فيريت (حديد ألفا، حديد دلتا، طري) |
| تصنيفاتالفولاذ |
فولاذ كربوني (≤2.1% كربون; سبيكة مخففة) |
| مواد حديدية أخرى |
حديد الزهر (>2.1% كربون) |
الصلب الكربوني أو الصلب الكربوني العادي هوسبيكة منالصلب العنصر السبائكي الأساسي بها هوالكربون. يُعرّفالمعهد الأمريكي للحديد والصلب (AISI) الصلب الكربوني على النحو التالي : «يعتبر الصلب صلباً كربونياً، عندما لا يكون مطلوباً حداً أدنى مضافاً إلى وزن سبيكة الصلب من أحد عناصرالكروم أوالكوبالت أوالنيوبيوم أوالموليبدينوم أوالنيكل أوالتيتانيوم أوالتنغستن أوالفاناديوم أوالزركونيوم أو أي عنصر آخر للحصول على خاصية مطلوبة في تلك السبيكة، وألا تتجاوز نسبةالنحاس 0.40 %، أو أيضاً لا يتجاوز محتوىالمنجنيز 1.65 %والسيليكون 0.60 %.»[1]
وأحياناً يوصف الصلب الكربوني بأنه أي صلب ليسصلباً لا يصدأ، وفي هذه الحالة يشملالصلب السبائكي.
كلما زادت نسبة الكربون في الصلب، أصبحأصلدوأقوى بعدمعالجته حرارياً، ولكن هذا أيضا يجعله أقلليونة. وبدون استخدام المعالجة الحرارية، فإنه كلما ارتفع محتوى الكربون، قلتقابلية السبيكة للحام. وفي الصلب الكربوني، كلما زادت نسبة الكربون، قلت درجة انصهاره.[2] ويذكر أن 85 % من كل الصلب المستخدم فيالولايات المتحدة الأمريكية هو من الصلب الكربوني.[1]
ينقسم الصلب الكربوني إلى أربع فئات رئيسية طبقاً لنسبة الكربون، كالآتي :
الصلب المعتدل (بالإنجليزية:Mild steel) هو أكثر أنواع الصلب الكربوني انتشاراً لأن سعره منخفض نسبياً، في الوقت الذي يوفر خصائص ميكانيكية مقبولة للعديد من التطبيقات. الصلب منخفض الكربون (بالإنجليزية:low carbon steel) يحتوي على حوالي 0.05-0.15 % كربون[3] أما الصلب معتدل الكربوني يحتوي على حوالي 0.16-0.29 % كربون،[1] ولذلك فهو ليسهش ولامرن. للصلب معتدل الكربون إجهاد شد منخفض نسبياً، ولكنه رخيص ويسهل تشكيله، ويمكن زيادةتقسية سطحةبالكربنة.[4]
يستخدم الصلب معتدل الكربون غالباً، عندما تكون هناك حاجة لكميات كبيرة من الصلب، على سبيل المثالصلب الإنشاءات. كثافة الصلب معتدل الكربون حوالي 7.85 جم/سم3[5]إجهاد خضوعه 210جيجاباسكال.[6]
يحتوي على 0.30-0.59 % كربون.[1] مرونته وقوته معتدلين ومقاومته للبلي جيدة. يستخدم للقطع الكبيرة، والمطروقات ومكونات السيارات.[7]
يحتوي على 0.60-0.99 % كربون.[1] وهو قوي جداً، ويستخدم في صناعةاليايات والأسلاك التي تتعرض لقوى الشد العالية.[8]
يحتوي تقريباً على 1.2-2 % كربون.[1] وهو صلب له صلادة كبيرة، ويستخدم بعض الصناعات الخاصة مثل السكاكين والمحاور. وتعتبر سبائك الحديد التي تحتوي على كربون أكثر من 2 %، سبائكحديد زهر.
الغرض من المعالجة الحرارية للصلب الكربوني هو تغيير الخصائص الميكانيكية للصلب، وخاصة الليونة والصلادة ومقاومة الخضوع أو مقاومة الصدمات، لكن تأثيرها على الموصلية الكهربائية والحرارية محدود. الصلب لديها قابلية أعلى لإذابة الكربون في طورالأوستنيت، وبالتالي كل المعالجات الحرارية ماعدا تكوير السمنتيت (بالإنجليزية:spheroidizing) والتخمير دون الحرج، تبدأ بتسخين الصلب إلى طور الأوستنيت. المعدل الذي يتم تبريد الصلب فيه من خلال تفاعلالأيوتيكتويد، يؤثر على المعدل يغادر فيه الكربون الأوستنيت. وبصفة عامة، عند تبريد السريع للأوستنيت ستكونالبنية المجهرية المتكوّنة هي حبيباتالبرليت الصغيرة الحجم (حتى يصل إلى درجة الحرارة الحرجة التي يتكون عندهاالمارتنسيت)، والتبريد ببطء سيعطي حبيبات البرليت الكبيرة الحجم. عند تبريد الصلب الذي يحتوي على كربون أقل من 0.77 %، ستكون البنية المجهرية لحبيبات الصلب من البرليت مع وجودالفيريت على حدود الحبيبات. أما إذا زاد 0.77 % كربون، ستكون البنية المجهرية لحبيبات الصلب من البرليت مع وجودالسمنتيت على حدود الحبيبات.
هناك عدة أنواع للمعالجات الحرارة الممكنة في الصلب الكربوني، ومنها :
تزيد عمليات التقسية السطحية من صلادة الغلاف الخارجي للجسم فقط، مكونةً طبقة خارجية صلدة ومقاومة للبلي، بينما يكون قلب المعدن مرن وله قابلية لامتصاص الصدمات. الصلب الكربونيقابليته التصلد ضعيفة؛ لذا فإن القطع الكبيرة لا يمكن تقسيتها. أما الصلب السبائكي فقابليته للتصلد أفضل، لذا لا حاجة لتقسيته سطحياً.
ضبط استنادي: وطنية |
|---|
