مقالات
استنلس استیل یا فولاد زنگ نزن یا فولاد ضد زنگ
اسفند
استنلس استیل یا فولاد زنگ نزن یا فولاد ضد زنگ را می‌توان از مهم‌ترین آلیاژهای پایه آهن دانست که کاربرد بسیار گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند. استنلس استیل که در ایران بطور خلاصه استیل نامیده می‌شود، به طیف گسترده‌ای از آلیاژها گفته می‌شود که با تفاوت‌هایی اندک در ساختار و میزان عناصر آلیاژی ویژگی‌های فنی و کاربردها بسیار متنوعی دارند. در این مطلب قصد داریم به استیل و آلیاژهای پایه آهن بپردازیم و تفاوت فولاد و فولاد زنگ نزن را شرح دهیم. اگر این موضوع برای شما نیز جذاب است تا انتهای این متن همراهم ما باشید. شما می‌توانید جهت خرید انواع محصولات استنلس استیل به فروشگاه اینترنتی استیل رخ مراجعه نمایید.
استنلس استیل؛ پرکاربرد و با دوام
استنلس استیل آلیاژهایی پایه آهنی هستند که در ساختار خود عناصری مانند کربن، کروم، نیکل، منگنز و… دارند و این ترکیبات آلیاژی که سبب پدید آمدن ویژگی‌های خاص در انواع آلیاژ استیل می‌شود. این ویژگی‌ها سبب می‌شود تا بتوان از فولاد زنگ نزن را در صنایع مختلفی استفاده کرد. ویژگی‌هایی مانند مقاومت به خوردگی، استحکام بالا، دوام، ظاهر جذاب و طول عمر بسیار خوب، استیل را به یکی از آلیاژهای مناسب برای استفاده در کاربری‌های مختلف بدل کرده است.
تفاوت کربن استیل با استنلس استیل
همانطور که پیش‌تر اشاره کردیم، آلیاژهای استیل ترکیبی از عناصر کروم، نیکل و مولیبدن و… در ساختار پایه آهنی خود هستند. اما کربن استیل، در ساختار خود، بصورت عمده عنصر کربن را دارد و باقی عناصر آلیاژی به مقدار بسیار کمی در این آلیاژها دیده می‌شود. وجود مقادیر بالای کربن سبب بهبود استحکام کربن استیل می‌شود اما قابلیت شکل پذیری و جوش پذیری آن را تا حدود بسیار زیادی کاهش می‌دهد. برای آشنایی دقیق‌تر با این موضوع، مطلب تفاوت‌های کربن استیل با استنلس استیل را بشناسید را بخوانید.
انواع آلیاژهای استنلس استیل
گریدهای مختلفی از فولاد زنگ نزن وجود دارند که در ترکیب شیمیایی با یکدیگر تفاوت دارند. این تفاوت در ترکیب آلیاژی سبب پدید آمدن ویژگی‌های فنی مختلفی در آن‌ها می‌شود. عناصر مختلفی که به استنلس استیل افزوده می‌شود ویژگی‌هایی مانند مقاومت به انواع خوردگی، استحکام، شکل پذیری، جوش پذیری و… را تحت تاثیر قرار می‌دهد. در این بخش به بررسی برخی از گریدهای پُرکاربرد استیل می‌پردازیم.
- گرید 304: استنلس استیل 304 را می‌توان پرکاربردترین و رایج‌ترین گرید استیل در جهان دانست. این گرید مجموع خواصی از جمله مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی دارد و به دلیل بهینه بودن قیمت نسبت به قابلیت‌هایش، جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف دارد. استیل 304 دارای 18 تا 20% کروم و 8 تا 10% نیکل است. استیل 304 قابلیت بسیار خوبی برای انواع عملیات تولیدی دارد و برای نمونه به خوبی تغییر شکل را می‌پذیرد و جوشکاری می‌شود. این گرید استیل مقاومت خوبی در محیط‌های بیرونی دارد و می‌توان از آن برای کاربردهای ساخت و ساز نیز استفاده کرد.
