کربن زدایی در فولاد چیست؟معایب و راه های جلوگیری
همانطورکه می‌دانید کربن عنصری است که باعث افزایش مقاومت و استحکام در آهن می‌شود. زمانی که کربن با آهن ترکیب می‌شود ماده‌ی مستحکم‌تری ایجاد می‌کند به نام فولاد، کم شدن این عنصر باعث انعطاف پذیری بیشتر در ساختار‌های مکانیکی آلیاژها بخصوص فولاد می‌شود. در کارخانه‌ها گاها برای ایجاد آلیاژی جدید، فولاد را به دمای بالاتر از ۷۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسانند که این امر باعث فرآیندی منفی به نام کربن زدایی در فولاد می‌شود. که در ادامه با ابعاد مختلفی از این فرآیند آشنا خواهیم شد:
آنچه در این مقاله میخوانید
کربن زدایی در فولاد چیست؟
همانطور که پیش‌تر گفته شد، برای تولید آلیاژ‌های فولادی، کارخانه‌ها مجبورند که فولاد را گاها تا بیشتر از دمای تبلور برسانند که این امر باعث از دست رفتن کربن روی سطح فولاد شده که به این فرآیند کربن زدایی گفته می‌شود. دلیل اصلی از دست رفتن کربن، واکنش آن با گازهای هیدروژن و اکسیژن موجود در اطراف آن است. باید توجه داشت که عنصر کربن در فولاد بسیار پر اهمیت است چرا که مقاومت کششی فولاد و استحکام آن بستگی به کربن موجود در آن دارد.
چگونه می‌توان مانع کربن زدایی شد؟
از آن جایی که کربن زدایی اجتناب ناپذیر است، روش‌هایی برای جلوگیری از آن وجود دارد که در ادامه به دو مورد از آن اشاره می‌کنیم:
-
جلوگیری از رسیدن فولاد به دمای بیش از ۷۰۰ درجه‌ی سانتیگراد
گاها می‌توان برای رسیدن به آلیاژهایی از فولاد، آن را تا دمای بیش از تبلور بالا نبرد و این امر باید به صورت دقیق و کنترل شده انجام شود.
-
بکارگیری گازهای آرگون و نیتروژن
همانطور که می‌دانید برای رسیدن به آلیاژهایی از فولاد، تبلور مجدد آن و رساندن آن به دمای بالاتر از ۷۰۰ درجه‌ی سانتیگراد امری اجتناب ناپذیر است. برای جلوگیری از کربن زدایی فولاد، سطح فولادی را در محاصره‌ی نیتروژن و آرگون قرار می‌دهند تا از واکنش سطح آن با اکسیژن و هیدروژن جلوگیری نمایند.
چگونه می‌توان کربن زدایی را از بین برد؟
به علت گران بودن گازهای نیتروژن و آرگون، همچنین هزینه بر بودن فرآیند‌های جلوگیری از کربن زدایی این فرآیند امری است که در اکثر مواقع اتفاق می‌افتد. اما با بکارگیری دو روش معمول زیر می‌توان اثر منفی کربن‌زدایی محصول فولادی را از بین برد.
-
روش ماشین‌کاری و سنگ زنی
از آن جایی که کربن زدایی در سطح محصولات فولادی رخ می‌دهد، با برداشتن لایه‌ایی از محصول با روش‌های فرز‌کاری یا سنگ‌زنی می‌توان بخش کربن زدایی شده را حذف نمود.
-
اضافه نمودن هیدروکربن‌ها به محصول فولادی
برای بازگرداندن کربن از دست‌رفته، آلیاژ فولادی را به مرحله‌ی تبلور مجدد رسانده سپس برای بازگرداندن کربن از دست رفته، آن را در معرض هیدرو کربن‌ها قرار می‌دهند.
با چه روش‌هایی کربن زدایی تشخیص داده می‌شود؟
- اندازه‌گیری میزان سختی فولاد و مقاومت آن قبل و بعداز تبلور مجدد، که با کاهش میزان مقاومت آن بعد از عملیات تبلور به این نتیجه می‌رسیم که کربن زدایی اتفاق افتاده است.
- جداسازی قسمتی از فولاد که تحت تأثیر تبلور مجدد قرار گرفته است و مشاهده‌ی میزان مولکول‌های کربن در فولاد بوسیله‌ی میکروسکوپ. در این روش میزان کربن زدایی به صورت دقیق‌تری بررسی و تشخیص داده می‌شود.
چرا کربن زدایی گاها تحت کنترل انجام می‌شود؟
در برخی موارد برای تولید محصولات فولادی و رسیدن به آلیاژی خاص نیاز به کاهش کربن از فولاد است. که این امر تحت کنترل و دقت انجام می‌پذیرد. برخی محصولات فولادی نیاز است که انعطاف پذیرتر، چکش خوارتر و جوش پذیرتر باشند. همچنین برای اینکه بتوان خاصیت استحکام و مقاومت کششی فولاد را نیز حفظ کرد، به فولاد کربن‌زدایی شده منیزیم و نیکل اضافه می‌کنند.
معایب کربن زدایی کنترل نشده
اگر فرآیند کربن زدایی به صورت کنترل شده انجام نشود تأثیرمنفی بر خاصیت و ویژگی‌های مکانیکی فولاد می‌گذارد. از آن جایی که فولاد کربن زدایی شده، سطح کیفی پایینی دارد، چنانچه در پروژه‌‌های متفاوت از آن بهره‌گیری شود، می‌تواند همراه با خسارتی باشد. با توجه به اینکه با کربن زدایی میزان مقاومت فولاد کاهش می‌یابد در مصارفی که نیازمند به مقاومت و استحکام بالا است، نمی‌توان از فولاد کربن زدایی شده استفاده نمود.
