فولاد ضد زنگ چیست؟
فولادهای ضد زنگ که با نام استنلس استیل هم نیز شناخته می‌شوند در ترکیبات خود دارای مقدار قابل توجهی کروم ( حدودا 11 درصد ) می‌باشند. وجود عنصر کروم در حالت معمول می‌تواند موجب افزایش مقاومت به خوردگی فلز گردد، با افزودن عناصر دیگری چون نیکل، مولیبدن می‌توان علاوه بر افزایش مقاومت به خوردگی، مقاومت در برابر حرارت را نیز افزایش داد. مهم‌ترین ویژگی این دسته از فولادها مقاومت در برابر خوردگی است، بنابراین نباید میزان درصد عنصر کروم از حد معینی کمتر باشد.
دانشمندان با مطالعات گسترده به این نتیجه رسیدند که افزودن عناصری چون کروم و نیکل به فلزات موجود می‌توانند نوع دیگری از فلزات را ایجاد کند که در محیط های اسیدی از مقاومت به خوردگی بالاتری برخوردار هستند. نیکل می‌تواند علاوه بر مقاومت به‌خوردگی، انعطاف و فرم پذیری فلز را نیز افزایش دهد.
فولادهای ضد زنگ بر اساس ترکیبات شیمیایی و متالورژیکی به چند دسته تقسیم می گردند:
- مارتنزیتی (Martensitic)
- فریتی (Ferritic)
- آستنیتی (Austenitic)
- آستنیتی- فریتی یا دو فازی (Duplex or ferritic-austenitic)
- رسوب سختی (Precipitation-Hardening or PH)
آشنایی با انواع فولادهای زنگ نزن
مارتنزیتی:
این نوع از ضد زنگ‌ها در ترکیبات خود عناصر سه گانه آهن، کروم و کربن را نیز به همراه دارند و در برابر خوردگی و عملیات حرارتی بسیار مقاوم‌اند. مارتنزیتی‌ها عنصر نیکل ندارند به همین دلیل سخت کاری آن‌ها با استفاده از عملیات حرارتی صورت می‌گیرد.
کروم موجود در این گروه از استنلس استیل‌ها می‌تواند حدود 11 تا 18 درصد باشد که موجب افزایش استحکام، سختی و مقاومت به خستگی فلز می‌گردد. مارتنزیتی‌ها در میان سایر فولادهای ضد زنگ از مقاومت کمتری در برابر خوردگی برخوردار هستند با این حال به جهت بالا بودن انعطاف‌پذیری و استحکام سطحی برای ساخت ابزارآلات، شیرآلات، فنرها، قاشق و چنگال مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فریتی:
فولادهای فریتی که با سری 400 شناخته می‌شوند در مقایسه با مارتنزیتی از کروم بالاتری برخوردار هستند و در حالت نرمال حدود 11 تا 30 درصد کروم دارند. فریتی‌ها نیز همچون مارتنزیتی‌ها یا بدون نیکل هستند و یا درصد بسیار پایینی را به همراه دارند. فریتی‌ها از مقاومت به خوردگی و حرارتی بالایی برخوردار اند. این دسته از فولادها در ساخت لوازم خانگی، اگزوز خودرو و ظروف پخت‌وپز بسیار کاربردی هستند.
آستنیتی:
آستنیتی‌ها که حدودا دارای 16 درصد کروم و 3 درصد نیکل هستند، جز پرکاربردترین فلزات در جهان به شمار می‌روند. 80 درصد فولادهای ضد زنگ موجود در بازار از نوع آستنیتی می‌باشند، چرا که مقاومت به خوردگی آن نسبت به سایر فولادهای ضد زنگ بیشتر است.
آستنیتی ها از لحاظ قابلیت جوشکاری به سه دسته تقسیم می‌گردند:
- کروم- نیکل معمولی (رایج) یا سری ۳۰۰
- منگنز- کروم- نیکل- ازت یا سری ۲۰۰
- آلیاژهای ویژه
آستنیتی- فریتی یا دو فازی یا داپلکس:
این دسته از فولادها را می توان ترکیبی از دو نوع فریت و آستنیت دانست که در مقایسه با آستنیتی از مقاومت به خوردگی، ترک و تنش بالاتری برخوردار هستند. دوفازی‌ها مغناطیسی بوده و قابل جوشکاری هستند، لذا در ساخت قطعات مبدل حرارتی و کارگاه‌های عملیات آبی کاربردی اند.
رسوب سختی:
این دسته از فولادها علاوه بر این که در ترکیبات خود مقدار قابل توجهی کروم و نیکل دارند، میزان زیادی مس، تیتانیوم و مولبیدن را در خود جای داده‌اند. فولادهای دسته رسوب سخت انعطاف پذیری، استحکام و مقاومت به خوردگی بسیار مناسبی را دارا می‌باشند. فولادهای ضدزنگ نوع رسوب سختی در ساخت قطعات هوا_ فضا کاربردی و قابل استفاده هستند.
