تفاوت فولاد معمولی و فولاد زنگ‌نزن

فولاد (Steel)، اصطلاحی است که خانواده‌ای از آلیاژهای آهن را توصیف می‌کند. اگر آلیاژ آهن بین 0.2% تا 2% کربن داشته باشد در گروه فولادها قرار می‌گیرد. آلیاژهای آهن که بیش از 2% کربن دارند در گروه چدن‌ها قرار می‌گیرند.

البته فولادها خود به دسته‌های گوناگونی تقسیم می‌شوند. یک دسته بندی رایج میان فولادها، تقسیم آنها به دو دسته کلی فولادهای معمولی کربنی (Carbon steel) و فولادهای آلیاژی است و فولادهای زنگ‌نزن یا استنلس استیل (Stainless steel) بخش مهمی از فولادهای آلیاژی را تشکیل می‌دهند. در ادامه قصد داریم تفاوت فولاد معمولی و فولاد زنگ‌نزن  را برای شما بازگو کنیم.

تفاوت فولاد معمولی و فولاد زنگ‌نزن در ترکیب شیمیایی

ممکن است درصد کربن در فولاد معمولی و فولاد زنگ‌نزن یکسان باشد، اما وجود عناصر آلیاژی مختلف باعث بروز تفاوت در ویژگی و کاربرد فولاد معمولی و فولاد زنگ‌نزن می‌شود. مهمترین تفاوت میان فولاد معمولی و فولاد زنگ‌نزن وجود درصد قابل توجه کروم است که باعث مقاومت بالای این فولاد به خوردگی و زنگ‌زدن می‌شود.

همچنین وجود عناصر آلیاژی دیگر مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیم موجب افزایش قابل توجهی در ویژگی‌های مکانیکی فولاد زنگ‌نزن می‌شود.

تفاوت فولاد معمولی و فولاد زنگ‌نزن  در حضور اکسیژن، رطوبت و آب

فولاد معمولی یا کربنی اگر در محیطی در مجاورت اکسیژن، آب و رطوبت قرار بگیرد، اکسید می‌شود یا به اصطلاح زنگ می‌زند. اما فولاد زنگ‌نزن در چنین محیطی یک لایه اکسید کروم غیرفعال (Passive) تشکیل می دهد که از فولاد در مقابل اکسید شدن محافظت می‌کند.

برای آشنایی بیشتر با تفاوت فولاد معمولی و فولاد زنگ‌نزن، به هر یک از این دسته‌‌ها به طور جداگانه می‌پردازیم.

فولاد کربنی (Carbon steel) غیر آلیاژی یا فولاد معمولی چیست؟

همانطور که مطرح شد، فولاد کربنی نوعی آلیاژ آهن است که بین 0.2% تا 2% کربن دارد و میزان عناصر آلیاژی در آنها بسیار ناچیز است. فولاد کربنی در محیط‌های گوناگون به سادگی اکسید می‌شود. فولادهای کربنی به نسبت درصد کربن آنها، به سه دسته تقسیم می‌شوند.

انواع فولاد کربنی

• فولاد کم کربن (Low-carbon steel): فولاد کم کربن پرمصرف ترین نوع فولاد کربنی، با درصد کربن کمتر از 0.25٪ است. فولاد کم کربن نسبتاً ضعیف، انعطاف پذیر و نرم است و به راحتی جوش داده می شود.این فولادها به دلیل قیمت ارزان به طور گسترده برای ماشین کاری و جوشکاری استفاده می شوند.
• فولاد با کربن متوسط (Medium-carbon steel): در این گروه از فولادهای کربنی، درصد کربن 0،25% تا 0،6% و درصد منگنز بین 0،6% تا 1،65%  است. خواص فولاد با کربن متوسط را می‌توان از طریق عملیات حرارتی بهبود بخشید. اغلب این روش را برای افزایش خواص مکانیکی مقاطع بسیار نازک به کار می‌برند. این گروه از فولادها نسبت به فولادهای کم کربن استحکام بالاتر و انعطاف پذیری کمتری دارند.
• فولاد پرکربن (High-carbon steel): این گروه سخت‌ترین و مستحکم‌ترین فولادهای کربنی هستند. فولادهای پرکربن کمترین شکل‌پذیری و بیشترین مقاومت در برابر سایش را دارند. این فولادها اغلب سخت‌شده و تمپر¹ می‌شوند. درصد کربن آن‌ها بین 0،6% تا 1،25% و درصد منگنز بین 0،3% تا 0،9%  است.

