امروزه، ورق‌های فولادی دارای تنوع بسیار بالایی هستند، به طوری که بازار را اشباع کرده‌اند. ورق کربن استیل و استنلس استیل از معروف‌ترین ورق‌های فولادی موجود در بازار هستند. این دو ورق کاربردهای متعددی در زمینه صنایع تجاری دارند. ورق کربن استیل، از جنس فولاد است که از ترکیب آهن و کربن تشکیل شده و دارای استحکام بالایی است. قابلیت شکل‌دهی بالای این ورق منجر به استفاده گسترده آن در صنایع خودروسازی، ساختمان‌سازی و تولید لوله شده است.
فولاد کربنی چیست؟
ورق‌های کربن استیل از فولاد کربنی تولید می‌شوند. جهت شناخت بهتر ورق کربن استیل ضروری است که بدانیم فولاد کربنی چیست؟ به طور کلی فولاد کربنی (Carbon Steel)، شامل طیف وسیعی از فولادهایی است که کربن، عنصر اصلی آلیاژ آن‌هاست. درصد کربن موجود در فولاد کربنی می‌تواند بین محدوده‌ی 0.05 تا 2.1 متغیر باشد و این تغییرات تأثیر زیادی بر ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی آن دارد. عموماً، افزایش مقدار کربن سبب افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش میشود، ولی قابلیت جوشکاری آن را کاهش می‌دهد.
بسیاری از فولادها حداقل مقدار کمی کربن دارند، اما انواع فولاد کربنی معمولاً طبق محتوا و میزان کربن آن دسته‌بندی میشود. فولاد کربنی که به فولاد ساختمانی نیز معروف است، بخش اعظمی از فولاد تولیدی کارخانه‌های فولاد را تشکیل می‌دهد. فولاد ساختمانی می‌تواند برای ساخت و ساز عمرانی و مکانیکی استفاده شود. به لحاظ تاریخی، 90 درصد از تولید جهانی به فولادهای کربنی و 10 درصد باقی مانده، به فولادهای آلیاژی اختصاص دارد.
ورق کربن استیل چیست؟
ورق کربن استیل، یک نوع ورق فلزی است که با کمک فرآیند ترمومکانیکی تولید میشود، در این فرآیند فولاد را تحت حرارت تغییر شکل میدهند. این ورق عموماً دارای درصد کربن پایینی است و از نظر وزنی در سطح متوسط قرار دارد. ساختار ریزدانه آن موجب شده که ورق کربن استیل دارای خواص مکانیکی عالی، شکل‌پذیری مناسب و قابلیت جوش‌پذیری خوبی باشد. با افزودن میکروآلیاژها و استفاده از فرآیندهای مناسب، می‌توان به فولادهایی با مقاومت و چقرمگی بسیار بالا دست یافت.
معرفی انواع ورق کربن استیل
ورق‌های کربن استیل از نظر میزان کربن موجود در ترکیب خود به سه دسته؛ کم کربن، کربن متوسط و پرکربن تقسیم می‌شوند. هر یک از انواع این ورق‌ها خصوصیات و کاربردهای خاص خود را دارند.
| نوع ورق کربن استیل | ترکیب کربن |
| ورق کم کربن | 0.05-0.25% |
| ورق کربن متوسط | 0.26-0.60% |
| ورق پر کربن | 0.61-1.50% |
ورق کم کربن
به طور کلی ورق‌های کم کربن (Low Carbon Steel Sheet) دارای مقادیر کمتر از 0.25 درصد کربن هستند؛ به همین دلیل قابلیت شکل پذیری، انعطاف‌پذیری و جوش پذیری بالایی دارند. این ورق‌ها به طور گسترده در صنعت ساخت و ساز، تولید محصولات خانگی، ساخت سازه‌های سبک، لوله‌ها و اتصالات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
از مزایای این ورق‌ها می‌توان به خاصیت جوش پذیری، انعطاف‌پذیری بالا و قیمت مناسب اشاره کرد. ورق‌های کم کربن به راحتی جوش داده می‌شوند و می‌توانند در فرآیندهای ساخت و ساز به کار روند. این ورق‌ها به راحتی می‌توانند به اشکال مختلف شکل بگیرند که این امر باعث میشود تا در ساخت اجزای مختلف مناسب باشند. همچنین قیمت ورق‌های کم کربن معمولاً کمتر از سایر انواع ورق‌های کربن استیل است.
