Karbon çeliği, %0,02 ila %2,19 arasında karbon içeriğine sahip bir alaşımdır. Genellikle az miktarda silikon, manganez, kükürt ve fosfor içerir. Karbon çeliğindeki karbon içeriği ne kadar yüksek olursa, sertlik ve mukavemet o kadar artar, ancak plastisite o kadar düşer.
Karbon çeliğini sınıflandırmanın farklı yolları vardır. Karbon çeliğinin karbon içeriğine göre, üç kategoriye ayrılabilir: düşük karbonlu çelik, orta karbonlu çelik ve yüksek karbonlu çelik.
Düşük Karbonlu ÇelikDüşük karbonlu çelik, %0,25'ten az karbon içeriğine sahip karbon çeliğidir. Düşük mukavemeti, düşük sertliği ve yumuşaklığı nedeniyle aynı zamanda hafif çelik olarak da adlandırılır. Çoğu sıradan karbon yapısal çeliği ve bazı yüksek kaliteli karbon yapısal çeliği içerir. Çoğu, ısıl işlem görmeden mühendislik yapısal parçaları için kullanılır ve bazıları, karbürleme ve diğer ısıl işlemlerden sonra aşınma direnci gerektiren mekanik parçalar için kullanılır. Düşük karbonlu çeliğin tavlanmış yapısı ferrit ve az miktarda perlit'tir. Bu nedenle, iyi soğuk şekillendirilebilirliğe sahiptir ve bükme, damgalama ve diğer yöntemlerle soğuk şekillendirilebilir. Bu çelik, iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir. Düşük karbonlu çelik, düşük karbon içeriği nedeniyle çok düşük sertliğe veya işlenebilirliğe sahiptir. Söndürme ısıl işlemi, işlenebilirliğini artırabilir. Düşük karbonlu çelikler genellikle çelik levhalar, çelik şeritler ve çelik teller olarak yapılır. Ayrıca, çeşitli mukavemet gereksinimleri olan mekanik parçalar yapmak için de kullanılabilir. Dikkat edilmesi gereken bir şey, düşük karbonlu çeliğin genellikle kullanımdan önce ısıl işlem görmemesidir.
Orta karbonlu çelik, %0,25 ila %0,60 karbon içeriğine sahip karbon çeliğidir. Orta karbonlu çelik, ürün kalitesine göre sıradan karbon yapısal çeliği ve yüksek kaliteli karbon yapısal çeliği olarak ikiye ayrılır. İyi sıcak işleme ve kesme özelliklerine sahiptirler, ancak kaynak özellikleri biraz zayıftır. Orta karbonlu çelik, düşük karbonlu çeliğe göre daha yüksek mukavemet ve sertliğe sahiptir, ancak plastisitesi ve tokluğu nispeten düşüktür. Bu tür çelik, doğrudan sıcak haddelenmiş veya soğuk çekilmiş çelik olarak kullanılabilir veya özelliklerini optimize etmek için ısıl işlemden sonra kullanılabilir. Orta karbonlu çelik genellikle çelik levhalar, çelik yarı mamuller, çelik kütükler ve çelik çubuklar içerir. Orta karbonlu çelikler genellikle söndürülür ve temperlenir ve iyi kapsamlı mekanik özelliklere sahiptir. Bu nedenle, orta mukavemet seviyelerinde çeşitli kullanımları vardır, orta karbonlu çelik en yaygın kullanılanıdır. Yapı malzemesi olarak kullanılmasının yanı sıra, çeşitli mekanik parçaların imalatında da yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yüksek karbonlu çelik genellikle takım çeliği olarak adlandırılır ve karbon içeriği %0,60 - %1,70 arasındadır. Olağanüstü sertliği ve mukavemeti nedeniyle, yüksek karbonlu çelik genellikle çekiçler ve levye çubukları gibi aletlerin yanı sıra matkaplar, kılavuzlar ve raybalar gibi kesme aletleri yapmak için kullanılır. Ancak, yüksek karbonlu çeliğin kaynak performansının nispeten zayıf olduğu unutulmamalıdır. Zayıf termal iletkenlik nedeniyle, önemli sıcaklık farklılıkları oluşacak ve bu da soğuk çatlaklara neden olacaktır. Bu nedenle, kaynak sırasında kaynak dikişlerinde çatlakların oluşmasına neden olan iç gerilmeler oluşur. Aynı zamanda, yüksek karbonlu çelik söndürmeye karşı daha hassastır ve martensit yapısı kaynak dikişine yakın alanlarda kolayca oluşur, gerilmeyi ortadan kaldırmak, yapıyı düzeltmek, çatlakları önlemek ve kaynağın performansını artırmak için kaynak sonrası temperleme yapılmalıdır.
Daha yüksek karbon içeriğine sahip yüksek karbonlu çelik, daha fazla sertliğe ve mukavemete sahiptir, ancak aynı zamanda daha kırılgandır. Yüksek karbonlu çelik, orta karbonlu çelik ve düşük karbonlu çelik, çeşitli mekanik parçaların imalatı için uygundur. Bu nedenle, pratik uygulamalarda, belirli malzeme gereksinimlerine ve proses özelliklerine göre uygun karbon çeliği malzemesi seçilmelidir. Pratik mühendislikte, ürünlerin performansını ve ömrünü sağlamak için, yüksek talep gören bileşenler için, karbon çeliği, mekanik özelliklerine ve hizmet ömrüne göre seçilmelidir. Üç tür karbon çeliğinin özelliklerini ve sınıflandırma standartlarını anlamak, malzemenin rasyonel seçimi ve ürün kalitesinin iyileştirilmesi için büyük önem taşır. Genel olarak konuşursak, yüksek karbonlu çelik, orta karbonlu çelik ve düşük karbonlu çelik, üç yaygın alaşımlı çelik malzemesidir ve uygun karbon çeliği malzemelerinin seçimi, ürünlerin performansı ve kalitesi için çok önemlidir.