فولاد ابزار کربنی (Carbon Tool Steel)نوعی فولاد است که عنصر کربن آن نسبت به سایر عناصر، درصد و مقدار بالایی دارد. به طوری که درصد وزنی کربن این فولاد بین 0.05 تا 2.1 درصد است. از آنجایی که درصد کربن موجود در فولاد میزان استحکام، سختی، میزان شکلپذیری و چکشخواری و مقاومت سایشی آن را تعیین میکند، طیف وسیعی از فولاد ابزار کربنی در بازار موجود است که در صنایع متعددی از جمله ساخت قطعات ماشین آلات سنگین، ابزارآلات برشی و ... مورد استفاده قرار میگیرد.
استاندارد تولید فولاد ابزار کربنی
استاندارد تولید مجموعهای از مشخصات فنی است که برای تولید، آزمایش و نامگذاری فولاد به کار میرود. استانداردهایی که برای تولید فولاد ابزار کربنی به کار میرود علاوهبر تعیین کیفیت، بر قیمت فولاد ابزار کربنی وسایر مشخصات فنی آن اثرگذار است. استانداردهی تولید فولاد کربنی موارد زیر را شامل میشود:
- استاندارد ملی 3132
- استانداردASTM آمریکا
- استاندارد AISI ریختهگران آمریکا
- استاندارد UNS
- استاندارد DIN آلمان
- استاندارد BS بریتانیا
معرفی انواع فولاد ابزار کربنی
همانطور که اشاره شد با توجه به درصد وزنی کربن موجود در فولاد، انواع مختلفی از فولاد ابزار کربنی تولید میشود که عمدتا به فولاد کم کربن، فولاد کربن متوسط و فولاد با کربن بالا دستهبندی میگردد. هر یک از این فولادهای کربنی دارای ویژگیها خواص و کاربردهای منحصر به فردی است که در ادامه به تشریح بیشتر هر یک پرداخته میشود.
- فولاد کم کربن/فولاد نرم: طیف وسیعی از فولادهای کربنی، در دسته فولاد نرم قرار میگیرد و در اشکال متنوعی عرضه و استفاده میشود. درصد کربنی که در این دسته از فولادها وجود دارد بین 0.3 تا 0.4 درصد برآورد شده است. پایین بودن میزان کربن فولاد، آن را به فولاد نرم تبدیل کرده است.
- فولاد کربن متوسط: فولاد کربن متوسط که میزان کربن آن بین 0.6 تا 0.31 درصد متغیر است نسبت به فولاد نرم، محکمتر بوده و قابلیت شکلدهی، جوشکاری و برش آن دشوارتر و کمتر میشود. عملیات حرارتی مانند سختکاری و تمپر کردن معمولا روی فولاد ابزار کربنی متوسط اجرا میشود. گفتنی است فولاد کربن متوسط بین 0.6 تا 1.65 درصد نیز منگنز دارد.
- فولاد پرکربن: فولاد ابزار کربنی دارای کربنی بین 0.61 تا 2.1 درصد است به همین دلیل جوشکاری، برشکاری و خمکاری آن بسیار دشوار بوده و احتمال شکنندگی فولاد پرکربن بالاست.
گریدهای اصلی فولاد ابزار کربنی
گریدهای مختلفی از فولاد ابزار کربنی وجود دارد که میزان کربن آنها بیش از 0.8 درصد است از جمله معرئفترین گریدهای فولاد ابزار کربنی میتوان به گریدهای 1525، 1545، 1645، 1730، 1740، 1830 اشاره کرد. در ادامه به بررسی ویژگیهای هر یک پرداخته میشود.
- فولاد ابزار کربنی 1.1525: این فولاد که با نام فولاد C80W1 نیز شناخته میشود ترکیبات شیمیایی آن شامل کربن، سیلیکون، منگنز، گوگرد و فسفر است از همین رو دارای قابلیت ماشین کاری و چقرمگی، مقاومت سایشی پایین، و سختیپذیری کمی است. از این گریدها که قیمت پایینتری نسبت به انواع دیگر آن دارد برای ساختانواع پیچ و مهره، چکش، سندان و ... استفاده میشود.
- فولاد ابزار کربنی 1.1545: عناصر تشکیل دهنده فولاد 1.1545 دارای کربن، سیلیکون و منگنز با درصدها متعدد است که موجب ایجاد قابلیتهایی نظیر ماشین کاری خوب، چقرمگی و سختیپذیری پایین است، با توجه به این ویژگیهای میتوان گفت، مهمترین کاربردهای این گرید شامل ساخت ابزار آلات برشی، ابزار آلات کشاورزی، قالب سازی و ... است.
