همانطور که گفته شد، کربنزدایی در فولاد فرایندی است که میزان کربن موجود در فولاد را کاهش میدهد. کربن یکی از مهمترین عناصر قطعات فولادی است و به افزایش استحکام و سختی فولاد کمک میکند. اما درصد بالای کربن موجود در فولاد، باعث کاهش فرم پذیری قطعات آهنی میشود. به همین دلیل، کربن زدایی در صنعت از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. این تکنیک در دماهای زیاد و محیطهای خاص انجام میشود و محیط کربن زدایی باید حاوی اکسیژن یا بخار آب باشد.
در چنین شرایطی، کربن با اکسیژن محیط واکنش میدهد و مادهای به نام دی اکسید کربن را تولید میکند که به مرور زمان از فولاد جدا خواهد شد. فرایند دکربوره شدن در بسیاری از صنایع مانند هوافضا و ماشین سازی مورد استفاده قرار میگیرد و به بهبود انعطاف پذیری فولاد کمک میکند. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره قیمت محصولات فولادی به صفحه قیمت آهن امروز مراجعه کنید.
روشهای کربن زدایی فولاد در صنعت
فرایندهای صنعتی مثل آستنیتی کردن فولاد یا کربن زدایی فولاد در صنعت به شکلهای مختلف انجام میشود. با توجه به نوع محصول نهایی، ممکن است از یک یا چند روش به صورت همزمان استفاده شود. برخی از مهمترین تکنیکها شامل موارد زیر هستند:
کربن زدایی فولاد توسط اکسیژن تحت خلأ (VOD)
این روش یکی از بهترین تکنیکهای کربن زدایی فولاد نسوز است که محصول ضد زنگ را تولید میکند. زیرا عنصر کروم موجود در فولاد تحت تاثیر فرایند کربن زدایی قرار نمیگیرد و همچنان در قطعات آهنی باقی میماند. برای انجام این تکنیک، قطعات فولادی در یک مخزن با حجم زیاد و در شرایط خلا قرار خواهند گرفت.
سپس اکسیژن وارد مخزن میشود و با کربن ترکیب خواهد شد. گازهای تولید شده در واکنش مانند دی اکسید کربن با کمک یک بخش جدا کننده از مخزن بیرون میروند. این روش نه تنها کربن موجود در قطعات آهنی را کاهش میدهد، بلکه به افزایش کیفیت فولاد کمک میکند.
کربن زدایی فولاد با استفاده از آرگون و اکسیژن (AOD)
تکنیکهای صنعتی مثل نرمالیزه کردن فولاد یا کربن زدایی برای ساخت فولاد ضد زنگ یا فولادهایی که حاوی عناصر آلیاژی هستند، انجام میشوند. برخی از مهمترین عناصر آلیاژی مثل کروم، آلومینیوم و مواردی مانند این در بعضی از قطعات فولادی وجود دارند.
برای انجام این تکنیک، ابتدا فولاد درون کوره قرار میگیرد تا ذوب شود. سپس وارد محفظه AOD خواهد شد. در این مرحله، گاز آرگون و اکسیژن وارد محفظه میشود و با عناصر موجود در فولاد واکنش میدهد. بعد از فرایند گوگرد جدایی و کربن زدایی، قطعه فولادی با انعطاف پذیری بالا تولید میشود.
روش اندازهگیری کربن زدایی فولاد
روشهای مختلفی برای اندازهگیری کربنزدایی فولاد وجود دارد. تعیین درصد کاهش کربن بعد از فرایند کربنزدایی اهمیت بسیار زیادی دارد و کیفیت فولاد را نشان میدهد. میتوان از روشهای مختلف مانند آنالیز شیمیایی سطح برای اندازهگیری کربن زدایی فولاد استفاده کرد.
در این تکنیک، میزان ترکیبات شیمیایی سطح فولاد مورد بررسی قرار میگیرد. برخی ابزارها مانند طیف سنجی نشر نوری و دستگاههای آنالیز عنصری برای ارزیابی ترکیبات شیمیایی فولاد مناسب هستند. روش دیگر میکروسکوپ الکترونی است.
