آشنایی با فولاد ضد زنگ

فولاد زنگ نزن یا استنلس استیل (به انگلیسی: Stainless Steel) به فولادهایی با مقدار عناصر آلیاژی بالا گفته می شود که توانایی مقاومت به خوردگی در اتمسفرهای خورنده و دماهای بالا را داشته باشند. فولادهای ضد زنگ معمولی حاوی حداقل ۱۱ درصد کروم هستند که عامل اصلی مقاومت به خوردگی آنهاست.

عنصر کرم موجب میگردد فولاد خاصیت ضد زنگ داشته باشد بدین معنا که مقاومت به خوردگی در آن بهبود یابد. بنابراین کرم عنصر آلیاژی بهبود دهنده مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن است که این بهبود مقاومت در برابر خوردگی به لحاظ تشکیل لایه محافظ از اکسید کرم روی سطح فولاد ضد زنگ میباشد. این لایه نازک سرتاسری تحت شرایط مساعد فولاد را در برابر مواد و محیط های خورنده محافظت مینماید. علاوه بر کرم، عناصر شیمیایی دیگری نیز در ترکیب فولادهای ضد زنگ بکار میروند که از آن جمله میتوان به مولییدن و نیکل اشاره نمود. نیکل عمدتا موجبات انعطاف پذیری و فرم پذیری را در فولاد ضد زنگ باعث می گردد.

هنگامی که فولاد ضد زنگ بریده یا خراش داده می شود، کروم موجود در سطح سریعاً اکسید می شود و فیلم اکسید ناحیه صدمه دیده را ترمیم می کند. به دلیل همین خاصیت خود ترمیمی (خودشفایی/ Self healing) است که فولاد را بدون زنگ (Stainless) می نامند

انواع فولاد ضدزنگ عبارتند از:

- فولاد ضد زنگ  استنلس استیل   Austenitic 300
- فولاد ضد زنگ  استنلس استیل   Ferritic 400
- فولاد ضدزنگ  استنلس استیل    Austenitic-Ferritic Duplex
- فولاد ضد زنگ استنلس استیلMartensitic

فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) مارتنزیتی
 برای بسیاری ازکاربردها که مستلزم نه تنها مقاومت دربرابر خوردگی است بلکه نیاز به استحکام بالا،سختی بالا،مقاومت به سایش و حفظ لبه های تیز و زوایا درقطعه است ، ازفولادهای مارتنزیتی استفاده می کنند این فولادها را می توان ابتدا آهنگری نمود و سپس با آستنیته و سریع سردکردن (تشکیل مارتنزیت) و بازپخت دادن عملیات حرارتی کرد. فولاد ضدزنگ مارتنزیتی خاصیت مغناطیسی داشته و قابلیت حصول محدوده متغیر ازسختی رادارد. برای ساخت بلید توربین های بخار ازاین نوع فولاداستفاده می گردد.

فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) آستنیتی - فریتی
این دسته ازفولادهای ضدزنگ هردو ساختارمتالورژیکی مربوط به فاز های فریت و آستنیت را همزمان درخودداشته ازاینرو آنها را فولادهای ضدزنگ duplex نیز نامگذاری کرده اند این فولادها حاوی مقادیری ازعنصرنیکل به منظور پایدارکننده فازآستنیت و حصول خواص انعطاف پذیری همچنین مقادیری از عنصر کرم به منظورپایدارکننده فازفریت وحصول خواص استحکام و چقرمگی مناسب درفولادمی باشند.
موارد کاربرد: صنایع پتروشیمی ٓ کاغذسازی ٓ قند و نیشکر همچنین کشتی سازی

فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) فریتی: سری 400 Ferritic
این دسته ازفولادهای ضدزنگ خاصیت مغناطیسی و خواص فیزیکی و مکانیکی مناسبی دارند.عنصرآلیاژی عمده دراین گروه کرم در حد کافی جهت پایدار کردن کامل فازفریت می باشد به منظور جلوگیری ازتشکیل فازهایی که دررابطه با انعطاف پذیری و چقرمگی مخرب اند، سریع سردکردن این نوع فولادها که حاوی درصد زیادتری ازعناصر آلیاژی هستند الزامی است . فولادهای ضدزنگ فریتی خواصی مشابه به فولاد ساده کربنی داشته با این تفاوت که مقاومت آنها دربرابر خوردگی به مراتب بهتراست. عموما این فولادها حاوی مقادیر بین 12 تا 17 درصد کرم درساختار خود می باشند که فولادهای با مقادیر حدودا 12 درصد کرم بیشتر برای کاربرد در استراکچرها و فولادهای بامقادیر حدودا 17 درصد کرم بیشتر در بویلرها - ماشین های لباسشویی - دکوراسیون داخلی و لوازم خانگی بکارمی روند.

فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) آستنیتی : سری Austenitic 300
فولاد ضد زنگ آستنیتی بیشترین مورداستفاده را در بین انواع دیگر فولادهای زنگ نزن داشته و تقریبا 80% بازارجهان را به خود اختصاص داده است. درساختار آن حداقل 7%  عنصر نیکل قرار دارد که ساختارفولاد را تماما آستنیتی نموده و باعث گردیده فولاد خاصیت انعطاف پذیر، مقاوم برای کاربرد دردماهای بالا، غیرمغناطیسی و قابلیت جوشکاری مساعد ازخود نشان دهد.
بنابراین مشخصه اصلی این طبقه از فولادهای زنگ نزن، سهولت جوشکاری و مقاومت به خوردگی عالی- نرم و انعطاف پذیر بودن برای کارسرد و غیرمغناطیس بودن آنها می باشد. طبق آنچه بدان اشاره گردید، فولادهای زنگ نزن را برای استفاده در محیط های اتمسفری، آب دریا و انواع مختلف محیط های شیمیایی انتخاب می کنند. اما، بستگی به نوع محیط، باید فولاد با ترکیب شیمیایی مناسب انتخاب شود.

گروه های اصلی:
استنلس نگیر(غیر مغناطیسی): آلیاژآهن - کروم- نیکل با کربن کمتر از1/0  %   (شامل انواع1.4301/304که معمولا عنوان 8/18 و10/18  نیز شناخته می شوند.)  در حالت کارنشده خاصیت غیرآهن ربایی دارد وبیش از 65 درصد مصرف جهانی استنلس را به خود اختصاص می دهد.
استنلس بگیر(مغناطیسی) : آلیاژ آهن ٓکروم با کربن کمتر از 0.1% وخاصیت آهن ربایی.
استنلس مارتنزیت : آلیاژآهن-کروم با کربن بالای 01% و خاصیت آهن ربایی وسختی پذیر.
استیل دوپلکس : آلیاژ آهن-کروم ونیکل با ساختمانی از ترکیب استیل های مغناطیسی و غیر مغناطیسی وخاصیت آهن ربایی.

انواع استنلس های بگیر (مغناطیسی) کدامند؟
پرمصرف ترین آنها 1.4016  است.استفاده از آلیاژهایی با کروم پائین درمواردی که حفظ ظاهر در اولویت نبوده وشرایط سخت محیطی موجود نمی باشد،امکان پذیراست افزایش کروم ومولیبدن باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی می شود.افزایش تیتانیوم ونیوبیوم نیز خاصیت جوش پذیری را افزایش می دهد.

دوپلکس چیست؟
استنلس استیل های دوپلکس به طور کلی از نطر مقاومت مکانیکی در سطح بالاتری نسبت به انواع معمول استنلس های بگیر(مغناطیسی) ونگیر(غیرمغناطیسی)قرار دارند.استنلس ها که نوع  1.4462 پرمصرف ترین آنها می باشد به صورت شماتیک می باشد.

مرکز یادگیری سایت تبیان، تنظیم: مرجان سلیمانیان