فولاد ابزار کربنی چیست؟
دسته‌بندی فولاد بر مبنای موارد گوناگونی صورت می‌گیرد، یکی از مهم‌ترین دسته بندی‌ها بر اساس عناصر آلیاژی موجود در فولاد است که دو گروه ساده کربنی و آلیاژی را شامل می‌شود. فولادهای کربنی بیشترین حجم تولید قطعات ریختگی فولادی را به خود اختصاص می‌دهند و متشکل از عناصری چون کربن، منگنز، سیلسیم، فسفر و گوگرد می‌باشند در این بین کربن بیشترین تاثیر را در بهبود خواص مکانیکی قطعات تولیدی برعهده دارد. فولادهای ساده کربنی نیز بر اساس درصد کربن به سه گروه کم کربن (حداکثر ۰.۲۵ کربن)، کربن متوسط (حداکثر۰.۲۵-۰.۵۰ کربن) و پرکربن(بیش از۰.۵۵ کربن) تقسیم می‌گردند.
طبق دسته بندی موسسه آهن و فولاد آمریکا، فولاد براساس ترکیبات شیمیایی به چهار گروه تقسیم می شود. هر دسته دارای انواع مختلفی از فولاد است که خواص فیزیکی، شیمیایی و زیست محیطی خود را دارد. مقدار کربن و آلیاژهای اضافی، خواص هر درجه را تعیین می کند. طبق استاندارد این موسسه، فولاد می ‌تواند بر اساس ترکیبات شیمیایی به چهار گروه اساسی دسته ‌بندی شود:
فولاد کربن دار.
فولاد آلیاژی.
فولاد ضدزنگ.
فولاد ابزار.
در میان گریدهای فوق، فولاد کربنی یکی از شناخته ترین هاست که از آن برای ساخت ابزارهای دستی و ماشینی استفاده می شود. مقاومت به سایش، سختی و توانایی حفظ شکل در دماهای بالا از مهمترین ویژگی های این فولادها به شمار می آید. فولاد ابزار کربنی گروهی از این نوع فولاد است که به دلیل داشتن درصد بالای کربن و درصد پائین عناصر آلیاژی و همچنین عدم استفاده در صنایعی که نیاز به دمای کاری بالا دارند، برای ساخت قطعات و ابزارهای متنوع در صنایع مختلف استفاده می شود.
از برخی خواص فولادهای ابزار کربنی می توان به مقاوم بودن در برابر سایش، سختی مقاوم بودن نسبت به تغییرشکل و دفورمه شدن و همچنین، قابلیت حفظ لبه برش دهنده در دماهای بسیار بالا اشاره کرد که از آن برای شکل دهی به سایر مواد استفاده می شود. در فولادهای کربنی علاوه بر کربن، عناصر دیگری مانند سیلیسیوم، گوگرد و منگنز نیز به میزان کم وجود دارد. جهت به دست آوردن خواص مطلوب تر و بهتر، عناصر دیگری مانند کرم، نیکل، تنگستن، تیتانیوم، وانادیوم و مولیبدن به فولادها افزوده می شوند.
ویژگی فولاد ابزار کربنی
با توجه به اینکه فولاد ابزار کربنی درصد بالایی کربن دارند، از سختی بالاتری نسبت به فولادهای سردکار و گرمکار برخوردار هستند؛ اما برخلاف فولاد گرمکار دمای کاری آنها بسیار پایین¬تر است و در صورتی که در دمای کاری بیشتر از ۱۵۰ درجه سانتیگراد قرار بگیرد خواص خود را از دست می دهد.
مقاومت به اصطکاک از دیگر خصوصیات مثبت فولاد ابزار کربنی است. ماشین کاری در فولاد ابزار کربنی بسیار وابسته به میزان درصد عنصر کربن آن است؛ هر چه میزان کربن بیشتر باشد ماشین کاری خیلی سخت می شود و هرچه میزان آن کمتر باشد ماشین کاری آن بهبود پیدا خواهد کرد.
یکی از نکات منفی فولاد ابزار کربنی احتمال شکسته شدن و ترک برداشتن آن است که در بعضی از فولادهای این گروه با افزایش عناصر آلیاژی نظیر مولیبدن، منگنز، سیلیسیوم و وانادیوم تا حدودی این مشکل را برطرف کرده اند.
از دیگر خواص منفی فولاد ابزار کربنی می توان به دمای کاری پائین حداکثر تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد اشاره کرد. علاوه بر آن ماشین کاری ضعیف به دلیل وجود درصد بالای کربن (هرچقدر عنصر کربن کمتر باشد ماشین کاری بهبود می یابد) را می توان نام برد.

با توجه به اینکه فولاد ابزار کربنی درصد بالایی کربن دارند، از سختی بالاتری نسبت به فولادهای سردکار و گرمکار برخوردار هستند؛ اما برخلاف فولاد گرمکار دمای کاری آنها بسیار پایین¬تر است و در صورتی که در دمای کاری بیشتر از ۱۵۰ درجه سانتیگراد قرار بگیرد خواص خود را از دست می دهد.
مقاومت به اصطکاک از دیگر خصوصیات مثبت فولاد ابزار کربنی است. ماشین کاری در فولاد ابزار کربنی بسیار وابسته به میزان درصد عنصر کربن آن است؛ هر چه میزان کربن بیشتر باشد ماشین کاری خیلی سخت می شود و هرچه میزان آن کمتر باشد ماشین کاری آن بهبود پیدا خواهد کرد.
یکی از نکات منفی فولاد ابزار کربنی احتمال شکسته شدن و ترک برداشتن آن است که در بعضی از فولادهای این گروه با افزایش عناصر آلیاژی نظیر مولیبدن، منگنز، سیلیسیوم و وانادیوم تا حدودی این مشکل را برطرف کرده اند.
از دیگر خواص منفی فولاد ابزار کربنی می توان به دمای کاری پائین حداکثر تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد اشاره کرد. علاوه بر آن ماشین کاری ضعیف به دلیل وجود درصد بالای کربن (هرچقدر عنصر کربن کمتر باشد ماشین کاری بهبود می یابد) را می توان نام برد.
کاربرد فولاد ابزار کربنی
فولادهای ابزار کربنی را به دلیل داشتن درصد بالایی از کربن و درصد پایینی از عناصر آلیاژی می توان در ساخت قطعات و ابزارهای متنوعی در صنایع استفاده نمود. هرکدام از فولادهای ابزار کربنی متناسب با میزان کربن موجود در آنها در قسمت‌های مختلفی از صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند، به عنوان مثال فولاد ابزاری کم کربن در ساخت قطعات مهندسی، فولاد ابزار کربن متوسط جهت ساخت قطعات در صنایع راه آهن، ماشین آلات، صنایع حمل و نقل و فولاد ابزار پرکربن در ساخت قطعاتی چون غلتک که نیاز به مقاومت به سایش بالا دارند، به کار گرفته می‌شوند.
البته لازم به ذکر است که ابزار کربنی‌ها کاربرد گسترده‌تری داشته و علاوه بر موارد فوق در ساخت قطعاتی چون ابزار دستی، ابزار آلات کشاورزی، آچار، پیچ و مهره، چکش، قالب برش و سایر ابزارآلات کاربرد دارد.