میکروسکوپهای الکترونی قدرت بسیار زیادی برای بررسی سطح فولاد کربنزدایی شده دارند و ضخامت لایه کربن یا عمق نفوذ کربن زدایی را اندازهگیری میکنند. روش سختی سنجی نیز برای اندازهگیری کربن زدایی فولاد مناسب است. با توجه به اینکه فرایند دکربوره شدن میزان سختی فولاد را کاهش میدهد، میتوان از روشهای سختی سنجی برای بررسی میزان کربنزدایی استفاده کرد.
مشخصات فنی فولاد کربن زدایی شده
فولاد کربنزدایی شده و محصولات فولادی دیگر مانند فولاد تریپ (TRIP)، یک قطعه آهنی منحصر به فرد است که دارای برخی مشخصات فنی میباشد. حرارت دهی فولاد در شرایط دمای خاص مثل ۹۲۶ درجه سانتیگراد یا ۱۷۰۰ درجه فارنهایت انجام میشود. محصول تولید شده معمولاً دارای کمتر از سه درصد کربن است.
در حالی که در فولاد معمولی بین ۸ درصد تا ۲۵ درصد کربن وجود دارد. به همین دلیل، فولاد کربنزدایی شده با اسامی دیگری مثل فولاد بسیار کم کربن نیز به بازار عرضه میشود. مهمترین مشخصات فنی و ویژگیهای فولاد کربنزدایی شده شامل انعطاف پذیری بالا و چکش خواری هستند که آن را به یک محصول مناسب برای پروژههای صنعتی تبدیل میکنند.
قطعات فولادی مانند فولاد VCN با استفاده از فرایند نورد سرد برای تولید ورقهای فلزی یا نوارها و میلهها مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین برای تولید قطعات فولادی با استحکام بالا مناسب هستند و در صنایع مختلف مانند ماشین سازی کاربرد دارند. قیمت ورقهای آهن و محصولات فولادی با توجه به درصد کربنزدایی متفاوت است.
مزایا و معایب کربن زدایی در فولاد
کربن زدایی فولاد دارای برخی مزایا و معایب است که در ادامه برای شما بیان میشود. یکی از مهمترین مزایای این فرایند، بهبود انعطاف پذیری فولاد است. همین مسئله باعث میشود تا فولاد در مقابل شکست و تغییر فرم ناگهانی مقاوم باشد.
این نوع فولاد به علت نرم بودن استحکام بیشتری در برابر ضربه و فشار دارد و در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار میگیرد. با این حال، ممکن است دارای برخی معایب نیز باشد. به عنوان مثال، سختی سطحی فولاد تا حد زیادی کاهش مییابد؛ به همین دلیل ممکن است فولاد کربنزدایی شده به مرور زمان دچار سایش شود و آسیب ببیند. علاوه بر این، فرایند کربنزدایی میزان مقاومت نسبت به خوردگی را کاهش میدهد. به همین دلیل، به سختی میتوان از این نوع فولاد در آب و هوای مرطوب استفاده کرد.
روشهای جلوگیری از کربن زدایی فولاد
میتوانید از روشهای مختلف برای جلوگیری از کربن زدایی فولاد کمک بگیرید. زیرا گاهی اوقات این فرایند به صورت ناخواسته رخ میدهد. برخی از مهمترین روشها شامل موارد زیر هستند:
- یکی از بهترین تکنیکها استفاده از پوششهای محافظتی است. بهتر است از پوششهایی استفاده شود که مقاومت زیادی نسبت به اکسیداسیون دارند. برخی از پوششهای کربنیتی یا اکسیدهای فلزی برای سطح فولاد مناسب هستند و از واکنش اکسیژن با سطح فولاد جلوگیری میکنند.
- یکی دیگر از بهترین روشها، انجام فرایند کربن زدایی در محیطهای کنترل شده و غیر اکسید کننده است. به عنوان مثال، میتوان واکنش را در محیطهایی انجام داد که حاوی گازهای بیاثر هستند.
- کاهش دمای محیط نیز تا حدودی از فرایند کربن زدایی جلوگیری میکند. زیرا دکربوره شدن معمولاً در دماهای زیاد اتفاق میافتد.
- علاوه بر این، رنگ آمیزی سطح فولاد، گالوانیزه کردن یا پوشش دادن با فلزاتی مثل روی و الماسه نیز مانع از کربنزدایی میشود. همچنین میتوان از فولاد ضد زنگ مثل کروم نیکل و مولیبدن استفاده کرد.