مزایای استفاده از فولاد کربنی

• استحکام خوب
• قیمت ارزان
• مقاومت در برابر سایش
• بادوام و مقاوم در برابر ضربه
• کاربری آسان
• سازگار با محیط زیست و بازیافت آسان

معایب استفاده از فولاد کربنی

• با افزایش درصد کربن کار کردن با آنها دشوارتر می‌شود
• فرم‌پذیری سخت‌تری دارند
• مستعد زنگ زدن و خوردگی هستند

کاربرد فولاد کربنی

فولادهای کربنی در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• فولادهای کم کربن را می‌توان در بدنه خودرو، لوله‌ها، اجزای ساختمانی و پل‌ها و بسته بندی مواد غذایی استفاده کرد.
• فولادهای آلیاژی با کربن متوسط ​​برای خطوط راه‌آهن، چرخ‌های قطار، میل لنگ، چرخ‌دنده‌ها و قطعات ماشین‌آلاتی که به استحکام و چقرمگی بالاتری نیاز دارند، کاربرد دارد.
• فولاد های آلیاژی کربن بالا برای ابزارهای برش، فنرهای استحکام بالا و قالب‌ها استفاده می‌شود.

فولاد زنگ‌نزن یا استنلس استیل

فولاد زنگ‌نزن  نوعی از فولاد است که کروم و برخی عناصر آلیاژی مانند نیکل به آن اضافه شده‌اند. همان گونه که گفته شد، کروم موجود در فولاد زنگ‌نزن عامل اصلی مقاومت به خوردگی در آنها است. هنگامی که این فولاد در معرض اکسیژن قرار می‌گیرد. یک لایه محافظ اکسید کروم تشکیل می‌شود که مانعی بین اکسیژن محیط و محتوای آهن فولاد ایجاد می‌کند. از این رو به این نوع فولاد “زنگ‌نزن” می‌گویند.

انواع فولاد زنگ‌نزن

فولادهای زنگ‌نزن به دسته‌های گوناگونی تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

• فولاد زنگ‌نزن آستنیتی (Austenitic Stainless Steel): پرمصرف‌ترین نوع فولاد زنگ‌نزن، فولادهای آستنیتی هستند که استحکام تسلیم کم و مقاومت در برابر خوردگی و حرارت بالایی دارند. از این دسته از فولادها در لوازم خانگی، لوله‌کشی‌های صنعتی، ظروف، ساختمان‌سازی و نماهای معماری استفاده می‌شود. این بزرگترین خانواده فولاد زنگ‌نزن است و حدود دو سوم کل تولیدات فولاد زنگ‌نزن  را شامل می‌شود. گریدهای 304، 310 و 316 از پرکاربردترین فولادهای آستنیتی هستند. این نوع فولادها بدلیل عدم وجود خواص مغناطیسی به فولادهای نگیر شهرت دارند.
• فولاد زنگ‌نزن فریتی  (Ferritic Stainless Steel): این گروه از فولادهای زنگ‌نزن  عموماً نیکل ندارد. این فولادها در برابر خوردگی، حرارت و ترک خوردگی مقاومت خوبی دارند و در ماشین‌های لباسشویی، دیگ‌های بخار و معماری داخلی استفاده می‌شوند. گریدهای 409، 430، 439 پرکاربردترین فولادهای فریتی هستند. این نوع فولادها با خاصیت مغناطیسی به فولادهای بگیر شهرت دارند.
• فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی (Martensitic Stainless Steel): این دسته از فولادهای زنگ‌نزن  به دلیل داشتن کروم کمتر نسبت به سایر فولادهای زنگ‌نزن ، مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارند. همچنین این گروه خاصیت مغناطیسی نشان می‌دهند و در زمره فولادهای بگیر هستند. این فولادها بسیار سخت و مستحکم هستند و برای ساخت چاقو و تیغه های توربین استفاده می‌شوند. گریدهای 410، 420، 440A پرکاربردترین فولادهای مارتنزیتی هستند.
• فولاد زنگ‌نزن داپلکس (Duplex Stainless Steel): ساختار این گروه از فولادهای زنگ‌نزن برخلاف سه دسته قبل از دو فاز آستنیت و فریت تشکیل شده است که آنها را مستحکم و انعطاف‌پذیر می‌کند. این گروه داشتن استحکام تسلیم دو برابر فولاد زنگ‌نزن آستنیتی، در صنایع کاغذ، کشتی‌سازی و پتروشیمی استفاده می‌شوند. گریدهای S31803 و S32205پرکاربردترین فولادهای داپلکس هستند.
• فولاد زنگ‌نزن رسوب سخت شده (Precipitation Stainless Steel): مقاومت در برابر خوردگی این گروه از فولادها مشابه فولادهای آستنیتی است، اما استحکام بسیار بالاتری دارند. افزوده شدن عناصر آلیاژی خاصی مانند آلومینیوم، مس و نیوبیم موجب افزایش قابل توجه سختی در این گروه از فولادهای زنگ‌نزن می‌شود. گریدهای 630 و 631 پرکاربردترین فولادهای زنگ‌نزن  رسوب سخت شده هستند.

