فولاد ضد زنگ (استنلس استیل)

استنلس استیل
گروه 300 (استیل نگیر یا غیر مغناطیسی) گروه 400

(استیل بگیر یا مغناتیسی)

گروه 200
304-304L 309-309s 310-310s 316-316L 410-420-430 201

فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل آلیاژی از خانواده فولاد است که علاوه بر عنصر اصلی آن یعنی آهن، دارای مقدار قابل توجهی کروم و نیکل می باشد. فولاد ضد زنگ که به اختصار آن را “استیل” مینامیم، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی و زنگ زدن دارد. همین ویژگی استیل باعث شده که این آلیاژ بسیار مورد توجه قرار گیرد. یکی از موثر ترین عناصر برای محقق شدن این ویژگی، عنصر کروم می باشد که حداقل میزان مصرف آن 10.5 درصد است. متعاقباً با افزایش میزان کروم، خاصیت مقاومت در برابر خوردگی استیل نیز بیشتر میشود.

همچنین وجود مولیبدن در استیل، مقاومت آن را در برابر خوردگی های مربوط به اسیدها و محلول های کلرایدی بیشتر میکند. همین امر باعث شده که آلیاژ های مختلفی با ترکیب مقادیر متفاوت از کروم و مولیبدن ایجاد شود تا کارایی استیل را در محیطهای مختلف به حداکثر برساند.

مقاومت نسبت به خوردگی و زنگ زدن، نیاز به نگهداری بسیار کمتر نسبت به آهن و سایر فولادهای معمولی و داشتن سطح درخشان، این ماده را در اولویت انتخاب برای بسیاری از کاربردها قرار داده است. همچنین راحتی در نحوه تمیز کردن، استریل با بخار و عدم نیاز به پوشش و محافظ برای سطح استیل، استفاده از آن را در آشپزخانه ‌های تجاری و صنعتی متداول کرده‌ است.

استیل به اشکال مختلف از جمله ورق، میله، لوله و شمش تولید و در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی (وسایل آشپزخانه ماننده قاشق، چنگال، کارد، ظروف و…)، پزشکی (ابزارهای جراحی، وسایل و دستگاه های بیمارستانی و…)، ساختمان سازی (استفاده در نما، ساخت آسانسور و…)، تجهیزات صنعتی صنایع مختلف، مخازن ذخیره سازی، خودروسازی و غیره استفاده میشود.

چین بزرگترین تولید کننده و مصرف‌ کننده استیل در دنیا می باشد که دلیل آن صنایع رو به‌ رشدی مانند خودروسازی، ساختمان سازی و کالاهای مصرفی است. شرکت‌ های اصلی تولید کننده عبارتند از: آسرینوکس، اپیرام، آرسلور میتال، بائو استیل، جیندال استیل، نیپون استیل، اوتوکومپو، پوسکو، تیسن‌کروپ استنلس.

 

استنلس استیل (فولاد ضد زنگ)
آستنیتی داپلکس فریتی مارتنزینی
مقاوم به گرما حاوی منگنز، نیتروژن، کروم، نیکل معمولی – کروم، نیکلی یا مولیبدنی سوپر معمولی اشباع یوتیلیتی معمولی سوپر
فولادهای حاوی نیکل هستند که با %70 مصرف، جزو پر کاربرد ترین فولادهای ضد زنگ می باشند.

-مقاومت به خوردگی فوق العاده بالایی دارند.

دارای ساختار مخلوط آستنیتی-فریتی هستند. نسبت به فولادهای آستنیتی درصد کروم کمتر و درصد نیکل بیشتری دارند. همچنین حاوی مقادیری نیتروژن هستند.

-دارای استحکام بالا، مقاومت به خوردگی خوب و قابلیت جوشکاری هستند.

استیل ضد زنگ کروم دار ساده هستند که درصد کربن کمی دارند. درنتیجه نمیتوان استحکام آنها را از طریق عملیات حرارتی افزایش داد.

-این گروه از فولاد ها به استثنای گروه یوتیلیتی، قابلیت جوشکاری کمی دارند.

