استیل 18/8 چیست؟

حتماً به نام استیل 18/8 روی ساعت مچی، ظروف آشپزخانه، قاشق و چنگال و یا لوازم آشپزی برخورد کرده‌اید. این گرید استیل از دیرباز نامی آشنا برای معرفی استنلس استیل مرغوب بوده و از سال‌های گذشته بیش از هر گرید دیگری از فولاد زنگ نزن در بین مردم عادی شناخته شده است. البته گرید بسیار مشابه دیگر که به استیل 10/18 معروف است نیز به همین ترتیب در برخی محصولات معرفی می‌شود.

استیل 8/18 و استیل 10/18، نام‌های دیگر استیل 304 هستند که به عنوان یکی از شناخته‌شده‌ترین و پرکاربردترین گریدهای استنلس استیل یا فولادهای ضدزنگ به شمار می‌آید. دلیل این نامگذاری به محتوای کروم و نیکل آن باز می‌گردد. این آلیاژ به صورت حدودی شامل 18 تا 20% کروم و 8 تا 10% نیکل در ساختار خود است. ویژگی اصلی این گرید مقاومت بالای آن در برابر خوردگی‌ است و مشخصات مطلوبی چون، ظاهر زیبا، بهداشتی بودن و استحکام را دارا است. در این مقاله قصد داریم استیل 8/18 را با جزئیات بیشتر برای شما معرفی کنیم و به جوانب مختلف آن از لحاظ ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربردهای آن بپردازیم.

تاریخچه نامگذاری استنلس استیل 18/8

در سال 1912 مهندسین شرکت Krupp با نام‌های Benno Strauss و Eduard Maurer با ترکیب 8% نیکل و 18% کروم توانستند به ساختاری آستنیتی دست پیدا کنند که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی داشت و همین امر نیز سبب شد تا این گرید با نام استیل 18/8 شناخته شود. در سال 1924 W.H. Hatfield در کارخانه Firth-Vickers ترکیب استیل 304 را تولید کرد و این استیل با نام تجاری Staybrite 18/8 به بازار عرضه شد.

در ایران نیز این گرید در ابتدا با نام 18/8 وارد کشور شد و ظروف و تجهیزات ساخته شده از این نوع استنلس استیل، با درج 18/8 روی آنها وارد بازار می‌گردید. در حال حاضر نیز 18/8 همچنان نامی است که در بازار گرم مواد اولیه استنلس استیل، در کنار 304 و 18/10 می‌شنوید و همگی به یک گرید واحد اشاره دارند و ممکن است در داخل و یا قسمت پشتی ظروف یا تجهیزات تولید شده با آنها، یکی از این اسامی حک شده باشند.

استنلس استیل 18/8 و 18/10، آیا این دو کاملا به هم شبیه هستند؟

پیش از پرداختن به استنلس استیل 18/8، لازم دیدیم به این مورد نیز برای رفع هرگونه ابهام بپردازیم. هرچند که در بالا ذکر گردید که این دو یکسان هستند و از آنها به عنوان نام‌های دیگر ورق استیل 304 نام برده شد، اما استیل 18/10 نیز در واقع یکی از گریدهای فولاد ضد زنگ است که در ساختار خود 18% کروم و 1% نیکل دارد. استیل 18/10 را نمی‌توان با استیل 316 یکی دانست چرا که استیل 316 در ساختار شیمیایی خود شامل 2 تا 3% مولیبدن است، اما استیل 18/10 در ترکیب خود مولیبدن ندارد. البته اگرچه که هردوی این دو نوع از استنلس استیل (18/8 و 18/10) با نام 304 شناخته می‌شوند اما ترکیب شیمیایی متفاوت آنها باعث گردیده مقاومت استیل 18/10 نسبت به استیل 18/8 بیشتر باشد و از این رو می‌توان از آن در کاربری‌های با شرایط سخت‌تر نیز استفاده کرد. هرچند استیل 18/8 به دلیل قیمت مناسب‌تر، نسبت به استیل 18/10 بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استنلس استیل 18/8 چیست؟ 

همانطور که پیش‌تر اشاره شد، آلیاژ استنلس استیل 18/8 (Stainless steel 18/8)، یکی از گریدهای استنلس استیل است که از خانواده استنلس استیل آستنیتی به حساب می‌آید. این گرید به دلیل محتوای 18% کروم موجود در ساختار خود، از مقاومت بالایی در برابر خوردگی برخوردار است. البته گفتنی است که مقاومت به خوردگی این آلیاژ در دماهای خیلی بالا و به خصوص در محیط‌های حاوی یون کلرید تا حدودی افت می‌کند. محتوای نیکل این گرید نیز سبب بهبود شکل‌پذیری آن می‌شود. این گرید در دمای اتاق شکل‌پذیری خوبی دارد و می‌توان فرآیندهایی مانند کشش عمیق و خم‌کاری را به راحتی روی آن انجام داد. گفتنی است که استیل 18-8 با انجام عملیات حرارتی سخت نمی‌شود و برای افزایش استحکام آن لازم است برای آن از فرآیندهای کارسرد استفاده شود.

