاده می شود تا خیز را کمینه کند، شکست ناشی از تسلیم نگرانی جدی نخواهد بود بنابراین فولاد کم کربن بهترین انتخاب هستند، برای مثال فولاد ساختمانی این گونه است. چگالی فولاد کم کربن به طور تقریبی برابر با 7. 85 g/cm3[ ۴] و مدول یانگ آن برابر با 200 GPa است. [ ۵]