فولاد کم کربن یا فولاد نرم چیست؟

فولاد کم کربن یا Low carbon steel که به نام Mild steel نیز شناخته می‌شوند آلیاژهایی پایه آهنی هستند که میزان بسیار کمی کربن در آن وجود دارد. کم بودن میزان کربن در ساختار فولاد نرم، ویژگی‌هایی را پدید آورده است که سبب کاربرد گسترده آن در صنایع مختلف شده است. در ادامه این مطلب ویژگی‌های این دسته از فولادها را بررسی می‌کنیم.

ترکیب شیمیایی فولاد نرم

گریدهای مختلف فولاد، شامل فولاد نرم، فولادهای ضد زنگ، فولاد ابزار، فولاد آلیاژی و … علاوه بر کربن، دارای عناصر آلیاژی‌ مختلفی در ساختار خود هستند. بخش اعظم یا پایه ترکیب شیمیایی فولاد کم کربن یا فولاد نرم، آهن است و میزان کربن در این فولادها در حدود 0.02 تا 0.25 درصد وزنی است. به غیر از کربن، میزان بسیار کمی منگنز در ساختار این فولادها وجود دارد. در صورتی که به عنوان مثال در گریدهای استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ، مقادیر بسیار زیادی کروم، نیکل و یا مولیبدن وجود دارد که سبب پدید آمدن ویژگی‌های بسیار خوبی نظیر مقاومت در برابر خوردگی آن‌ها می‌شود.

به عنوان نمونه‌ای از فولاد کم کربن می‌توان آلیاژ AISI 1018 که با نام C15 نیز شناخته می‌شود را نام برد. این آلیاژ در حدود 0.1 تا 0.2 درصد وزنی در ساختار خود کربن دارد و مقدار منگنز در ساختار این فولاد حدود 0.6 تا 0.9 درصد است.

ویژگی‌های فولاد نرم

مهم‌ترین ویژگی فولاد کم کربن را می‌توان پایین بودن استحکام و سختی آن دانست. به همین دلیل نیز به آن فولاد نرم نیز گفته می‌شود. این آلیاژها مقاومت در برابر خوردگی بسیار ضعیفی دارند و در مجاورت هوا و یا رطوبت دچار زنگ زدگی می‌شوند. فولاد نرم قابلیت جوشکاری و شکل پذیری خوبی دارد. قابلیت جوشکاری در این آلیاژها به دلیل کم بودن محتوای کربن و پایین بودن میزان سختی و عدم ایجاد ترک در خط جوش، بسیار مطلوب است. برای جوشکاری فولاد نرم می‌توان از فیلر‌های ER70S-6 و ER70S-3 استفاده کرد.

فولاد نرم قابلیت شکل پذیری خوبی دارد و می‌توان آن را تحت نیروی کمتری تغییرشکل داد. دلیل این شکل پذیری را نمی‌توان تنها به پایین بودن استحکام آن نسبت داد چرا که برای شکل پذیری موارد دیگری نیز، مانند ریزساختار متالورژیکی نیز تاثیر گذار است.

میزان استحکام فولاد نرم چقدر است؟

فولاد کم کربن استحکام بسیار پایینی دارد و نمی‌توان با انجام عملیات حرارتی، سختی و استحکام آن را افزایش داد. علت این امر نیز، کم بودن میزان کربن و سایر عناصری است که سبب سختی پذیری آن می‌شوند.

با افزایش مقدار کربن در ساختار فولاد، استحکام آن افزایش پیدا می‌کند. علاوه بر این، افزایش میزان کربن، می‌تواند منجر به تشکیل فاز مارتنزیت در فولاد شود. فاز مارتنزیت دارای استحکام بسیار زیاد و شکل پذیری ضعیفی است. ریزساختار فولاد نرم، شامل فریت و پرلیت است و به همین دلیل نیز فولاد نرم استحکام بالایی ندارد. پُر استحکام‌ترین گرید فولاد نرم، گرید AISI 1020 یا همان C22 است که بیشترین مقدار کربن را در میان این گروه از آلیاژها دارد. از نقاط ضعف این آلیاژ می‌توان به شکل پذیری محدودتر آن اشاره کرد.

استانداردهای فولاد کم کربن

در سیستم AISI نامگذاری فولاد نرم با استفاده از یک کد 4 رقمی صورت می‌گیرد. دو رقم اول برای نامگذاری این فولادها 10 است و برای دو رقم بعدی نیز میزان تقریبی درصد کربن ساختار در نظر گرفته می‌شود. به دلیل اینکه میزان کربن در فولاد نرم کمتر از 0.2 است دو رقم آخر نام آن‌ها حداکثر 20 می‌باشد. برای مثال نیز می‌توان فولاد AISI 1010 را در نظر گرفت که میزان کربن در این فولاد بین 0.08 تا 0.13 درصد وزنی می‌باشد.

کاربرد فولاد نرم

این دسته از آلیاژها کاربردهای بسیار زیادی در صنعت دارند. از دلایل گستردگی کاربردهای فولاد نرم قیمت مناسب آن‌هاست. فولاد کم کربن به دلیل عدم استفاده از عناصر آلیاژی گران مانند کروم، نیکل، مولیبدن و … قیمت مناسبی دارد. در صنایع ساختمانی، صنایع حمل و نقل و بسیاری تجهیزات و ادوات صنعتی از فولاد نرم استفاده می‌شود. برخی از گریدها که استحکام بالاتری دارند برای استفاده در ساخت لوله و مخازن نیز استفاده می‌شوند.

تفاوت فولاد کم کربن با فولاد آلیاژی چیست؟

استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، قیمت، ویژگی‌های کاربردی و … مواردی از تفاوت‌های فولاد آلیاژی و فولاد کم کربن است. علت این تفاوت در ویژگی‌ها، میزان عناصر آلیاژی، نوع ریزساختار و میزان کربن در ساختار آن‌هاست. برای مثال وجود عنصر کروم در ساختار استنلس استیل، سبب مقاومت استیل در برابر خوردگی شود.

سخن آخر

فولاد نرم یا Mild steel فولادی با درصد بسیار کم از کربن می‌باشد که عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل و … را در ساختار خود ندارد و به همین دلیل قیمت مناسب‌تری نسبت به فولادهای آلیاژی و آلیاژهای استنلس استیل دارند. این فولادها دارای مقاومت در برابر خوردگی بسیار ضعیفی هستند. قابلیت شکل پذیری و جوشکاری فولاد نرم بسیار خوب است و می‌توان با روش‌های مختلف تولیدی و جوشکاری برای ساخت قطعات و ساخت و ساز از آن‌ها استفاده کرد.