کربن استیل و استنلس استیل دو مورد از رایج‌ترین انواع فولاد هستند. به‌طور کلی نمونه‌های مختلف فولاد ممکن است شبیه هم به‌نظر برسند اما تفاوت‌های کلیدی میان آن‌ها وجود دارد که آن‌ها را از هم تمایز می‌بخشد. برخلاف تصور افراد با اینکه این دو فلز هر دو از استیل ساخته شدند اما ویژگی و کاربرد یکسانی ندارند. اگر شما هم مانند بسیاری از کسانی که با این حوزه آشنایی کامل ندارند از تفاوت‌های استنلس استیل و کربن استیل مطلع نیستید، با ما همراه باشید. در این مطلب هر آنچه باید در مورد این دو فلز بدانید را شرح خواهیم داد.

استنلس استیل چیست و چه ترکیباتی دارد؟

کربن استیل و استنلس استیل از چند لحاظ با هم متفاوت هستند اما بهتر است ابتدا هر کدام را به‌طور جداگانه بررسی کنیم. استنلس استیل که با نام فولاد ضدزنگ نیز شناخته می‌شود، یک نوع فولاد بوده که مهم‌ترین ویژگی آن اکسید نشدن است. توری سرند فولادی، مخازن مواد غذایی و دارویی، ابزار جراحی، سیم، سینک، سینی کابل و… نیز از جمله محصولاتی هستند که با استفاده از این فلز تولید می‌شوند.

استنلس استیل شامل حداقل 10.5 درصد کروم و حداکثر 1.5 درصد کربن است. البته درصد کروم این فلز بین 10 تا 35 درصد متغیر است و هر چقدر مقدار آن در ترکیبات شیمیایی استنلس استیل افزایش پیدا کند، مقاومت این فلز در برابر خوردگی نیز بیشتر می‌شود.

به‌این صورت که اکسیدکروم در سطح فلز به‌عنوان یک لایه محافظ عمل می‌کند و از آنجایی که این لایه سدی بین اکسیژن محیط و آهن است، زنگ‌زدگی اتفاق نمی‌افتد. در واقع وجود کروم در این فلز از زنگ‌زدگی آن ممانعت می‌کند و تماس استنلس استیل با رطوبت و اکسیژن منجر به خوردگی نمی‌شود.

انواع استنلس استیل

بدانید درصد کروم و نیکل این فلز نسبت به سایر ترکیبات آن بیشتر است. لازم به ذکر تغییر مقدار کروم و کربن در این فلز انواع مختلفی از استنلس استیل را به‌وجود می‌آورد که هر کدام در صنایع مختلف کاربرد دارند.

• استیل نگیر یا غیرمغناطیسی که به استیل 300 نیز معروف بوده و شامل آلیاژ آهن، کروم، نیکل و کمتر از 0.1 درصد کربن است.
• ترکیبات استنلس بگیر یا مغناطیسی (استیل 400) نیز شامل آلیاژ آهن، کروم و کمتر از 0.1 درصد کربن است.
• گرید 316 در ترکیبات خود آلیاژ مولیبدن نیز دارد که از فرسایش آن جلوگیری می‌کند.
• گرید 410 که در برابر خوردگی مقاومت کمی دارد اما در برابر سایش از خود مقاومت نشان می‌دهد.
• گرید 420 قابلیت پولیش خوبی داشته و به‌همین دلیل برای تولید کارد و چنگال مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• گرید 430 نیز برای تزئینات داخلی اتومبیل و به‌طور کلی دکوراسیون کاربرد دارد.

کربن استیل چیست و چه ترکیباتی دارد؟

بدیهی است که کربن استیل و استنلس استیل هر کدام شامل ترکیباتی هستند و این مواد به نوعی در مشخصات ظاهری و مکانیکی فلز تاثیرگذار هستند. در مورد کربن استیل باید بگوییم درصد وزنی کربن برای این نوع فولاد نباید بیشتر از 2.1 درصد باشد. با توجه به میزان کربن به‌کار رفته در این فلز می‌توان گفت کربن مهمترین عنصر این آلیاژ است. به‌طور کلی ترکیبات کربن استیل به شرح زیر هستند.