- فولاد ابزار کربنی 1.1645: فولاد 1645 که با نام دیگر C105W2 و T10، نیز شناخته میشود، دارای کربن، سیلیسیم، منگنز و درصد کمی فسفر و گوگرد است. از مشخصات این محصول میتوان به قابلیت ماشینکاری، مقاومت به شوک حرارتی، مقاومت سایشی متوسط و سختیپذیری پایین اشاره کرد. از این فولاد کربنی عمدتا برای تولید انواع ابزار آلات سنگتراش، ابزارهای کار با چوب، قالبهای پانچ ئ ابزارهای برشی استفاده میشود.
- فولاد ابزار کربنی 1.1730: این نوع فولاد که عمدتا به فولاد ریختهگری معروف است دارای مغزی سفت و سطحی سخت است، از دیگر قابلیتهای این فولاد که با نام C45W نیز شناخته میشود میتوان مقامت سایشی پایین و مقابلیت ماشینکاری خوب را نام برد. رایجترین کاربردهای فولاد 1730 شامل ابزارهای برش مانند تبر، تیغههای برش، انواع چاقوها و ارهها، چکش، پیچگوشتی و ... است.
- فولاد ابزار کربنی 1.1740: این نوع فولاد کربنی که دارای کربن متوسط است با نام دیگر C60W نیز نیز شناخهت میشود، ویژگیهایی که برای این فولاد کربنی میتوان نام برد شامل مقاوومت سایشی پایین، قابلیت ماشین کاری و چقرمگی بالا و سختیگذیری کم است. از همین رو برای ساخت ابزارهایی نظیر شفت، قالبها، ابزارهای ضربه مانند چکش و سندان از فولاد کربنی 1740 استفاده میشود.
- فولاد ابزار کربنی 1.1830: این فولاد کربنی در بازار با نام C85W نیز شناخته میشود و دارای قالبیتهایی مانند مقاومت سایشی متوسط، قابلیت ماشینکاری بالا و سختیپذیری بالا است. رایجترین کاربردهایی که میتوان برای فولاد 1830 اشاره کرد شامل ابزارهایی مانند تیغههای برش، انواع میخها و پیچها، آچار و پیچگوشتی، ارههای دوار اشاره کرد.
کاربردهای رایج فولاد ابزار کاربنی
فولاد ابزار کربنی که در دسته پرکاربردترین فولادهای موجود در بازار به شمار میرود، در صنایع متعددی به اشکال مختلف مورد استفاده قرار میگیرد، البته نوع فولاد کربنی نقش مهمی در کاربرد آن ایفا میکند. در ادامه به برخی از مهمترین کاربردهای فولاد ابزار اشاره میشود:
- ساخت ابزار برشکاری و شکلدهی مانند انواع چاقوها، ارهها، تیغهها، قیچیها.
- استفاده در صنعت خودرو برای ساخت شفت، چرخ دنده، محور.
- استفاده در صنعت نفت و گاز برای تولید انواع مته و ابزارهای حفاری.
- ساخت بلرینگ و انواع فنر.
- ساخت انواع چاقوها و ظروف برش.
- ساخت میخ و پیچ، چکش.
- ابزار آلات کشاورزی، داس، اره، پیچ گوشتی، آچار.
نکات مهم درباره فولاد ابزار کربنی
با توجه به توضیحاتی که درباره فولاد ابزار کربنی، مشخصات و انواع رایج آن شرح داده شد، باید گفت اگر قصد خرید فلاد ابزار کربنی دارید باید نکاتی که در ادامه بیان میشود را با توجه به نوع پروژه و کاربرد فولاد مدنظر قرار دهید.
فولاد کربنی باید دارای قابلیتهایی نظیر عملیات حرارتپذیری، ماشینکاری، جوشکاری و مقاومت در برابر خوردگی باشد. از همین رو ضروری است هنگام خرید به درصد عناصر شیمیایی به ویژه درصد کربن موجود در آن دقت شود زیرا درصد کربن ملاکی برای تعیین خاصیت کششی، انعطافپذیری، درجه سختی و قدر آن است.
همچنین باید گفت فولادهایی با کربن کم در دسته فولادهای نرم و چکشخوار هستند و از استحکام کششی و سختی پایینی برخوردارند همچنین فولادهایی با کربن متوسط سختیپذیری بالایی داشته و قویتر از فولادهای کم کربن هستند و به همین میزان استحکام کششی و سختی بالاتری دارند. اما فولادهای پرکربن بسیار سخت و قوی هستند و استحکام کششی و سختی بسیار بالایی نسبت به سایر فولادهای کربنی دارند. دارند.