آیا گریدهای استیل نگیر، همیشه نگیر هستند؟

آلیاژهای آستنیتی استنلس استیل با توجه به ریزساختار و ترکیب شیمیایی‌شان غیر مغناطیسی هستند و جذب آهن ربا نمی‌شوند. اصطلاح نگیر به معنای غیرمغناطیسی بودن آلیاژ است اما در بازار، استیل نگیر معمولاً به گرید استیل 304 گفته می‌شود. استیل 430 نیز با معمولاً نام استیل بگیر شناخته می‌شود. هرچند که گریدهای دیگری نیز خاصیت‌های مغناطیسی یا غیرمغناطیسی دارند اما منظور از دو اصطلاح “بگیر” و “نگیر” در بازار دو گرید 304 و 430 است. اما آیا گریدهای نگیر و غیرمغناطیسی همواره نگیر هستند؟ در این مطلب از استیل رخ قصد داریم این موضوع را بیشتر بررسی کنیم.

اهمیت خاصیت مغناطیسی

پیش از پرداختن به مواردی که می‌توانند بر خاصیت مغناطیسی گریدهای ورق استیل آستینیتی تاثیر گذار باشند، بهتر است ابتدا اهمیت این موضوع را بررسی کنیم. خاصیت مغناطیسی در برخی از صنایع می‌توانند سبب اختلال در عملکرد سیستم‌ها شود. برای مثال در ساخت برخی تجهیزات دارای مگنت‌، در صورتی که بخش‌هایی از تجهیز مربوطه خاصیت مغناطیسی داشته باشند، ممکن است عملکرد کلی این وسیله دچار اشکال شود. یا در ساخت کوره‌های قوس الکتریکی، اگر بخش‌هایی از کوره که از استنلس استیل ساخته می‌شوند، خاصیت مغناطیسی داشته باشند، ممکن است در اثر القای جریان، ذوب شوند. به همین جهت است که خاصیت مغناطیسی در ساخت برخی تجهیزات می‌تواند عاملی تعیین کننده باشد. اما آیا استنلس استیل خاصیت مغناطیسی دارد؟

چه عواملی در خواص مغناطیسی استیل تاثیرگذار هستند؟

آستنیت با توجه به ساختار بلوری خود که به صورت FCC (Face Centered Cubic) یا مکعب با وجوه مرکز پر است، ذاتا خاصیتی غیرمغناطیسی دارد. هر عاملی که سبب تغییر در این ریزساختار شود، بر خواص مغناطیسی آن تاثیر می‌گذارد. در بین این عوامل، ترکیب شیمیایی اهمیت بالایی دارد. گریدهایی از فولاد با درصد کربن بالاتر، در اثر کارسرد یا عملیات حرارتی مستعد تشکیل فاز مارتنزیت هستند و گریدهای استنلس استیل مارتنزیتی راحت‌تر مغناطیسی می‌شوند. مارتنزیت ساختای بلوری BCT  یا Body Centered Tetragonal دارد. ساختار بلوری فریت نیز BCC یا Body Centered Cubic است که ذاتا خاصیت مغناطیسی دارد.

از طرف دیگر فاز مارتنزیت در برخی از گریدهای فولاد در فرآیند تولید ایجاد می‌شود. بالا بودن درصد کربن سبب می‌شود تا این فاز در اثر سرعت سرمایش بالا در روش‌ها عملیات حرارتی و یا ریخته گری، تولید شود. افزایش مقادیر عناصری مانند کروم، وانادیوم، تنگستن و … با پایدار کردن فاز فریت، می‌توانند سبب ایجاد خاصیت مغناطیسی در گریدهای مختلف فولاد شوند. از سوی دیگر عناصری مانند نیکل، منگنز، نیتروژن و … پایداری فاز آستنیت را افزایش می‌دهند. ترکیب شیمیایی گریدهای سری 300 استنلس استیل به گونه‌ایست که در نهایت فاز آستنیت در ساختار پایدار می‌شود. برای مثال آلیاژ استیل 304 آستینتی است و با تغییر ترکیب شیمیایی در بازه استاندارد، تغییری در خواص مغناطیسی آن به وجود نمی‌آید.

آیا گریدهای نگیر همیشه غیرمغناطیسی هستند؟

خیر؛ گریدهای نگیر نیز تحت شرایطی می‌توانند اندکی خواص مغناطیسی داشته باشند. مهم‌ترین عاملی که سبب می‌شود تا استیل نگیر، مقداری خاصیت مغناطیسی پیدا کند، کارسرد است. کارسرد در استنلس استیل آستینیتی سبب می‌شود تا اندکی از فاز آستنیت به مارتنزیت تبدیل شود. با توجه به خاصیت فرومغناطیسی مارتنزیت، این پدیده سبب می‌شود تا گریدهای نگیر نیز اندکی به آهن ربا جذب شوند. معمولا در گوشه‌های تیز، لبه‌های برش خورده و سطوح ماشینکاری شده خاصیت مغناطیسی تشدید می‌شود.

میزان و شدت خاصیت مغناطیسی گریدهای نگیر به ترکیب شیمیایی و میزان عناصر پایدار کننده آستنیت نیز بستگی دارد. برای مثال در صورتی که پایدار کننده‌های آستنیت در بازه بالای استاندارد قرار داشته باشند، خاصیت مغناطیسی کمتر ایجاد می‌شود. به صورت کلی گریدهایی با میزان نیکل، منگنز و یا نیتروزژن بالاتر، کمتر دچار خاصیت مغناطیسی می‌شوند.

چگونه می‌توان خاصیت مغناطیسی ناخواسته استیل نگیر را از بین برد؟

اول از همه باید توجه داشت که ساختارهایی که ذاتا خاصیت مغناطیسی دارند، مانند فریت و مارتنزیت همیشه مغناطیسی هستند. در واقع تنها راه تغییر خواص مغناطیسی تغییر ساختار بلوری مواد است. گریدهای آستنیتی که در اثر کارسرد مقداری فاز مارتنزیت در آن‌ها تشکیل شده‌است، باید تحت عملیات آنیل قرار بگیرند تا این اثر مغناطیسی ناخواسته، در آن‌ها حذف شود. در واقع با انجام عملیات حرارتی آنیل کامل و انحلال کامل فاز مارتنزیت و تشکیل آستنیت (FCC) می‌توان اثر مغناطیسی ایجاد شده را از بین برد.

در خصوص گریدهای فریتی و مارتنزیتی نیز باید با انجام عملیات حرارتی مناسب، درصد فاز آستنیت را در ماتریس قطعه افزایش داد. با انجام این کار می‌توان میزان خاصیت مغناطیسی قطعات را کم کرد.

سخن آخر

گریدهای استنلس استیل نگیر، همواره نگیر نیستند و فرآیندی مانند کارسرد می‌تواند سبب ایجاد خاصیت مغناطیسی در آن‌ها شود. برای از بین بردن این خاصیت در گریدهای آستنیتی باید فرآیند آنیل کامل روی آن‌ها صورت گیرد تا ریزساختار به طور کامل آستنیتی شود. سایر گریدها با ساختارهای بلوری دیگر مانند فریت و مارتنزیت را نمی‌توان به صورت کامل غیرمغناطیسی کرد و تنها می‌توان با افزایش کسرحجمی میزان آستنیت در آن‌ها خاصیت مغناطیسی‌شان را کاهش داد.