- بهتر است سطح فولاد کاملاً تمیز باشد و به درستی نگهداری شود تا از تماس بین فولاد و مواد شیمیایی مانند اسیدها جلوگیری شود.
- میتوان از روغن و واکسهای محافظت کننده نیز استفاده کرد. این ترکیبات از تماس فولاد و رطوبت محیط جلوگیری میکنند. روش دیگر این است که قطعه فولادی را در محیطهای خشک نگهداری کنید.
ویژگیهای دکربوره شدن فولاد
کربن زدایی فولاد باعث تغییر برخی خواص مکانیکی و شیمیایی قطعات آهنی میشود. به عنوان مثال، غلظت کربن در سطح فولاد کاهش پیدا میکند که باید در نهایت باعث بهبود خواص مکانیکی مانند انعطاف پذیری میشود. با کاهش درصد کربن فولاد، مقدار فریت موجود در قطعات آهنی افزایش مییابد و میزان سختی فلز را افزایش میدهد.
کاربردهای فولاد دکربوره شده
فولاد کربنزدایی شده به علت برخورداری از ویژگیهای مختلف کاربردهای گوناگونی در صنایع دارد. در ادامه مهمترین کاربردها را برای شما بیان میکنیم:
- این قطعه به علت انعطاف پذیری بالا و مقاومت نسبت به فشار، در صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار میگیرد. به عنوان مثال، از آن برای تولید شاسی و قطعات موتور استفاده میشود.
- این فولاد در صنایع هوافضا برای تولید قطعات مقاوم و انعطاف پذیر کاربرد دارد. به عنوان مثال، میتوان از فولاد کربنزدایی شده برای تولید اجزای داخلی هواپیما و اجزای موتور جت استفاده کرد.
- انعطاف پذیری بالای این قطعه فولادی باعث میشود تا برای تولید ابزارهای صنعتی مثل ابزارهای برش، ابزارهای جراحی و مواردی مانند این مناسب باشد.
- فولاد کربنزدایی شده در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی برای تولید تجهیزات صنعتی، تولید لوله و مواردی مانند این مورد استفاده قرار میگیرد.
جمعبندی
کربن زدایی یک فرایند بسیار مهم در صنعت است که باعث بهبود خواص مکانیکی فلز میشود و در صنایع گوناگون کاربرد دارد. در این فرایند، میزان درصد کربن فولاد با اضافه کردن اکسیژن کاهش مییابد. همین مسئله باعث بهبود انعطاف پذیری فلز میشود و خواص آن را تغییر میدهد. در صورتی که فرایند کربن زدایی به شکل درستی انجام نشود، باعث کاهش سختی و مقاومت فلز نسبت به سایش میشود. اگر قصد دارید اطلاعات بیشتری درباره کربن زدایی و قطعات فولادی به دست آورید، پیشنهاد میکنیم سایر مطالب مجموعه آهن رسان را مطالعه کنید؛ همچنین برای اطلاع از قیمت لحظهای مقاطع فولادی میتوانید از طریق شماره تلفن (05131916☎) با کارشناسان آهن رسان در ارتباط باشید.
سوالات متداول
کربن زدایی در فولاد چه مزایایی دارد؟
کربن زدایی باعث افزایش انعطاف پذیری فولاد میشود و به بهبود کاربرد آن در صنایع مختلف مانند خودروسازی و هوافضا کمک میکند.
آیا کربن زدایی باعث کاهش سختی فولاد میشود؟
در برخی موارد، این فرایند میزان سختی فولاد را کاهش میدهد و باعث کاهش مقاومت فولاد نسبت به ضربه و فشار میشود.
روشهای رایج کربن زدایی چیست؟
برخی از روشهای رایج کربن زدایی شامل کربنزدایی در محیطهای اتمسفری، بخار آب و الکتروشیمیایی هستند که هر کدام به شکل خاصی انجام میشوند.
آیا میتوان از کربن زدایی ناخواسته جلوگیری کرد؟
میتوان با استفاده از پوششهای محافظتی و تنظیم شرایط محیطهای اکسیداسیونی از کربنزدایی ناخواسته جلوگیری کرد.
آیا فولاد دکربوره شده نسبت به خوردگی مقاوم است؟
میزان مقاومت این قطعات با توجه به نوع فرایند کربن زدایی متفاوت است و به عوامل مختلفی بستگی دارد.