کربن زدایی فولاد، فرایندی است که طی آن کربن از فولاد حذف می‌شود. این فرایند معمولاً برای تولید فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن انجام می‌شود. کربن یکی از عناصر اصلی تشکیل‌دهنده فولاد است. میزان کربن در فولاد بر خواص آن تأثیر می‌گذارد. فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن دارای خواصی مانند شکل‌پذیری و جوش‌پذیری بهتر، مقاومت در برابر خوردگی بیشتر و استحکام کمتر هستند. همین موضوع نیز سبب شکل گیری فرایندی به نام کربن زدایی فولاد شده است. در ادامه در خصوص این موضوع بیشتر توضیح می دهیم.
مزیت های کربن زدایی فولاد
همان طور که در ابتدای مطلب نیز گفتیم، کربن زدایی فولاد می تواند مزیت های زیادی به همراه داشته باشد. در اینجا مهم ترین مزیت های این کار را توضیح می دهیم.
• افزایش شکل‌پذیری و جوش‌پذیری فولاد: کربن باعث افزایش استحکام فولاد می‌شود. با کاهش کربن، استحکام فولاد کاهش یافته و شکل‌پذیری و جوش‌پذیری آن افزایش می‌یابد.
• افزایش مقاومت در برابر خوردگی فولاد: کربن باعث افزایش حساسیت فولاد به خوردگی می‌شود. با کاهش کربن، حساسیت فولاد به خوردگی کاهش یافته و مقاومت آن در برابر خوردگی افزایش می‌یابد.
• کاهش هزینه تولید فولاد: فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن نسبت به فولادهای پرکربن ارزان‌تر هستند. این امر به دلیل استفاده کمتر از کربن در تولید فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن است.
کاربردهای فولادهای کم کربن
در بین این مسئله که کربن زدایی فولاد به چه شکلی انجام می شود و چگونه می توانیم این کار را انجام دهیم، باید به این نکته نیز اشاره کنیم که فولادهای کم کربن چه ویژگی ها و چه مواردی را می توانند داشته باشند که بهتر است به آن ها هم اشاره کنیم. در ادامه به برخی از کاربردهای فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن اشاره می‌کنیم:
• ساخت قطعات ماشین‌آلات: فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن به دلیل شکل‌پذیری و جوش‌پذیری خوب، برای ساخت قطعات ماشین‌آلات مانند چرخ‌دنده‌ها، محورها و قالب‌ها استفاده می‌شوند.
• ساخت سازه‌های فولادی: فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، برای ساخت سازه‌های فولادی مانند پل‌ها، ساختمان‌ها و مخازن استفاده می‌شوند.
• ساخت لوازم خانگی: فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن به دلیل شکل‌پذیری و جوش‌پذیری خوب، برای ساخت لوازم خانگی مانند اجاق‌گاز، یخچال و ماشین لباسشویی استفاده می‌شوند.
معایب کربن زدایی فولاد
با وجود تمامی مزیت هایی که کربن زدایی فولاد دارد، یک سری معایب نیز برای این مسئله می تواند وجود داشته باشد. از جمله معایب کربن زدایی فولاد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
• کاهش استحکام فولاد
همان‌طور که گفته شد، کربن باعث افزایش استحکام فولاد می‌شود. با کاهش کربن، استحکام فولاد کاهش می‌یابد. این امر می‌تواند یک محدودیت برای استفاده از فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن باشد. برای مثال، فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن برای ساخت قطعات ماشین‌آلاتی که نیاز به استحکام بالا دارند، مناسب نیستند.
• افزایش حساسیت فولاد به ترک خوردگی
کربن باعث کاهش حساسیت فولاد به ترک خوردگی می‌شود. با کاهش کربن، حساسیت فولاد به ترک خوردگی افزایش می‌یابد. این امر می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های ریز در فولاد شود. برای مثال، فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن برای ساخت قطعاتی که در معرض بارهای ضربه‌ای قرار دارند، مناسب نیستند.
• افزایش هزینه تولید فولاد
فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن نسبت به فولادهای پرکربن گران‌تر هستند. این امر به دلیل استفاده بیشتر از انرژی در تولید فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن است. برای مثال، برای تولید فولاد کم‌کربن، باید از کوره‌های با دمای بالاتر استفاده کرد. این امر باعث افزایش هزینه تولید فولاد کم‌کربن می‌شود.
