1. التركيب الكيميائي

المكونات الرئيسية للفولاذ الكربوني هي الحديد (Fe) والكربون (C)، مع محتوى منخفض من العناصر الأخرى. ويُصنّف الفولاذ الكربوني كما يلي:

النوع الكربون (C) المنغنيز (Mn) السيليكون (Si) الكبريت (S) الفوسفور (P)

منخفض الكربون 0.05%–0.25% 0.3%–0.6% ≤0.3% ≤0.05% ≤0.04%

متوسط الكربون 0.25%–0.60% 0.6%–1.0% ≤0.4% ≤0.04% ≤0.04%

عالي الكربون 0.60%–1.0% 0.3%–0.9% ≤0.4% ≤0.03% ≤0.03%

ملحوظات:

الكبريت (S) والفوسفور (P) عنصران شوائبان. يتطلب الفولاذ الكربوني عالي الجودة رقابة صارمة على محتواهما (مثلاً، الكبريت ≤ 0.03%، الفوسفور ≤ 0.03%).

يعمل المنجنيز (Mn) على تعزيز القوة والصلابة، حيث يتم تعديل محتواه وفقًا لمحتوى الكربون.

2. الخصائص الميكانيكية

ترتبط الخصائص الميكانيكية ارتباطًا وثيقًا بمحتوى الكربون وظروف المعالجة الحرارية:

المعلمة منخفضة الكربون (على سبيل المثال، Q235) متوسطة الكربون (على سبيل المثال، 45#) عالية الكربون (على سبيل المثال، T8)

قوة الشد 300-500 ميجا باسكال 500-800 ميجا باسكال 600-1000 ميجا باسكال

قوة الخضوع 200-300 ميجا باسكال 300-550 ميجا باسكال 400-800 ميجا باسكال

الاستطالة (%) 20%–35% 10%–20% 5%–15%

الصلابة (HB) 120–160 160–250 200–350

ملحوظات:

فولاذ منخفض الكربون: يتميز بمرونة عالية وقابلية لحام وتشكيل ممتازة، ولكنه أقل قوة. يُستخدم عادةً في المكونات الإنشائية (مثل المباني والجسور).

فولاذ متوسط الكربون: يُوفر أداءً متوازنًا بعد التبريد والتسخين. يُستخدم في الأجزاء الميكانيكية (التروس، الأعمدة).

فولاذ عالي الكربون: يتميز بصلابة عالية ومقاومة عالية للتآكل، ولكنه هش. يتطلب معالجة حرارية (مثل التلدين الكروي) لتحسين قابلية التشغيل. يُستخدم في الأدوات والزنبركات، إلخ.

3. التطبيقات النموذجية

صفائح الفولاذ منخفض الكربون: هياكل المباني، وألواح هياكل السيارات، وخطوط الأنابيب، والحاويات.

صفائح الفولاذ الكربوني المتوسط: المكونات الميكانيكية، قضبان التوصيل، التروس، البراغي عالية القوة.

صفائح الفولاذ عالي الكربون: أدوات القطع، والينابيع، والأجزاء المقاومة للتآكل، ومسارات السكك الحديدية.