- گرید 316: استنلس استیل 316 را می‌توان شناخته شده‌ترین گرید استیل برای کاربرد در محیط‌هایی با خورندگی بالا مثل محیط دریایی دانست. استیل 316 مقاومت فوق‌العاده خوبی در برابر خوردگی در محیط کلریدی و اسیدی دارد و می‌توان از آن در محیط‌های صنعتی و درمعرض مواد خورنده قوی نیز استفاده کرد. استیل 316 به دلیل محتوای 2 تا 3% مولیبدن، مقاوت خوبی در برابر ترک خوردگی تنشی دارد. این آلیاژ دارای 16 تا 18% کروم و 10 تا 1% نیکل است. استیل 316 به دلیل محتوای کم کربن قابلیت جوشکاری بسیار خوبی نیز دارد.
- گرید 309 و 310: استیل 309 و استیل 310 در بازار با اسم استیل نسوز نیز شناخته می‌شوند. این گریدها مقاومت بسیار خوبی در دمای بالا دارند و می‌توانند به عنوان متریال اصلی برای ساخت کوره‌ها استفاده شود. دمای کاری استیل 310 برای شرایط دمایی متناوب 1040 و در شرایط دمایی پیوسته 1150 درجه سانتی‌گراد است.
- گرید 430: استنلس استیل 430 که در بازار با نام استیل بگیر شناخته می‌شود به دلیل ساختار خود به آهن ربا جذب شده و خاصیت مغناطیسی دارد. استیل 430 مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد. محتوای کروم استیل 430 حدود 16 تا 18% و نیکل آن بسیار ناچیز و حداکثر 0.75% است. به همین دلیل این آلیاژ نسبت به سایر آلیاژهایی که اشاره کردیم ارزان‌تر است.
کدام آلیاژ استنلس استیل از نظر شکل‌پذیری بهتر است؟
پاسخ قطعی به این سوال ممکن نیست چرا که گریدهای مختلفی از استیل هستند که قابلیت شکل پذیری بسیار خوبی دارند و می‌توان آن‌ها را طی فرایندهای کشش و روش‌های مختلف شکل دهی کرد. به عنوان نمونه، در این زمینه گریدهای 301، 304 و 316 قابلیت فرم‌دهی خوبی دارند. از جمله کاربردهای شکل‌دهی استیل عبارت است از:
- تولید قطعات پزشکی و جراحی
- ظروف و لوازم منزل
- پره‌های دمنده‌ها
- سینک ظرفشویی و انواع قطعات با کشش عمیق
کدام آلیاژ استنلس استیل برای جوشکاری مناسب‌تر است؟
اگر به دنبال آلیاژی با قابلیت جوشکاری بهتر هستید، بهتر است از آلیاژهای با کربن کم و محتوای تیتانیوم یا نیوبیم مانند فولاد ضد زنگ 304L، 316L و 310S استفاده کنید. کاربردهای رایج فولاد زنگ نزن 316L عبارت‌اند از:
- پنل‌های آزمایشگاهی (شیمیایی)
- پالایشگاه‌های نفت (کاربرد فولاد ضد زنگ در صنعت نفت و گاز)
- شلنگ‌های فلزی انعطاف‌پذیر
- کاربردهای دریایی
- قطعات صنعت نساجی
- صنعت هوانوردی
کدام آلیاژ فولاد ضد زنگ استحکام بیشتری دارد؟
یکی دیگر از مشخصه‌های مهم که طراحان قطعات به دنبال آن هستند، استحکام قطعات است. این امر در فولاد زنگ نزن با افزودن کربن، نیتروژن یا وانادیم به آلیاژ به دست می‌آید. استنلس استیل 440 محتوای کربن بالاتری نسبت به اکثر گزینه‌های ضد زنگ دارد و بنابراین یکی از آلیاژهای مستحکم است. بالا بودن میزان کربن در ساختار استیل سبب پدید آمدن فاز مارتنزیت می‌شود که استحکام بسیار بالایی دارد. برای نمونه کاربردهای رایج گرید 444 عبارت‌اند از:
- کارد و چنگال (کاربرد فولاد زنگ نزن در ساخت قاشق و چنگال)
- قیچی
- وسایل جراحی
- سلاح گرم