استیل ضد زنگ کروم دار ساده هستند که قابلیت افزایش استحکام را از طریق عملیات حرارتی دارند.

-کروم: 12 الی 18 درصد

-کربن: 0.2 الی 1.2 درصد

غیر مغناطیسی مغناطیسی

 

استیل آستنیتی (Austenitic)

این گروه، بزرگترین عضو از خانواده استیل میباشد که حدود 70% از تولید فولاد ضد زنگ را به خود اختصاص داده است. این گروه استیل دارای یک ریز ساختار آستنیتی. این میکرو ساختار توسط ترکیب کردن با نیکل یا منگنز و نیتروژن کافی برای حفظ این ریز ساختار در همه دماها حاصل میشود. از این جهت استیل آستنیتی قابلیت سخت‌ کاری از طریق عملیات حرارتی را ندارد زیرا در همه دماها ریز ساختار یکسانی دارد. استیل آستنیتی به دو زیر گروه سری ۲۰۰ و سری ۳۰۰ تقسیم میشود.

سری ۲۰۰

نزدیک به نیم قرن است که تلاش هایی برای جایگزینی نیکل موجود در استیل آستنیتی با منگنز صورت میگیرد. هدف از این جایگزینی، حذف نوسانات قیمت نیکل از قیمت نهایی استیل بوده است. از ماه عسل این تلاشها، استیل های سری ۲۰۰ بوجود آمدند. این سری از فولاد ها دارای نیتروژن اضافی هستند تا فاز آستنیتی را پایدار تر کرده و استحکام بالایی را برای آنها تأمین کند. از مس نیز برای افزایش پایداری فاز آستنیتی در این سری فولاد ها استفاده میگردد. همچنین استفاده از نیتروژن باعث افزایش حدودا پنجاه درصدی استحکام سری ۲۰۰ نسبت به سری ۳۰۰ شده است. اما از طرفی به دلیل میزان نیکل کمتر مقاومت به خوردگی کمتری دارند.

سری ۳۰۰

فولادهای ضد زنگ سری ۳۰۰ فولادهای آلیاژ کروم-نیکل هستند، که تقریباً همه ریز ساختار آستنیتی آن به دلیل وجود نیکل میباشد. در برخی گرید های این آلیاژ، برای کاهش میزان نیکل مورد نیاز از نیتروژن استفاده میشود. فولادهای سری ۳۰۰ بزرگترین و پر کاربرد ترین گروه فولادهای ضد زنگ مورد استفاده هستند. معروف‌ ترین گرید سری 300، گرید ۳۰۴ است که با نام فولاد ۱۸/۸ یا ۱۸/۱۰ نیز شناخته میشود که در آن ۱۸٪ کروم و ۸ یا ۱۰٪ نیکل استفاده میشود. دومین فولاد ضد زنگ آستنیتی پر کاربرد، فولاد ۳۱۶ میباشد. افزودن ۲٪ مولیبدن به آن باعث شده که این فولاد مقاومت به خوردگی در برابر اسید و مقاومت به خوردگی ناحیه‌ای توسط یون‌ های کلر بیشتری از خود نشان دهد.

 

استیل فریتیک (Ferritic)

استیل فریتیک دارای یک ریز ساختار فریتی مانند فولاد کربنی و دارای 10 الی 28 درصد کروم و مقدار بسیار کمی نیکل (یا بدون نیکل) است. این ریز ساختار به علت اضافه شدن کروم، در همه درجه حرارت ها وجود دارد و مانند استیل آستنیتی با عملیات حرارتی سخت‌ کاری نمیشود. همچنین این نوع استیل مانند فولاد کربنی مغناطیسی هستند.

استیل فریتی به چهار دسته طبقه بندی میشوند:

گروه ۱ که دارای ۱۰ الی ۱۴ درصد کروم و عدد معادل مقاومت به حفره دار شدن آن (عدد PREN) حدود ۱۰ است، در شرایط غیر سخت یا زمانی که مقداری خوردگی سطحی قابل قبول است استفاده میشود. گرید های 403 و409Cb   که در لوله های اگزوز خودروها استفاده مینشود از این دسته هستند.