• حداکثر میزان منگنز آن 1.6 درصد است.
• حداقل میزان مس موجود در آن از 0.4 درصد جرمی بیشتر نیست.
• حداکثر میزان سیلیسیم آن 0.6 درصد است.
• مقدار مس بکار رفته در آن حداکثر 0.6 درصد است.
• برای عناصری مانند کروم، نیکل، مولبیدن، تیتانیوم، نیوبیوم، زیرکونیم، تنگستن و وانادیوم مقدار حداقلی تعیین نشده است.

با این حال هر چقدر مقدار کربن در ترکیبات شیمیایی کربن استیل بیشتر باشد، در برابر حرارت استحکام بیشتری از خود نشان می‌دهد. البته این موضوع خاصیت جوشکاری و شکل‌پذیری فولاد را کاهش می‌دهد. ناگفته نماند عناصر آلیاژی دیگری به سه روش به فولاد افزوده می‌شود که می‌توانند ویژگی‌های آن را تغییر دهند.

• در روش اول عناصری مانند هیدروژن، نیتروژن، فسفر و گوگرد با حداقل میزان به‌طور ناخواسته وارد ترکیبات آلیاژ می‌شوند. در صورتی که مقدار این عناصر از یک مقدار بیشتر شود، احتمال اینکه خواص مکانیکی آن کاهش پیدا کند، وجود دارد.
• در روش دوم ممکن است عناصری مانند سیلیسیم و منگنز به‌طور اتفاقی با فولاد ترکیب می‌شوند.
• در روش سوم برای استحکام بخشیدن به آلیاژ، افزایش مقاومت آن در برابر سایش و خوردگی، افزایش مقاومت و کنترل اندازه دانه‌ها عناصری مانند آلومینیوم، وانادیوم، کروم، مولبیدن، تیتانیوم و… به ترکیب آن افزوده می‌شود. این عناصر می‌توانند خواص فولاد را تغییر دهند؛برای مثال نیکل و کروم به مقاومت بالای فولاد در برابر خورنده‌ها و عملیات حرارتی کمک می‌کنند.

انواع کربن استیل

کربن استیل و استنلس استیل شامل چند نوع هستند که آن‌ها نیز از لحاظ کارایی با هم متفاوت خواهند بود. کربن استیل با توجه به میزان کربن بکار رفته در آن، به سه دسته تقسیم می‌شود:

• فولاد ساده کربنی (کم کربن)

میزان کربن در فولاد کم کربن از 0.2 درصد کمتر است.

• فولاد کربن متوسط

در این نوع فولاد معمولاً بین 0.2 تا 0.6 درصد از کربن استفاده می‌شود.

• فولاد کربنی پرکربن

مقدار کربن در این نوع فولاد از 0.6 درصد بیشتر است.

بررسی تفاوت‌های کربن استیل و استنلس استیل

تفاوت‌هایی که میان کربن استیل و استنلس استیل و به‌طور کلی دسته‌بندی‌های فولاد وجود دارد، باعث می‌شود هنگام خرید فولاد به ویژگی‌ها و مشخصات انواع آن توجه کنیم تا برای کارایی مدنظر مناسب‌ترین گزینه را انتخاب نماییم. برای مثال توری استنلس استیل یکی از محصولاتی است که با استفاده از استنلس استیل تولید می‌شود اما کربن استیل برای این کار کارایی ندارد.

تفاوت‌های ظاهری کربن استیل و استنلس استیل

تفاوت‌های ظاهری کربن استیل و استنلس استیل را می‌توان از لحاظ نوع سطح و نحوه بازتاب نور در این دو فلز بررسی کرد. در واقع استنلس استیل به‌دلیل وجود کروم نسبت به کربن استیل سطح براق‌تر و درخشان‌تری دارد اما کربن استیل از روکش مات و کدری برخوردار است.