نحوه کربن زدایی فولاد
پروسه کربن زدایی فولاد به چه شکلی انجام می شود؟ مزیت ها و معایب مربوط به این مسئله را بررسی کردیم. بهتر است نحوه انجام این کار را نیز بررسی کنیم تا شما هم بتوانید به خوبی این نکته را در نظر داشته باشید و اطلاعاتی هرچند جزئی را در این زمینه به دست بیاورید.
کربن زدایی فولاد به روش‌های مختلفی انجام می‌شود. از جمله روش‌های کربن زدایی فولاد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• کربن زدایی در کوره: در این روش، فولاد در کوره‌ای که حاوی گازی با محتوای کربن کم است، گرم می‌شود. در این فرایند، کربن فولاد با گاز واکنش داده و از آن خارج می‌شود.
• کربن زدایی در محلول جامد: در این روش، فولاد در محلول جامدی که حاوی عناصری با تمایل به جذب کربن است، قرار می‌گیرد. در این فرایند، کربن فولاد به محلول جامد منتقل شده و از آن خارج می‌شود.
• کربن زدایی در حین نورد: در این روش، فولاد در حین نورد شدن، در معرض گازی با محتوای کربن کم قرار می‌گیرد. در این فرایند، کربن فولاد با گاز واکنش داده و از آن خارج می‌شود.
در ادامه به بررسی نحوه کربن زدایی فولاد در هر یک از این روش‌ها می‌پردازیم:
• کربن زدایی در کوره
کربن زدایی در کوره، متداول‌ترین روش کربن زدایی فولاد است. در این روش، فولاد در کوره‌ای که حاوی گازی با محتوای کربن کم است، گرم می‌شود. گازهای مورد استفاده در کربن زدایی فولاد معمولاً شامل هیدروژن، نیتروژن، آرگون و اکسیژن هستند. میزان کربن زدایی فولاد در این روش به عوامل مختلفی مانند دمای کوره، زمان کربن زدایی و نوع گاز مورد استفاده بستگی دارد.
• کربن زدایی در محلول جامد
کربن زدایی در محلول جامد، روش دیگری برای کربن زدایی فولاد است. در این روش، فولاد در محلول جامدی که حاوی عناصری با تمایل به جذب کربن است، قرار می‌گیرد. عناصری که معمولاً برای کربن زدایی فولاد در محلول جامد استفاده می‌شوند، شامل سیلیسیم، آلومینیوم و منیزیم هستند. در این روش، کربن فولاد به عناصر موجود در محلول جامد منتقل شده و از آن خارج می‌شود.
• کربن زدایی در حین نورد
کربن زدایی در حین نورد، روشی برای کربن زدایی فولاد است که در حین فرآیند نورد انجام می‌شود. در این روش، فولاد در حین نورد شدن، در معرض گازی با محتوای کربن کم قرار می‌گیرد. این روش برای تولید فولادهای کم‌کربن با ضخامت کم، مانند ورق‌های فولادی، استفاده می‌شود.
عوامل موثر در کربن زدایی فولاد
عوامل مختلفی بر کربن زدایی فولاد تأثیر می‌گذارند. از جمله عوامل موثر در کربن زدایی فولاد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• درجه حرارت: دمای بالاتر باعث افزایش سرعت کربن زدایی می‌شود.
• زمان کربن زدایی: زمان بیشتر باعث افزایش میزان کربن زدایی می‌شود.
• نوع گاز مورد استفاده: نوع گاز مورد استفاده بر سرعت و میزان کربن زدایی تأثیر می‌گذارد.
• ترکیب شیمیایی فولاد: ترکیب شیمیایی فولاد بر سرعت و میزان کربن زدایی تأثیر می‌گذارد.
کلام پایانی
در پایان باید گفت که کربن زدایی فولاد یک فرایند مهم در صنعت فولادسازی است. این فرایند برای تولید فولادهای کم‌کربن یا بدون کربن، که دارای خواص خاصی هستند، ضروری است. حتما دقت داشته باشید که اگر قرار است فولاد کم کربن و یا بدون کربنی را خریداری کنید، حتما پروسه کربن زدایی از آن به دقت انجام شده باشد و مشکلی از این بابت نداشته باشید.