- جواهرسازی (مزایا و معایب فولاد ضد زنگ در مقابل نقره استرلینگ در جواهر سازی)
کدام آلیاژ فولاد زنگ نزن در برابر اکسیداسیون مقاومت بالاتری دارد؟
مقاومت در برابر اکسیداسیون یکی دیگر از ویژگی‌های بارزی است که طراحان در هنگام طراحی قطعات فلزی به آن توجه می‌کنند. مقاومت در برابر اکسیداسیون یک ویژگی خاص اکثر فولادهای ضدزنگ است و این ویژگی در فولاد ضد زنگ با افزایش میزان عناصر الیاژی مانند کروم، نیکل، سیلیکون یا آلومینیوم به شکل‌های متفاوتی به دست می‌آید. گریدهای مختلفی از استیل هستند که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند و طراحان با در نظر گرفتن تمامی فاکتورهای مورد نظر، یکی از این گریدها را انتخاب می‌کنند.
گریدهایی مانند استیل 316 و استیل 304 (تفاوت استنلس استیل 304 و 316) از جمله پرکاربردترین گریدهای استیل هستند که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند. گرید 321 نیز به دلیل مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی کاربرد بسیار زیادی در صنعت دارد. کاربردهای رایج گرید 321 عبارت‌اند از:
- قطعات موتور جت هواپیما
- پیچ و مهره‌ها
- قطعات مکانیکی صنعتی
- لوله‌کشی صنعتی
سایر آلیاژهای مقاوم به خوردگی
به غیر از گریدهای مختلف استیل که به برخی از آن‌ها اشاره شد، آلیاژهای دیگری در صنعت وجود دارند که برای کاربری‌هایی خاص مناسب هستند. برای مثال خانواده آلیاژهای Corrosion Resistant Alloy یا به اختصار CRA آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی هستند که در صنایع نفتی و لوله‌های انتقال سیالات بسیار خورنده کاربرد گسترده‌ای دارند. البته بخش بزرگی از آلیاژهای مقاوم به خوردگی یا CRA را استنلس استیل‌ها تشکیل می‌دهند ولی برای مثال آلیاژهای نیکل نیز در این گروه جای دارند که استیل به حساب نمی‌آیند.
نوع دیگری از آلیاژهای استیل که در صنعت کاربرد فراوانی دارند، آلیاژهای رسوب سخت شونده هستند که این آلیاژها دارای استحکام بسیار بالایی می‌باشند. این آلیاژها را می‌توان با عملیات حرارتی محلول سازی و پیرسازی مصنوعی به استحکام بسیار بالایی رساند و از آن‌ها در محیط‌هایی تحت تنش بالا استفاده کرد. مکانیزم بهبود سختی در این دسته از استیل با رسوب ذرات فاز ثانویه در زمینه این آلیاژها انجام می‌شود.
تفاوت فولاد و استنلس استیل
فولاد ضدزنگ زیرمجموعه‌ای از فولادها با حداقل 10.5% کروم است. به طور کلی فولاد از ترکیب شدن کربن با آهن به وجود می‌آید. اگر میزان کربن در ساختار آهن از حدود 2% کمتر باشد، به آن فولاد گفته می‌شود. البته میزان کربن در ساختار فولاد ضد زنگ معمولا بسیار کم و در مواردی خاص حداکثر 1.2% است. علاوه بر تفاوت در محتوای کربن، میزان عناصر آلیاژی دیگر در فولاد ضدزنگ و فولادهای دیگر متفاوت است. همانطور که گفته شد میزان محتوای کروم در ساختار فولاد زنگ نزن بالاتر از 10.5% است در صورتی که این مورد در فولادهای دیگر به این میزان نیست. این اختلاف در مقدار عناصر آلیاژی، تفاوت‌های زیادی در کاربرد و ویژگی‌های استنلس استیل و فولاد به وجود می‌‌آورد.