یکی از مواردی که می‌توان از طریق آن این دو فلز را از هم تشخیص داد همین بررسی ظاهری است. معمولاً کربن‌های استیل به‌دلیل میزان کربنی که در آن استفاده شده اگر با رطوبت در تماس باشد، زنگ می‌زند؛ در حالی که استنلس استیل از این ویژگی برخوردار نیست.

تفاوت کربن استیل و استنلس استیل از لحاظ کاربرد

کربن استیل و استنلس استیل هر کدام مشخصات خاص خود را دارند و از این جهت برای موارد مختلفی نیز ممورد استفاده قرار می‌گیرند. با این تفسیر نمی‌توان یکی را بر دیگری برتر دانست؛ فقط باید فلزی که برای محیط استفاده و کاربرد شما مناسب‌تر است را با در نظر گرفتن مشخصات ظاهری و مکانیکی هر کدام تشخیص داد.

از آنجایی که این دو فلز از لحاظ نوع ترکیبات به هم شبیه هستند می‌توان آن‌ها را بدون ترک یا بریدگی ماشین‌کاری کرد، به اتصالات قوی جوش داد و برای تولید محصولات بادوام از آن‌ها استفاده کرد.

اگر برای ساخت تجهیزاتی مانند پل یا راه‌آهن استحکام و دوام بالا برایتان اهمیت دارد، کربن استیل به استنلس استیل ارجحیت دارد. با این حال اگر مقاومت در برابر خوردگی برایتان مهم‌تر است و از وسیله مورد نظر در محیط‌های مرطوب استفاده می‌شود. مانند ابزار جراحی، استنلس استیل مناسب‌تر خواهد بود. همین نکات باعث شده تا برای تولید توری سرند فولادی نیز از استنلس استیل استفاده شود.

تفاوت کربن استیل و استنلس استیل از لحاظ ترکیبات شیمیایی

اصلی‌ترین تفاوت کربن استیل و استنلس استیل،ترکیب شیمیایی آن‌ها است. در واقع تمامی تفاوت‌های این دو فلز به ترکیب شیمیایی متفاوت آن‌ها برمی‌گردد. ماده آلیاژی اصلی استنلس استیل کربن است اما مقدار کربن آن نسبت به کربن استیل کمتر است؛ همچنین از عناصر مختلف دیگر مانند تنگستن، کروم، منگنز و… در آن استفاده می‌شود که مقدار آن‌ها مشخص نشده است. این عناصر هر کدام به نحوی سختی، شکل‌پذیری و استحکام کششی فولاد را مشخص می‌کنند.

این در حالی است که در کربن استیل از پایه آهن و کربن است و میزان کربن به‌کار رفته در آن نسبت ب سایر عناصر بیشتر است. البته علاوه‌بر کربن از کروم، منگنز، کبالت، تنگستن و… استفاده می‌شود که استحکام و سختی بیشتری به آن می‌بخشند.

تفاوت کربن استیل و استنلس استیل از لحاظ مقاومت در برابر خوردگی

کربن استیل و استنلس استیل از لحاظ مقاومت در برابر خوردگی نیز کاملا با هم متفاوت هستند. فولاد ضدزنگ یا همان استنلس استیل به‌دلیل مقدار کروم ترکیب شیمیایی آن، در برابر خوردگی مقاومت خوبی دارد. در واقع کروم با اتصال به اکسیژن یک لایه اکسید کروم روی فولاد ایجاد می‌کند که مانع تخریب و خوردگی آن خواهد شد.

در مقابل میزان کروم در کربن استیل به‌قدری نیست که بتواند یک لایه اکسید کروم به‌وجود آورد؛ بنابراین اکسیژن با آهن واکنش می‌دهد و با تولید اکسید آهن، زنگ‌زدگی رخ می‌دهد.

