Karbon çelik, ağırlığı % 2,1'e kadar karbon içeren bir demir-karbon alaşımıdır. Karbon çeliklerinde, diğer alaşım elemanlarının asgari belirtilen içeriği yoktur, ancak genellikle manganez içerir.En yüksek manganez, silikon ve bakır içeriği sırasıyla % 1.65 ve % 0.6'dan daha az olmalıdır.
Karbon çelik türleri ve özellikleri
Karbonlu çelik, karbon içeriğine göre üç kategoriye ayrılabilir: düşük karbonlu çelik (veya hafif karbonlu çelik), orta karbonlu çelik ve yüksek karbonlu çelik [1].Mikrostructure ve özellikleri aşağıdaki şekilde karşılaştırın:
Düşük karbonlu çelik
Düşük karbonlu çelik, en yaygın olarak kullanılan karbonlu çelik biçimidir.Sıcak işlemle sertleştirilemezler (martensit oluşturmak için) bu nedenle bu genellikle soğuk çalışma ile elde edilir.
Karbon çelikleri genellikle nispeten yumuşak ve düşük dayanıklılıklıdır. Bununla birlikte, yüksek esnekliğe sahiptirler, bu da onları işleme, kaynak ve düşük maliyet için mükemmel hale getirir.
Yüksek dayanıklılıklı, düşük alaşımlı çelikler (HSLA) de genellikle düşük karbonlu çelikler olarak sınıflandırılır, ancak aynı zamanda bakır, nikel, vanadyum ve molibden gibi diğer unsurları da içerir.Bunlar 10 wt'ye kadar içerir.Yüksek dayanıklılıklı, düşük alaşımlı çelikler, adından da anlaşılacağı gibi, ısı işleminden elde edilen daha yüksek dayanıklılığa sahiptir.Onları kolayca şekillendirilebilir ve işlenebilir hale getirmekHSLA, basit düşük karbonlu çeliklerden daha fazla korozyona dayanıklıdır.
Orta karbonlu çelik
Orta karbonlu çelik, karbon içeriği % 0.25 ∼ 0.60 ve manganez içeriği % 0.60 ∼ 1.65'tir.Bu çeliklerin mekanik özellikleri, autenitizasyonu içeren ısı işlemi ile daha iyi hale getirilir ve ardından söndürülür ve ısıtılır, onlara martensitik bir mikrostructure verir.
Ancak, krom, molibden ve nikel gibi ek alaşım elemanları,Çeliklerin ısı işlemine karşı yeteneğini artırmak için eklenebilir ve, bu yüzden sertleşti.
Sertleştirilmiş orta karbonlu çelikler düşük karbonlu çeliklere göre daha güçlüdür, ancak bu, esneklik ve sertlik pahasına gelir.
Yüksek karbonlu çelik
Yüksek karbonlu çeliklerde karbon içeriği % 0.60 ̇ 1.25 ve manganez içeriği % 0.30 ̇ 0.90'tır. Karbonlu çeliklerin en yüksek sertliğine ve sertliğine ve en düşük esnekliğe sahiptir.Yüksek karbonlu çelikler, neredeyse her zaman sertleştirildiği ve sertleştirildiği için çok aşınmaya dayanıklıdır.
Araç çelikleri ve ölçekli çelikler, krom, vanadyum, molibden ve volfram gibi ek alaşım elemanları içeren yüksek karbonlu çelik türleridir.Bu elemanların eklenmesi çok sert aşınmaya dayanıklı çelik elde eder., bu da volfram karbid gibi karbid bileşiklerinin oluşumunun bir sonucu.
Karbon çelik geri dönüştürülmüş çelikten, bakire çelikten veya her ikisinin bir kombinasyonundan üretilebilir.
Bakire çelik, demir cevheri, koks (hava yokken kömürleri ısıtarak üretilen) ve kireç yaklaşık 1650 °C'de bir yüksek fırında birleştirilerek üretilir.Demir cevherinden çıkarılan erimiş demir, yakılan koksten gelen karbonla zenginleştirilirKalan kirlilikler kireçle birleşerek erimiş metalin üzerinde yüzen ve çıkarılabilen çöplük oluşturur.
Sonuçta erimiş çelik yaklaşık %4 karbon içerir. Bu karbon içeriği daha sonra dekarbürizasyon adı verilen bir süreçte istenen miktara düşürülür.Bu, erimişten oksijen geçerek elde edilir, çelikteki karbonu oksitleyerek karbon monoksit ve karbondioksit üretir.
Örnekler ve Uygulamalar
Düşük karbonlu çelikler genellikle otomobil gövde bileşenlerinde, yapısal şekillerde (I kirişleri, kanal ve açı demir), borularda, inşaat ve köprü bileşenlerinde ve gıda kutularında kullanılır.
Yüksek dayanıklılıkları, aşınmaya dayanıklılıkları ve sertlikleri nedeniyle, orta karbonlu çelikler sıklıkla demiryolu rayları, tren tekerlekleri, kerpetler,ve bu özellik kombinasyonunu gerektiren dişliler ve makine parçaları.
Yüksek aşınma direnci ve sertliği nedeniyle, yüksek karbonlu çelikler kesme aletlerinde, yaylarda, yüksek dayanıklılıklı tellerde ve ölçeklerde kullanılır.
Çeşitli karbon çeliklerinin örnekleri, özellikleri ve uygulamaları aşağıdaki tabloda karşılaştırılmıştır.