استیل یا فولاد ضدزنگ دارای مقاومت به خوردگی بسیار خوبی است. شکل پذیری و جوش پذیری استیل بسیار بهتر از فولاد است. کیفیت سطحی استیل نیز از سایر فولادها بهتر است. کاربرد استیل زنگ نزن و سایر فولادها نیز بسیار با یکدیگر متفاوت است که در ادامه به آن می‌پردازیم. یکی دیگر از تفاوت‌های استیل و فولادهای کم آلیاژ را می‌توان تفاوت در قیمت آن‌ها دانست. فولاد ضد زنگ به دلیل فرآیند تولید سخت‌تر و وجود عناصر آلیاژی مختلف قیمت بالاتری نسبت به فولادهای کربنی دارد. چرا که نیکل و برخی عناصر آلیاژی موجود در استیل ضد زنگ، فلزاتی گران قیمت هستند. پس در انتخاب استیل یا فولاد با توجه به قیمت این آلیاژها و با در نظر گرفتن ویژگی‌های فنی هرکدام باید مناسب‌ترین متریال را برای استفاده انتخاب کرد.
علت کاربرد فراوان فولاد ضد زنگ در صنعت چیست؟
استنلس استیل در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و طول عمر و دوام بسیار خوبی دارد؛ نسبت به سایر فلزات، در برابر حرارت و اکسیداسیون مقاومت بالاتری دارد. برخی از گریدهای استیل در دماهای بسیار بالا در حدود 1000 تا 1150 درجه سانتی‌گراد نیز خواص مکانیکی خود را حفظ می‌کنند. از دیگر ویژگی‌های منحصر به فرد فولاد ضدزنگ می‌توان به ظاهر آن و نیاز کم آن به تعمیر و نگهداری اشاره کرد، که این فلز را به گزینه‌ای برتر برای بسیاری از کاربردها تبدیل کرده‌اند.
اما چرا فولاد زنگ نزن در برابر خوردگی مقاوم است؟ چرا استیل زنگ نمی‌زند؟ پاسخ کوتاه به این سؤالات این است که به دلیل وجود عنص کروم در آلیاژهای استیل این ویژگی ایجاد می‌شود. آلیاژهای استنلس استیل حداقل 10.5% عنصر کروم در ساختار خود دارند.
حضور عنصر کروم در ساختاراستیل سبب پدید آمدن یک لایه اکسید مقاوم بر روی سطح استیل می‌شود. وظیفه این لایه اکسیدی محافظت از سطح استیل در برابر هوا و سایر مواد خورنده است. این لایه اکسیدی غیر فعال است و واکنش پذیری بسیار پایینی دارد به همین دلیل است که استیل در برابر رطوبت و خوردگی مقاوم است. افزایش مقدار کروم در ساختار استیل سبب بهبود مقاومت به خوردگی آن می‌شود. گریدهای محتلفی از استیل در دنیا تولید می‌شوند.
تفاوت در میزان عناصر آلیاژی سبب پدید آمدن گریدهای متفاوتی از استیل می‌شود. هرکدام از گریدهای استیل دارای ویژگی‌ها و خواص منحصر به فردی هیتند که طراحان متناسب با نیاز خود آن‌ها را انتخاب می‌کنند. گریدهای استیل را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم کرد.:
- فولاد ضدزنگ آستنیتی (سری 300): این نوع استیل متداول‌ترین نوع فولاد زنگ نزن است. فولادهای ضد زنگ سری 300 آستنیتی به دلیل مقاومت استثنایی خود در برابر حرارت و خوردگی شناخته شده هستند.