مزایای استفاده از فولاد زنگ‌نزن

• مقاوم در برابر خوردگی
• مقاوم در درجه حرارت‌های بالا و پایین
• تنوع بالا
• قوی و با دوام بالا
• عدم نیاز به نگهداری
• ظاهر تمیز و زیبا
• ماندگاری طولانی
• سازگار با محیط زیست و قابل بازیافت

معایب استفاده از فولاد زنگ‌نزن

• هزینه بالا
• نیاز به ماشین آلات و تکنیک های خاص برای کار

کاربردهای فولاد زنگ‌نزن

فولاد زنگ‌نزن کاربردهای گسترده‌ای در صنایع گوناگون دارد که پیش از این در مطلبی مفصلا به آن پرداخته‌ایم. برخی از رایج‌ترین کاربردهای فولاد زنگ‌نزن  عبارتند از:

• صنایع خودروسازی: سیستم‌های اگزوز، احتراق و بدنه‌ها
• صنایع هواپیما سازی: چارچوب هواپیما، موتورهای جت و سیستم فرود
• صنایع شیمیایی: تانکرهای حمل و نقل و ظروف نگهداری مواد شیمیایی
• خدمات پزشکی و بهداشتی: ابزار جراحی، ایمپلنت و سطوح استریل
• معماری: یکی از مصالح تزئینی برای نما و انواع مصنوعات با دوام بالا
• صنایع غذایی و پذیرایی: ظروف آشپزی، کارد و چنگال، لوازم آشپزخانه، کباب پز، فر، قابلمه و سینک

سخن آخر

مجموعه استیل رخ با چندین سال حضور تاثیر گذار در صنایع کشور، تامین کننده انواع ورق، لوله، پروفیل و سایر مقاطع و اتصالات استیل است. اگر قصد مشاوره یا خرید انواع مقاطع فولادی را دارید با ما تماس بگیرید. مهندسان و کارشناسان مجموعه آماده پاسخگویی به کلیه سوالات و ارائه مشاوره رایگان به شما مشتریان عزیز هستند.

برگرفته از: aperam  و twi-global

توضیح اصطلاحات:

1. تمپرینگ یا برگشت دادن یک پروسه عملیات حرارتی بر روی فولادهای سخت کاری شده و یا جوشکاری شده است که به منظور افزایش انعطاف پذیری، افزایش چقرمگی و کاهش تنش و برگرداندن خواص مکانیکی مطلوب به فولاد انجام می‌شود. در این پروسه فولاد تا زیر دمای استنیته شدن (تغییر فاز) حرارت داده می‌شود و سپس در دمای محیط خنک می‌گردد.