Karbon İçeriği ve Çelik Özellikleri: Karbon Merdiveni

Hiçbir tek sayı size bir çelik hakkında karbon içeriğinden daha fazlasını söylemez. %0.05'ten %1.5'e merdiveni tırmanın ve sertlik, mukavemet ve ısıl işlem yanıtı yükselir — kaynaklanabilirlik ve süneklik düşerken. İşte karbon bandına göre harita.

Bir bakışta merdiven

Karbon bandı	Karakter	Tipik kullanımlar
Çok düşük — %0.10 altında	Yumuşak, aşırı şekillendirilebilir, önlemsiz kaynaklanır	Derin çekilmiş sac, şerit, tel, perçinler; arayer atomu içermeyen (IF) çelikler bu bandın en altında yer alır
Düşük — %0.10–0.25	Kaynaklanabilir yapısal iş atı: iyi süneklik, mütevazı mukavemet, sınırlı sertleşme yanıtı	Yapısal profiller ve levha (S235–S355 bölgesi), boru, genel imalat
Orta — %0.25–0.60	Su verme ve temperlemeye güçlü yanıt verir; makine bandı	Miller, dişliler, akslar: yaklaşık %0.45 ile C45/1045, yaklaşık %0.40 ile 4140
Yüksek — %0.60–1.00	Yaylar, aşınma parçaları ve kesici kenarlar; kaynak uzman prosedürü haline gelir	Yay çelikleri (kabaca %0.5–0.8), ray çelikleri, tel halat, bıçaklar
Çok yüksek — %1.00 üzerinde	Maksimum karbür hacmi ve su verilmiş halde sertlik; dikkatli temperleme olmadan kırılgan	Takım ve kalıp çelikleri (D2 kabaca %1.5 taşır), eğeler, yaklaşık %1.0 ile rulman bilezikleri

Karbon neyi kontrol eder

Sertlik tavanı. Karbon, bir çeliğin tamamen su verildiğinde ulaşabileceği maksimum sertliği belirler. İlişki önce diktir, sonra doygunluğa ulaşır: yaklaşık %0.20 karbonlu bir çelik en iyi ihtimalle kabaca 45 HRC'ye ulaşırken, yaklaşık %0.60 karbonlu bir çelik 60'ların ortası HRC'ye ulaşabilir. Kabaca %0.6–0.8'in ötesinde, ekstra karbon daha yüksek sertlikten ziyade aşınmaya dirençli karbürler ekler.

Sertleşme derinliği farklı bir sorudur. Bu sertliğin ne derine nüfuz ettiği — sertleşebilirlik — karbonla değil manganez, krom, molibden veya eser miktarda bor ile satın alınır. İkisini karıştırmak klasik bir spesifikasyon hatasıdır: yüksek karbonlu sade bir çelik, kalın bir kesitin yüzeyinin birkaç milimetre altında hâlâ yumuşayabilir.

Kaynaklanabilirlik ters yönde ilerler. Karbon yükseldikçe, ısıdan etkilenen bölge daha fazla sertleşir ve daha kolay çatlar. Endüstri bunu karbon eşdeğeri ile ifade eder, en yaygın olarak IIW formülü CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Düşük CE'li çelikler serbestçe kaynaklanır; CE kabaca 0.40–0.45'in üzerine çıktıkça ön ısıtma, kontrollü ısı girdisi ve düşük hidrojen uygulaması gerekli hale gelir — bu nedenle yapısal kaliteler karbonu düşük bandın içinde iyice sınırlar.

Tokluk ve süneklik merdivende istikrarlı şekilde azalır: belirli bir mukavemette uzama ve darbe enerjisi düşük karbon bantlarında en yüksektir ve yüksek karbonlu çelikler sertliklerini, temperlemenin sonra geri satın alması gereken kırılganlıkla kazanır.

Bir basamak seçmek

Çalışma kuralı, uygulamanın harcadığından daha fazla karbon satın almamaktır. Kaynaklı yapılar düşük kalır; boydan boya sertleştirilecek ve temperlenecek parçalar orta bantta yaşar; yalnızca aşınma veya kenar ömrüyle ödenen parçalar — yaylar, raylar, takımlar — yüksek basamakları ve imalat maliyetlerini haklı çıkarır. Kalite adları genellikle cevabı içine kaçırır: C45, 1045 veya S45C gibi adlandırmalarda sayı, nominal karbonun yüzde birler cinsinden değeridir.