- فولاد ضدزنگ مارتنزیتی (سری 400): فولاد مارتنزیتی را می‌توان بر خلاف فولاد آستنیتی، با عملیات حرارتی سختکاری کرد. این رفتار، فولاد مارتنزیتی را مقاوم‌تر از سایر انواع می‌کند.
- فولاد ضدزنگ فریتی (سری 400): فولادهای فریتی حاوی 10 تا 30% کروم هستند که اساساً با عملیات حرارتی سخت نمی‌شوند و فقط اندکی با نورد سرد، سخت می‌شوند.
- فولاد ضدزنگ رسوب سخت (گریدهای PH): آلیاژهای PH حاوی مقدار کمی مس، آلومینیوم، فسفر یا تیتانیوم هستند. پس از این که یک قطعه از این آلیاژها تولید و ساخته می‌شود، فرایند رسوب سختی صورت می‌گیرد که در آن، این عناصر به صورت ترکیبات سخت بین فلزی رسوب می‌کنند و به طور قابل توجهی سختی و استحکام را افزایش می‌دهند.
- فولاد ضدزنگ داپلکس: به این نوع فولاد زنگ نزن «داپلکس» یا «دوپلکس» می‌گویند؛ فولاد داپلکس از کنار هم قرار گرقتن دو فاز آستنیت و فریت تشکیل می‌شود و ویژگی‌های بسیار خوبی برای استفاده در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز دارد.
در این گروه‌های پنجگانه، گریدهای مختلفی از فولاد ضدزنگ وجود دارد. افزودن عناصر مختلف، خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی هر گرید و ویژگی‌های فنی آن آلیاژ را تغییر می‌دهد که این کار می‌تواند بر نوع کاربرد ماده تأثیرگذار باشد. به عنوان مثال، این فرایند می‌تواند در مورد شکل‌پذیری، قابلیت جوشکاری، مقاومت حرارتی و بسیاری خصوصیات دیگر تأثیر بگذارد.
کاربرد استنلس استیل و فولاد
مقاومت به خوردگی استیل را می‌توان مهم‌ترین ویژگی آن دانست که همین عامل سبب استفاده از آن در صنایع مختلف می‌شود. از طرف دیگر فولاد به دلیل سختی پذیری بهتر و استحکام بالاتر ویژگی‌های بسیار خوبی برای استفاده در محیط‌های تحت تنش دارد. در ادامه برخی از کاربردهای استنلس استیل و فولاد را به اختصار بیان می‌کنیم.
نمونه کاربردهای استنلس استیل
نمونه کاربردهای استنلس استیل را در ادامه می‌بینید:
- لوازم آشپزخانه
- استفاده در کاربری‌های دکوراتیو
- صنایع هوا فضا
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
- صنایع غذایی
- ساخت تیغ‌های جراحی و تجهیزات پزشکی
نمونه کاربردهای فولاد
نمونه کاربردهای فولاد را در ادامه می‌بینید:
- ساختمان سازی و عمران
- ساخت سلاح‌های نظامی
- ساخت ابزارآلات
- صنایع حمل و نقل
- انواع ماشین‌آلات صنعتی
چگونه از استنلس استیل نگهداری کنیم؟
درست است که یکی از ویژگی‌های فولاد ضد زنگ نیاز اندک به نگداری و دوام بالای آن است؛ ولی لازم است برای به حداکثر رساندن عمر آن به نکاتی توجه شود. همچنین در صورت آسیب دیدن ورق فولاد ضدزنگ، می‌توانید از راهنماهای زیر برای بهبود وضعیت ظاهری استیل استفاده کنید:
خلاصه‌ای از تاریخچه فولاد زنگ نزن
ابداع فولاد به حدود 4000 سال قبل بازمی‌گردد، زمانی که سلاح‌های آهنی به دلیل افزایش استحکام جای تسلیحات برنزی را گرفتند. (تاریخچه فلزات از ماقبل تاریخ تا به امروز) طی سال‌های طولانی با شناخت خواص فولاد، آن‌ها جایگزین مواد دیگر در صنایع مختلف شدند. با شروع تولید تجاری فولاد، شاهد پیشرفت‌های بزرگی در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم هستیم.