ورق کربن متوسط
ورق کربن متوسط دارای میزان کربنی در محدوده‌ی بین ورق کم کربن و ورق پرکربن است. این ورق‌ها دارای استحکام و سختی بیشتری در مقایسه با فولاد کم کربن و در عین حال دارای انعطاف پذیری بالاتر از ورق فولاد پر کربن هستند. ورق کربن متوسط دارای سایر آلیاژها مانند منگنز نیز بوده که این امر موجب میشود خواص آن تحت تأثیر قرار گیرد.
ورق کربن متوسط (Medium Carbon Steel Sheet) حاوی کربن به میزان 0.26 تا 0.60 درصد است. خصوصیات این ورق‌های شالوده‌ای از خصوصیات ورق کم کربن و پر کربن است؛ بنابراین، این ورق‌ها علاوه‌بر‌این که استحکام بالایی دارند، دارای قابلیت شکل پذیری مناسب نیز هستند. ورق‌های کربن متوسط در مقابل بارهای سنگین مقاومت بیشتری از خود نشان میدهند و می‌توانند در صنعت خودروسازی کاربردهای متعددی داشته باشند.
ورق پر کربن
عموما ورق‌های پر کربن (High Carbon Steel) حاوی 0.61 تا 1.5 درصد کربن هستند. سختی و مقاومت این ورق‌ها بسیار بالا است، به همین خاطر برای ساخت ابزارآلات، چاقوها و قطعاتی که نیاز به استحکام و مقاومت در برابر ساییدگی دارند، استفاده می‌شوند. ورق‌های پر کربن در مقایسه با نوع کم کربن و کربن متوسط قابلیت شکل پذیری کمتری دارند، پس برای تولید قطعات پیچیده کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع ورق‌های کربن استیل در بازار از لحاظ رنگ نیز قابل تقسیم هستند:
- ورق‌های دودی
- ورق‌های آبی کاربنی
- ورق‌های نقره‌ای
- ورق‌های طلایی
- ورق‌های آبی معمولی
همچنین ورق‌های استیل کربنی به صورت طرح دار در بازار موجود هستند و برای افزایش زیبایی محیط مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تفاوت کربن استیل با استنلس استیل
مهم‌‌ترین تفاوت کربن استیل با استنلس استیل، مقاومت در برابر خوردگی است. وجود عنصر کروم، عامل اصلی در به وجود آمدن این تفاوت است. ورق استنلس استیل، حاوی کروم بوده و این امر سبب شده این ورق در مقابل زنگ‌زدگی و خوردگی مقاومت بسیار بالایی از خود نشان دهد. زمانی که سطح استنلس استیل در مجاورت هوا قرار می‌گیرد، برای جلوگیری از خوردگی یک لایه اکسید کروم تشکیل میشود؛ به همین دلیل، این نوع ورق‌ها در محیط‌های با رطوبت بالا و خورنده، از جمله صنایع غذایی و دارویی، کاربرد زیادی دارند.
مقدار کروم در کربن استیل برای ایجاد این لایه کافی نیست، بنابراین برای انواع خوردگی و زنگ زدگی مستعد است. چنان‌چه مقدار کروم موجود در آلیاژ کمتر از 10.5% باشد آلیاژ در گروه کربن استیل و اگر کروم بیشتر از 10.5% باشد فولاد از نوع استنلس استیل به شمار می‌رود.
تفاوت کربن استیل با استنلس استیل از نظر خواص فیزیکی
خواص فیزیکی کربن استیل و استنلس استیل با یکدیگر متفاوت است. چگالی متوسط کربن استیل حدود ۷۸۵۰ کیلومتر مکعب و استنلس استیل حدود ۷۹۵۰ کیلومتر مکعب است؛ بنابراین استنلس استیل کمی سنگین‌تر از فولاد کربنی است.
به طور کلی ضریب انبساط حرارتی خطی فولاد کربنی کمتر از استنلس استیل است. همچنین نقطه ذوب فولاد کربنی بیشتر از فولاد ضد زنگ است. فولادهای کم کربن نقطه ذوب حدود ۱۴۱۰ درجه سانتی گراد و فولادهای با کربن بالا نقطه ذوب ۱۴۲۵ تا ۱۵۴۰ دارند؛ اما نقطه ذوب فولاد ضد زنگ کمی پایین‌تر و در محدوده‌ی ۱۳۷۵ تا ۱۵۳۰ درجه سانتی‌گراد است.