با اینکه کربن استیل نسبت به استنلس استیل دوام و مقاومت بیشتری دارد اما با قرار گرفتن در معرض رطوبت یا حتی مقادیر کمی بخار موجود در هوا زنگ می‌زند. این ویژگی در برخی صنایع اهمیت زیادی دارد و به‌همین دلیل از کربن استیل در این موارد استفاده نمی‌شود.

تفاوت کربن استیل و استنلس استیل از لحاظ قیمت و هزینه

هزینه نیز از دیگر مواردی است که تقریبا در تمام صنایع حائز اهمیت است. از آنجایی که استنلس استیل شامل انواع عناصر آلیاژی از جمله کروم، نیکل، منگز و… است، قیمت بیشتری نیز نسبت به کربن استیل دارد. در مقابل کربن استیل بیشتر از عناصر کربن و آهن تشکیل شده و مقرون به‌صرفه‌تر است. این ویژگی باعث می‌شود در مواردی که با کسری بودجه مواجه هستید بتوان کربن استیل را به‌عنوان متریال تهیه کرد.

تفاوت کربن استیل و استنلس استیل از لحاظ خواص مکانیکی

حال نوبت بررسی تفاوت کربن استیل و استنلس استیل از لحاظ خواص مکانیکی رسیده است.

• شکل‌پذیری

گریدهای آستنیتی استنلس استیل نسبت‌ به کربن استیل منعطف‌تر هستند و شکل‌پذیری بهتری نیز دارند. از طرقی گریدهای مارتنزیتی شکننده‌ هستند و حتی در مواردی شکنندگی بیشتری در مقایسه با کربن استیل دارند.

• استحکام مکانیکی

با اینکه طبق تئوری‌های موجود استنلس استیلبه‌دلیل میزان کربن کمتر، در مقایسه با کربن استیل استحکام کمتری دارد. با این حال با خلق گریدهای جدید و نوآوری‌های گوناگون استنلس استیل با خواص مکانیکی گوناگونی تولید و عرضه می‌شود.

تفاوت کربن استیل و استنلس استیل از لحاظ خواص فیزیکی

خواص فیزیکی کربن استیل و استنلس استیلنیز تا حدودی با هم متفاوت است.

• چگالی متوسط

با اینکه میانگین چگالی فولاد کربنی 7850 کیلوگرم اعلام شده اما فولاد ضدزنگ 7950 کیلوگرم چگالی دارد. با این تفسیر استنلس استیل کمی سنگین‌تر است.

• نقطه ذوب

به‌طور کلی نقطه ذوب فولاد کربنی بیشتر از فولاد ضدزنگ است. نقطه ذوب فولاد کم کربن و فولاد پرکربن به‌ترتیب1410 و 1540 درجه سانتی‌گراد برآورد شده است. این در حالی است که نقطه ذوب فولاد ضد زنگ از 1375 تا 1530 متغیر است.

• ضریب انبساط حرارتی خطی

ضریب انبساط حرارتی کربن استیل از استنلس استیل کمتر است و با این تفسیر انبساط فولاد ضدزنگ از فولاد کربنی بیشتر خواهد بود.

سخن پایانی

کربن استیل و استنلس استیل جزء رایج‌ترین انواع فولاد هستند که به‌دلیل تفاوت‌های کوچکی که در ترکیب شیمیایی آن‌ها وجود دارد، از لحاظ خواص فیزیکی، مکانیکی، قیمت و… نیز با هم فرق دارند. اگر بخواهیم این دو فلز را از لحاظ شکل ظاهری بررسی کنیم باید بدانید استنلس استیل براق‌ و درخشان است اما کربن استیل سطح کدر و ماتی دارد؛ همچنین فولاد ضدزنگ یا همان استنلس استیل برای مواردی که مقاومت در برابر خوردگی حائز اهمیت است کاربرد خواهد داشت اما فولاد کربنی برای مواقعی که استحکام مهم‌تر است به‌کار گرفته می‌شود.