فولاد ترکیب آهن و کربن است و با کاهش کربن تا میزان 1.2% و افزودن عناصری مانند کروم و نیکل می‌توان به ساختار استیل دست یافت. بدین منظور در سال 1856، هنری بسمر (Henry Bessemer) با وارد کردن اکسیژن به آهن مذاب راه جدیدی برای کاهش میزان کربن ارائه کرد. این نوآوری منجر به پیشرفت‌های مختلفی در صنعت فولاد شد و شرکت فولاد ایالات متحده در سال 1901 تأسیس گردید. در سال 1904، دانشمند فرانسوی به نام لئون ژیله (Leon Gillet)، ترکیبی از آلیاژهایی را ساخت که پایه و اساس فولاد ضدزنگ شد.
در سال 1913، هری برلی (Harry Brearley) اولین آلیاژ استنلس استیل واقعی را ساخت. در سال 1919 فولاد ضد زنگ مارتنزیتی اختراع شد. فولادهای داپلکس نیز در سال 1930 در سوئد تولید شدند و نوآوری آن‌ها همچنان درحال توسعه است.
Stainless Steel، به دلیل سطح براق و استحکام بسیار خوب، مورد توجه صنعتگران و طراحان قرار گرفت و به سرعت جای خود را در بازار باز کرد. این فولاد به نوعی یک دستاورد شگفت‌انگیز فناوری بود و صنایعی مانند حمل و نقل و پزشکی را متحول و مدرن ساخت. مزایای گسترده فولاد زنگ نزن سبب کاربرد روز افزون آن‌ها شده است.
فولاد ضدزنگ علاوه بر کاربری‌هایی که در زندگی روزمره شاهد آن هستیم در صنایع مختلف نیز کاربردهای فراوانی دارد. فولاد ضدزنگ به دلیل خواص بسیار خوب و ویژگی‌های متعددی خود در هزاران زمینه مختلف در صنایع هوافضا تا پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سخن آخر
فولاد زنگ نزن یا فولاد ضد زنگ از جمله آلیاژهای پرکاربرد در صنعت است که ویژگی‌های بسیار خوب آن سبب شده است تا بتوان از آن در صنایع مختلف استفاده کرد. عناصر کروم و نیکل را می‌توان عناصر آلیاژی اصلی استیل دانست که تفاوت در میزان این دو عنصر سبب پدید آمدن گریدهای مختلف استیل می‌شود. عناصر دیگری نیز مانند مولیبدن هستند که سبب برخی از ویژگی‌های خاص در استیل می‌شوند. مقاومت به خوردگی، خواص مکانیکی، ظاهر جذاب، دوام بالا، شکل پذیری و جوش پذیری استیل سبب شده است تا کاربرد این آلیاژ روز به روز بیشتر شود.
استیل رخ با کادر مجرب در زمینه مشاوره فنی و بازرگانی و خدمات تولیدی، عرضه کننده فولادهای ضد زنگ استاندارد با بالاترین کیفیت به اشکال مختلف (ورق استیل، میلگرد استیل، لوله استیل، پروفیل استیل و اتصالات استیل) و در انواع صنعتی و دکوراتیو است. دامنه وسیع خدمات و محصولات این شرکت با بهترین کیفیت و با قیمت مناسب خرید انواع محصولات استنلس استیل را برای شما آسان می‌کند.
از طریق وب‌سایت استیل رخ محصولات و خدمات استیل در دسترس مشتریان از قبیل کارخانه‌جات صنعتی، صنعتگران، فعالان ساخت وساز و پیمانکاران (مجری نماهای شیشه ای و فلزی)، سازندگان و مجریان نرده های استیل، سازندگان مصنوعات فلزی، هتل‌ها، بیمارستان‌ها، ادارات، فروشگاه‌ها و مجتمع‌های مسکونی و تجاری قرار دارد.