مزایای فولادهای ضد زنگ چیست؟
طبق آخرین بررسی ها سالیانه حدود 20 میلیون تن فولاد ضد زنگ مصرف می‌شود این درحالی است که افزایش تقاضای فولاد زنگ نزن در بازار جهانی با سرعت بالایی رو به افزایش است. این افزایش تقاضا بی ارتباط با خواص کاربردی آن نیست، این ویژگی‌ها عبارت‌اند از:
- مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی و زنگ زدگی
- قابلیت انعطاف پذیری
- استحکام و سختی قابل قبول
- نگهداری آسان
- مقاومت گرمایی بالا
- عدم نیاز به پوشش دهی
کاربرد فولادهای ضد زنگ در برخی از صنایع
کاربرد فولاد زنگ نزن در معماری
فولادهای زنگ نزن آستنیتی به دلیل دوام عدم نیاز به مراقبت و نگهداری به طور فزاینده در معماری به کار می‌روند. از فولاد زنگ نزن با سطح بسیار نرم (dead soft) برای سقف‌ها و سطوح همتراز استفاده می شود چرا که این ماده به سهولت شکل می‌گیرد و از دوام خوبی نیز برخوردار است.
کاربرد فولاد زنگ نزن در سیستم های حمل و نقل
از فولادهای ضد زنگ جهت تزئینات داخلی اتومبیل‌ها در صنعت خودروسازی استفاده می‌گردد.
کاربرد فولاد زنگ نزن در مبلمان
ضعیف‌ترین شکل خوردگی در خانه‌ها و ادارات وجود دارد، اما فولاد زنگ نزن به علت مقاومت در برابر زنگ زدگی و هم چنین ظاهر زیبا و عدم نیاز به رنگ در طراحی مبلمان مورد توجه قرار گرفته است.
کاربرد فولاد زنگ نزن در تجهیزات شست‌وشو
مقاومت به خوردگی، استحکام بالا و سهولت تولید، فولادهای زنگ نزن آستنیتی را برای ساخت لباسشویی و خشک کن‌های صنعتی و خانگی مناسب می‌‌سازد.
کاربرد فولاد زنگ نزن در کشاورزی
اگر چه استفاده از فولاد زنگ نزن ابتدا در صنایع غذایی رایج شد اما به تدریج در مزارع نیز مورد توجه قرار گرفت. کودها و اسپری‌های کشاورزی شرایط خورندهای را ایجاد می‌کنند و در این شرایط، استفاده از فولاد زنگ نزن آستنیتی گزینه مناسبی است. اگر چه این تجهیزات هزینه اولیه بالاتری دارند ولی عمر بالا (تقریبا 20 سال) و عدم نیاز به مراقبت و نگهداری این هزینه بالا را جبران می کند.
کاربرد فولاد زنگ نزن در نساجی
برای تولید منسوجات رنگی، نیاز به ماشین آلاتی است که به راحتی تمیز شوند و از ترکیب رنگ‌های مختلف تا حد امکان جلوگیری شود. هر گونه آلودگی ناشی از رنگ دانه‌ها یا محلول‌های سفید کننده نه تنها منجر به هدر رفتن مواد شیمیایی می‌شود بلکه می‌تواند محصول نهایی را نیز خراب کند. فولادهای زنگ نزن در ماشین‌های نساجی، مخازن پراکسید و سفید کننده‌های حاوی کلر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
گریدهای اصلی فولادهای زنگ نزن
فولاد 304: معمولا در لوازم خانگی، لوله کشی، اتصال دهنده‌ها، مبدل‌های حرارتی کاربرد دارد، به طور کلی گرید 304 زمانی استفاده می‌شود که شکل پذیری فولاد حائز اهمیت باشد.
فولاد 316: فولاد زنگ نزن 316 این قابلیت را دارد تا همواره بدون ایجاد کوچک‌ترین خوردگی در معرض آب قرار گیرد، مقاومت به خوردگی آن موجب شده عموما برای عملیات دریایی کاربردی باشد.
فولاد 316L: کروم و نیکل بالای موجود در این گرید موجب افزایش مقاومت به خوردگی آن گردیده است، 316L در دمای محیط غیر مغناطیسی می‌گردد.
فولاد 1.4532: این فولاد که در دسته فولادهای زنگ نزن است مقاومت به سایشی مناسبی را دارا می‌باشد.
فولاد 321: فولاد 321 یا 1.4541 یک فولاد زنگ نزن غیر مغناطیسی بوده که قابل عملیات حرارتی نمی‌باشد. مقاومت به خوردگی بالای 321 به علت وجود تیتانیوم است.
فولاد 304L: این فولاد که با نام 1.4306 هم نیز شناخته می شود از خاصیت قابل عملیات حرارتی بودن، جوشکاری و پرداخت بالایی برخوردار است.
فولاد 1.4021: گرید 1.4021 نیز همچون سایر گریدهای فولادهای زنگ نزن از مقاومت به خوردگی بالایی برخوردار بوده و قابل عملیات حرارتی و کشش است.