تفاوت کربن استیل با استنلس استیل از نظر خواص مکانیکی
کربن استیل و استنلس استیل از لحاظ خواص مکانیکی نیز با یکدیگر تفاوت دارند. گریدهای استنلس استیل آستنیتی در مقایسه با کربن استیل بسیار منعطف‌تر هستند و خاصیت شکل پذیری بهتری دارند. از نظر تئوری با توجه به میزان کربن کمتر استنلس استیل انتظار می‌رود این ورق از نظر استحکام ضعیف‌تر باشد، اما با ظهور نوآوری‌ها، گریدهای جدید استنلس استیل تولید شدند که دارای خواص بسیار متفاوتی بودند.
تفاوت کربن استیل با استنلس استیل از نظر کیفیت سطحی و ظاهری
شکل ظاهری و کیفیت سطح استنلس استیل به نسب شکل و سطح کربن استیل بسیار جذاب‌تر است. وجود یک لایه کروم روی استنلس استیل باعث میشود ظاهر آن همیشه درخشنده، تمیز و بدون زنگ زدگی باشد، ولی کربن استیل برای داشتن این ظاهر و جلوگیری از زنگ زدگی و مخدوش شدن به طور دائمی نیازمند رنگ آمیزی است.
تفاوت کربن استیل با استنلس استیل از نظر قیمت
از اصلی‌ترین مواردی که برای مقایسه میان کربن استیل و استنلس استیل می‌توان بیان کرد، ملاحظات اقتصادی است. از آن‌جا که استنلس استیل آلیاژهای مخصوصی مثل کروم، نیکل و… دارد؛ به نسبت کرین استیل گران‌تر است. استنلس استیل با توجه به گرید و آلیاژهای تشکیل دهنده می‌تواند قیمت‌های مختلفی داشته باشد.
تفاوت کربن استیل با استنلس استیل از نظر قابلیت ماشینکاری و جوشکاری
استنلس استیل به نسبت کربن استیل سخت‌تر است. کربن استیل به راحتی ماشینکاری میشود و قابلیت جوشکاری مناسبی دارد، اما برای جوشکاری و ماشینکاری استنلس استیل نیازمند تکنیک‌های تخصصی‌تری هستیم.
کاربرد ورق کربن استیل
با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد ورق کربن استیل، این ورق در صنایع متعددی به کار می‌رود. مقاومت و استحکام بالای این ورق‌ها سبب شده، در ساخت سازه‌های فلزی مثل پل‌ها، ساختمان‌ها و سازه‌های بزرگ انتخاب مناسبی باشند. از طرفی مقاومت بالا در مقابل ضربه و فشار نیز استفاده از این ورق‌ها را در ساخت اسکلت‌های فلزی و همچنین قطعات مورد نیاز در ساخت‌وساز تبدیل به گزینه‌ای عالی می‌کند. علاوه بر این‌ها، ورق‌های کربن استیل به دلیل استحکام و قابلیت شکل‌دهی مناسب در صنعت خودروسازی جهت تولید بدنه خودروها، شاسی و قطعات اصلی خودرو مورد استفاده قرار می گیرند.
در حال حاضر، ورق‌های کربن استیل به اشکال مختلف در بازار وجود دارند، آن‌ها را می‌توان هم به صورت رول و هم به شکل شیت تهیه کرد. علاوه بر موارد ذکر شده از ورق کربن استیل در صنعت کشتی‌سازی، صنایع نفت و گاز، تولید لوله، ساخت تانکر، ساخت پل، سازه‌های دریایی و سد سازی نیز استفاده میشود.
برای ساخت سلاح نیز از کربن استیل استفاده میشود. به علت درجه سختی بالا، این ورق گزینه ای مناسب برای تولید چاقو، شمشیر و سلاح‌هایی است که نیاز به تیغه تیز، مقاوم و ضدزنگ دارند.
سخن پایانی
از کاربردی‌ترین ورق‌های موجود در صنایع مختلف می‌توان به ورق کربن استیل اشاره کرد. این ورق‌ها از فولاد کربنی تولید می‌شوند و دارای خصوصیات منحصربه‌فردی هستند. ورق‌های کربن استیل به دلیل انعطاف‌پذیری و استحکام بالا، گزینه‌ای مناسب برای ساخت قطعات و سازه‌های فلزی در پروژه‌های عمرانی و صنعتی به حساب می‌آیند.