ترکیب شیمیایی استنلس استیل 8-18

این گرید در استاندارد آمریکایی AISI با نام استیل 304 و در استاندارد ASTM با نام A240 شناخته می‌شود و زیر گریدهای مختلفی نیز دارد که تفاوت آن‌ها در میزان کربن موجود در ترکیب شیمیایی آن‌هاست. نیکل در ساختار آلیاژهای استیل سبب پایداری فاز آستنیت می‌شود و کروم به عنوان پایدارکننده فاز فریت شناخته می‌شود. در جدول زیر نام زیر گریدهای این آلیاژ بر حسب دو مدل استاندارد آمریکایی AISI و ASTM آمده‌ است:

جدول زیر گریدهای مختلف استنلس استیل 18/8 و ترکیب شیمیایی آنها

استاندارد AISI	استاندارد ASTM	کربن	منگنز	فسفر	گوگرد	سیلیسیم	کروم	نیکل	نیتروژن
304	A240	Max 0.08	Max 2.0	0.045	0.03	0.75	18-20	8-11	Max 0.1
304L	A240	Max 0.03	Max 2.0	0.045	0.03	0.75	18-20	8-12	Max 0.1
304H	A240	0.04-0.1	Max 2.0	0.045	0.03	0.75	18-20	8-10.5	–
304N	A240	Max 0.08	Max 2.0	0.045	0.03	0.75	18-20	8-10.5	0.1-0.16

خواص مکانیکی استنلس استیل 18/8

انواع استنلس استیل 18/8 با توجه به درصدهای مختلف عناصر آلیاژی، طیفی از خواص مکانیکی را ارائه می‌دهند. در جدول زیر، مقایسه‌ای بین زیر گریدهای مختلف 304 یا همان 8-18 از نظر خواص مکانیکی صورت گرفته است که به کاربران این گرید (مهندسان و طراحان) در انتخاب مناسب‌ترین آنها برای کاربردهای خاص کمک شایانی می‌کند.

جدول خواص مکانیکی زیرگریدهای استنلس استیل 18/8

گرید و زیر گریدها	تنش تسلیم (Mpa)	استحکام نهایی (Mpa)	ازدیاد طول (%)	سختی (HRB)	سختی (HB)
304	205	515	40	92	201
304L	170	485	40	92	201
304H	205	515	40	92	210
304N	240	550	30	95	217

ویژگی‌های کلیدی استنلس استیل 18/8

• مقاومت بالا در برابر خوردگی (Corrosion resistance):

مقاومت به خوردگی استیل 18/8 به دلیل وجود درصد بالای کروم، این آلیاژ را به گزینه‌ای مناسب برای کاربرد در طیف گسترده‌ای از محیط‌ها تبدیل کرده است. به طوری که در محیط‌های حاوی مواد کلریدی نیز عملکرد قابل قبولی از خود نشان می‌دهد. با این حال، در شرایط بسیار خورنده مانند مناطق ساحلی (در خارج ساختمان)، امکان بروز پدیده تاول‌زدگی سطحی در آن وجود دارد.

• غیرمغناطیسی بودن (Non-magnetic):

یکی دیگر از ویژگی این گرید آستنیتی، غیرمغناطیسی بودن آن است و به همین دلیل است که در بازار فولاد، استیل 18/8 یا 304 را با نام استیل نگیر نیز می‌شناسند. علت این امر زمینه آستنیتی این آلیاژ است. این در حالی است که گریدهای مغناطیسی، از ریزساختار فریتی برخوردار هستند.

جهت خرید ورق استیل در آلیاژهای متنوع، به این صفحه در استیل رخ مراجعه کنید.

• برخوردار از قابلیت جوشکاری و ماشینکاری (Welding and machining):

استنلس استیل 18/8 (استنلس استیل 304) به دلیل ترکیب شیمیایی و خواص متالورژیکی ویژه‌ای که دارد، قابلیت‌ خوبی در جوشکاری و ماشینکاری برخوردار است. این ویژگی‌ها سبب شده است تا این آلیاژ در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای پیدا کند.

در صنعت این گرید را با استفاده از روش‌های مختلفی جوشکاری می‌کنند و در دمای بالا و پایین شکل می‌دهند. فرآیند کشش عمیق روی ورق‌های استیل 8-18 امکان تولید محصولاتی مانند سینک ظرفشویی را فراهم می‌کند.

همچنین از آنجایی که استیل 18/8، کارسختی بالایی دارد، برای بهره‌برداری از قابلیت ماشینکاری آن لازم است ملاحظاتی در نظر گرفته شود. از جمله این موارد، استفاده از روانکار مناسب، تیز نگه داشتن تیغه‌های برش و براده‌برداری مناسب هستند که باید طبق دستورالعمل فنی مربوطه در این فرایند لحاظ شوند.

پیشنهاد می‌کنیم مطلب جوشکاری استنلس استیل چگونه انجام می‌شود؟ را از ما بخوانید.

