مقالات
فولاد ضد زنگ
اسفند
فولاد ضدزنگ یا فولاد زنگ‌نزن یا استنلس استیل (Stainless Steel) به انواعی از فولاد اطلاق می‌گردد که بدلیل وجود برخی عناصر آلیاژی در آنها نظیر کُرم و نیکل، بدون نیاز به هرگونه پوشش دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی هستند و این خصوصیت فولادهای ضدزنگ موجب کاربرد وسیع آنها در در محیط‌های خورنده مانند آب و هوای مرطوب و محیط‌های خورنده شیمیایی گردیده است و بطور گسترده در صنایع شیمیایی، لبنیات، داروسازی، نفت، بهداشتی، ملزومات آشپزخانه، لوازم خانگی، ساختمان، دکوراسیون و غیره استفاده می‌گردند.
خلاصه‌ای از تاریخ فولاد ضد زنگ
ابداع فولاد به حدود 4.000 سال قبل بازمی‌گردد، زمانی که سلاح‌های آهنی به دلیل افزایش استحکام جای تسلیحات برنزی را گرفتند. طی هزاران سال بدون آن که بدانیم واقعاً چرا فولاد بهتر از سایر جایگزین‌های خود است، از این فلز استفاده کرده‌ایم. با شروع تولید تجاری فولاد، شاهد پیشرفت‌های بزرگی در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم هستیم.
در سال 1856، هنری بسمر(Henry Bessemerv) 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 ضد زنگ شد. در سال 1913، هری برلی (Harry Brearley)این فرایند را مستند کرد و ضمن اشاره به مقاومت در برابر خوردگی فولاد، اولین فولاد مارتنزیتی را به ثبت رساند.
فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل (Stainless Steel) که در ابتدا با نام “فولاد زنگ نزن” شناخته می‌شد، به دلیل سطح براق و استحکام فوق‌العاده‌اش به سرعت در بازار شناخته شد و مورد استقبال قرار گرفت. این فولاد به نوعی یک دستاورد شگفت‌انگیز فناوری بود و صنایعی مانند حمل و نقل و پزشکی را متحول و مدرن ساخت. مزایای گسترده آن به گونه‌ای زندگی روزمره را آسان می‌کند که ما حتی فکرش را هم نمی‌کنیم.
بیشتر مردم زمانی که کلمه ضد زنگ یا عبارت فولاد ضد زنگ را می‌شنوند، ذهنشان به سمت یخچال یا لوازم آشپزخانه جدیدی می‌رود که به تازگی در کاتالوگی دیده‌اند. با این حال، فولاد ضد زنگ به دلایل بسیار خاص و مشخصی در هزاران زمینه مختلف در بازارهای هوافضا تا پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در هر حال، فولاد ضد زنگ چیست؟
فولاد ضد زنگ = آهن + کروم (> 10.5٪) + برخی مواد دیگر
معادله بالا اساس یک آلیاژ فولاد ضد زنگ را تشکیل می‌دهد، هرچند از عناصر مختلف برای تولید آلیاژهای مختلف ضد زنگ استفاده می‌شود. این آلیاژهای مختلف خواص و قابلیت‌های متفاوتی دارند و به همین دلیل، در بسیاری از موارد برای اهداف متفاوتی استفاده می‌شوند. اگرچه در حال حاضر بیش از 250 آلیاژ فولاد ضدزنگ وجود دارد که می‌توان آنها را تولید کرد، اما اغلب تولیدات فولاد ضدزنگ بر پایه 10 آلیاژ رایج انجام می‌شود.
چرا فولاد ضد زنگ در تولید و ساخت بسیار محبوب است؟
با توجه به توضیحات ارائه شده این سؤال مطرح می‌شود که چه چیزی فولاد ضد زنگ را در مقایسه با سایر فلزات متمایزتر می‌کند؟ در پاسخ باید گفت که همه ویژگی‌های فنی این فلز است که آن را متمایز می‌کنند. فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی مقاوم‌تر است و زنگ نمی‌زند؛ نسبت به سایر فلزات، در برابر حرارت و اکسیداسیون مقاومت بالاتری دارد و هم در دمای اتاق و هم در دماهای بالا استحکام بیشتری از خود نشان می‌دهد. از دیگر ویژگی‌های منحصر به فرد فولاد ضد ِزنگ 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.
اجازه دهید کمی بیشتر مقاومت فولاد ضد زنگ را در برابر خوردگی مورد بررسی قرار دهیم. چرا فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی مقاوم است؟ چرا فولاد ضد زنگ، زنگ نمی‌زند؟ پاسخ کوتاه به این سؤالات این است که به دلیل وجود کروم این خاصیت ایجاد می‌شود.
بیایید دوباره به معادله خود در بالا نگاه کنیم. آهن به عنوان فلز پایه در اکثر فولادهای ضد زنگ شناخته می‌شود و به طور معمول، در صورت قرار گرفتن در معرض اکسیژن به سرعت زنگ می‌زند. چیزی که فولاد ضد زنگ را از فولاد کربنی یا سایر انواع فولاد متمایز می‌کند، لایه اکسید کرومی است که به این فلز پایه اضافه می‌شود. این لایه تلاش می‌کند تا غشای غیر فعالی را ایجاد کند که مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهد و میزان زنگ‌زدگی را به حداقل برساند. همان طور که می‌توان حدس زد، افزایش مقدار کروم باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی می‌شود.