 

• دارای محدودیت در عملیات حرارتی برای سخت کاری (Limited in heat treatment for hardening): 

با توجه به ریزساختار و ترکیب شیمیایی استنلس استیل 18/8، این گرید را نمی‌توان با انجام عملیات حرارتی معمول (Heat Treatment) سختکاری کرد. به این دلیل که ساختار آستنیتی پایدار این گرید با سرد شدن سریع به مارتنزیت تبدیل نمی‌شود (عناصر آلیاژی مثل کروم و نیکل در این گرید باعث پایداری ساختار آستنیتی و کاهش تمایل به تشکیل مارتنزیت می‌شوند). گرید 8-18 را همانطور که در بالا نیز به آن اشاره شد، معمولا با کار سرد سخت می‌کنند و از روش‌هایی مانند نورد سرد برای این منظور استفاده کرده و ریزساختار یا شبکه کریستالی آلیاژ را به‌هم فشرده و سخت می‌کنند.

در مقابل در این نوع از فولادهای ضدزنگ برای بازگرداندن ساختار به حالت یکنواخت، از فرایند یا عملیات حرارتی آنیلینگ (Annealing) استفاده می‌شود. در آنیل کردن، قطعه تا دمای مشخصی گرم شده و سپس به آرامی سرد می‌شود. طی آنیلینگ، ریزساختار یا شبکه کریستالی این گرید مجدد منظم و یکنواخت شده و تنش‌های داخلی ایجاد شده در آن (حین شکل‌دهی، کارسرد یا جوشکاری) تسکین داده می‌شوند. همچنین شکل‌پذیری آن نیز بهبود پیدا می‌کند و قطعه برای انجام عملیات بعدی مانند کشش عمیق آماده می‌شود.

برای آنیل کردن استنلس استیل 18/8، آن را در محدوده دمایی 1010 تا 1120 درجه سانتی‌گراد گرم می‌کنند و سپس به مدت زمان کافی (بر اساس ضخامت قطعه) در این دما نگه می‌دارند (قطعات ضخیم‌تر به زمان نگهداری بیشتری نیاز دارند).

بیشتر بخوانید: تفاوت استنلس استیل 304 و 316

کاربردهای گسترده و متنوع استنلس استیل 18/8

ترکیب متعادلی از خواص مطلوب از جمله مقاومت به خوردگی، شکل‌پذیری خوب و استحکام بالا باعث شده استنلس استیل 18/8، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار ‌گیرد. در ادامه برخی از کاربردهای مهم این گرید بیان شده‌اند:

• صنایع غذایی و دارویی

مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی، استیل 18/8 را برای ساخت انواع تجهیزات آشپزخانه صنعتی و غیرصنعتی مانند ظروف، قاشق و چنگال، سینک، میز کار، هود و… کاربردی کرده است. همچنین به دلیل بهداشتی بودن و مقاومت این گرید در برابر حرارت، در تولید انواع ظروف پخت و پز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صنایع لبنی نیز، در ساخت مخازن نگهداری شیر، لوله‌ها و شیرآلات از این گرید پر کاربرد استفاده می‌شود. بطور کلی درساخت ماشین آلات خطوط تولید صنایع غذایی و دارویی و بسیاری از صنایع دیگر، استیل 18/8 از مواد اولیه پرکاربرد محسوب می‌شود.

بیشتر بخوانید: مزایا، معایب و کاربردهای ظروف استیل

• صنایع شیمیایی

مقاومت در برابر بسیاری از مواد شیمیایی، استنلس استیل 304 (استنلس استیل 8-18) را برای ساخت مخازن و لوله‌هایی که در تماس با سیالات خورنده هستند، مناسب نموده است. همچنین در تولید تجهیزات حرارتی و فراوری مانند مبدل‌های حرارتی، پمپ‌ها و شیرآلات نیز از این آلیاژ فولادی استفاده می‌شود.

• صنایع ساخت و ساز

ظاهر زیبا و لوکس و نیز مقاومت در برابر عوامل جوی، استیل 18/8 را برای استفاده در ساخت نمای ساختمان‌ها، نرده‌ها و آسانسورها نیز قابل استفاده نموده است.

• صنایع نظامی

در ساخت مخازن، تجهیزات دقیق، زیردریایی‌ها و سلاح‌ها، مقاومت در برابر خوردگی و شرایط سخت محیطی از جمله شاخص‌های مهم در نظر گرفته شده هستند که استنلس استیل 18/8 آنها را برآورده می‌کند.

سخن آخر

همانطور که در این مقاله از استیل رخ به آن پرداخته شد، استنلس استیل 18/8، به واسطه خصوصیات مطلوب و قابل توجهی که دارد به عنوان انتخابی هوشمندانه برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مطرح است. مقاومت بالا در برابر خوردگی، شکل‌پذیری قابل قبول، استحکام خوب و قیمت به‌صرفه، این آلیاژ را به گزینه‌ای مناسب برای طیف گسترده‌ای از کاربردها تبدیل کرده است.

هرچند فناوری رو به پیشرفت است اما انتظار می‌رود که استنلس استیل 18/8 همچنان به عنوان یکی از پرکاربردترین و البته پرفروش‌ترین گریدهای فولاد ضد زنگ باقی بماند و کاربردهای جدیدی نیز برای آن کشف شود.