تولید فولاد ضد زنگ که در ایران به اختصار به عنوان اسیل شناخته می‌شود، با آلیاژهای (گریدهای) مختلفی صورت می‌گیرد و متالورژی متفاوت هر آلیاژ منجر به ساخت انواع مختلف فولاد ضد زنگ و گریدهای متفاوت آنها می‌شود. 5 گروه اصلی فولاد ضد زنگ وجود دارند که عبارت‌اند از:
- فولاد ضد زنگ آستنیتی (سری 300): این نوع استیل متداول‌ترین نوع فولاد ضد زنگ است. فولادهای ضد زنگ آستنیتی به دلیل مقاومت استثنایی خود در برابر حرارت و خوردگی شناخته شده هستند.
- فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری 400): فولاد ضد زنگ مارتنزیتی را می‌توان بر خلاف فولاد آستنیتی، با حرارت سخت کرد. این رفتار، فولاد مارتنزیتی را مقاوم‌تر از سایر انواع می‌کند.
- فولاد ضد زنگ فریتی (سری 400): فولادهای فریتی حاوی بیش از 12 درصد کروم هستند که اساساً با عملیات حرارتی سخت نمی‌شوند و فقط اندکی با نورد سرد، سخت می‌شوند.
- فولاد ضد زنگ 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.
- دوپلکس: به این نوع فولاد زنگ نزن «دوپلکس» یا «داپلکس» می‌گویند؛ زیرا این آلیاژها دارای ریز ساختار‌های دو فازی هستند که از دانه‌های فولاد ضد زنگ فریتی و آستنیتی تشکیل شده‌اند.
در این گروه‌ها، گریدهای مختلفی از فولاد ضد زنگ وجود دارد. افزودن عناصر مختلف، خواص شیمیایی هر گرید و ویژگی‌های فنی آن گرید را تغییر می‌دهد که این کار می‌تواند بر کاربرد ماده تأثیرگذار باشد. به عنوان مثال، این فرایند می‌تواند در مورد شکل‌پذیری در مقابل قابلیت جوش تأثیر بگذارد.
کدام آلیاژ فولاد ضد ِزنگ از نظر شکل‌پذیری بهتر است؟
اگر کسی به دنبال آلیاژی با شکل‌پذیری بهتر باشد، باید برای مثال گریدی با محتوای نیکل، مس و منگنز مانند گرده فولادی ضدزنگ 305 را جستجو کند. کاربردهای رایج فولاد ضد زنگ 305 عبارت‌اند از:
- تولید قطعات پزشکی
- قطعات جراحی
- پره‌های دمنده
- قطعات با کشش عمیق
کدام آلیاژ استیل برای جوشکاری مناسب‌تر است؟
اگر به دنبال آلیاژی با قابلیت جوشکاری بهتر هستیم، می‌توانیم گزینه‌ای با محتوای تیتانیوم یا نیوبیم مانند فولاد ضد زنگ 316L را مد نظر قرار دهیم. کاربردهای رایج فولاد ضد زنگ 316L عبارت‌اند از:
- پنل‌های آزمایشگاهی (شیمیایی)
- پالایشگاه‌های نفت
- شلنگ‌های فلزی انعطاف‌پذیر
- کاربردهای دریایی
- قطعات صنعت نساجی
کدام آلیاژ فولاد ضد زنگ استحکام بیشتری دارد؟
یکی دیگر از مشخصه‌های مهم که طراحان قطعات به دنبال آن هستند، مواد با استحکام بیشتر است. این امر با فولاد ضد زنگ و با افزودن کربن، نیتروژن یا وانادیم به آلیاژ به دست می‌آید. فولاد ضد زنگ 440 محتوای کربن بالاتری نسبت به اکثر گزینه‌های ضد زنگ دارد و بنابراین یکی از آلیاژهای قوی است که در دسترس داریم. برای نمونه کاربردهای رایج فولاد ضد زنگ 444 عبارت‌اند از:
- کارد و چنگال
- قیچی
- وسایل جراحی
- سلاح گرم
کدام آلیاژ استیل 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 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. فولاد ضد زنگ 321 به دلایل زیادی یک انتخاب محبوب است و میزان سیلیکون بالاتر آن باعث مقاومت بهتر در برابر اکسیداسیون می‌شود. کاربردهای رایج فولاد ضد زنگ 321 عبارت‌اند از:
- چندراه‌های خروج دود (اگزوز)
- قطعات موتور جت
- پیچ و مهره‌ها
- قطعات مکانیکی هواپیما
- لوله‌کشی صنعتی
مزایای فولاد ضد زنگ نورد سرد چیست؟
فولاد ضد زنگ حاصل از نورد سرد به ما این امکان را می‌دهد که به ضخامت‌ها و تلرانس‌هایی برسیم که هیچ کس در زمان اختراع آن تصور نمی‌کرد. توانایی رسیدن به ورق‌هایی با ضخامت‌هایی به کوچکی 0.01 میلیمتر راه‌گشای بسیاری از نوآوری‌ها در پیشبرد صنایع حمل و نقل و پزشکی در آینده است. نورد سرد با دست‌یابی به ویژگی‌های دقیق به ما این امکان را می‌دهد که خواص فیزیکی و استحکام آلیاژ نورد شده را افزایش دهیم. در واقع، فولاد ضد زنگ دارای قابلیت‌های شگفت‌انگیزی است و امیدواریم در سال‌های آینده در پیشرفت‌های فناوری نقش پُررنگ‌تری داشته باشد.
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، میلگرد، لوله، پروفیل و اتصالات) و در انواع صنعتی و دکوراتیو می‌باشد. دامنه وسیع خدمات و محصولات این شرکت با بهترین کیفیت و با قیمت مناسب، از طریق این سایت اینترنتی در دسترس مشتریان از قبیل سازندگان 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.