گروه ۲ که دارای ۱۴ الی ۱۸ درصد کروم و عدد PREN حدود ۱۶ میباشد. معروف ‌ترین گرید آن AISI 430 (EN 1.4017) است. این گرید برای جوشکاری مناسب نیست.

گروه ۳ بسیار شبیه به گروه ۲ است، اما افزودن Nb, Ti و/یا Zr در مقادیر کم، ته ‌نشینی کاربید را افزایش میدهد که سبب جلوگیری از رشد خوردگی و شکنندگی جوش ها میشود. بنابراین بدون هیچ مشکل خاصی قابل جوشکاری هستند.

گروه ۴ را میتوان «فوق آهنی» نامید که دارای مقادیر بیشتری Mo، و/یا Cr میباشند. عدد PREN آنها بالای ۱۸ است، که آنها را برابر یا بهتر از گرید 304 میکند. شناخته شده ‌ترین گرید این خانواده 434 و ۴۴۴ هستند.

 

استیل مارتنزیتی

فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی طیف وسیعی از خواص را ارائه میدهند و به عنوان استیل مهندسی، استیل ابزاری و استیل مقاوم در برابر خزش استفاده میشود.

این گروه به ۴ دسته تقسیم می‌شوند (با مقداری همپوشانی):

گرید های آهن و کروم و کربن: این دسته نخستین گرید استفاده شده بودند و هنوز هم به ‌طور گسترده در کاربردهای مهندسی و مقاوم در برابر سایش استفاده میشوند.

گرید های آهن و کروم و نیکل-کربن: در این گرید ها، مقداری از کربن، با نیکل جایگزین شده‌ است. این دسته دارای سختی و مقاومت به خوردگی بالاتری هستند.

گرید های پیر سخت ‌کاری شونده: گرید PH 17-4 که شناخته شده ‌ترین گرید این دسته است، قابلیت سخت شدن مارتنزیتی و پیر سخت‌ کاری را هر دو باهم دارد. این فولاد دارای استحکام بالا و چقرمگی خوبی است و در صنایعی ماننده هوا فضا کاربرد دارد.

گرید مقاوم در برابر خزش: افزودن مقدار کمی کبالت، بور، وانادیم و نایوبیم استحکام و مقاومت خزش را تا دمای حدود ۶۵۰ درجه سلسیوس افزایش میدهد.

 

استیل داپلکس (استیل دوپلکس)

فولاد ضد زنگ داپلکس دارای ریز ساختار ترکیبی آستنیتی و فریتی است که معمولا بصورت ۵۰/۵۰ ترکیب میشوند. اگر چه در آلیاژهای تجاری این نسبت میتواند ۴۰/۶۰ باشد. داپلکس با کروم بالا (۱۹–۳۲ درصد) و مولیبدن (تا ۵ درصد) و درصد نیکل پایین‌ تر از استیل آستنیتی مشخص میشوند. داپلکس در مقایسه با استیل آستنیتی تقریباً دو برابر استحکام دارد. ریز ساختار ترکیبی آنها مقاومت بیشتری نسبت به ترک ناشی از خوردگی توسط کلراید در برابر استیل آستنیتی گرید ۳۰۴ و ۳۱۶ فراهم میکند. خواص استیل داپلکس با مقادیر آلیاژ پایین ‌تر از مقادیر فولادهای گرید فوق-آستنیتی با خواص آن مشابه است و استفاده از آن برای بسیاری از کاربردهای مهندسی مقرون به صرفه‌ تر میباشد. گرید های داپلکس بر اساس مقدار آلیاژ و مقاومت به خوردگی  در گروه ‌های مختلفی تقسیم ‌بندی میشوند.

استیل رسوب سخت شونده

فولاد های ضد زنگ رسوب سخت شونده مقاومت به خوردگی مشابه فولاد های آستنیتی دارند، اما میتوان آنها را توسط فرایند سخت ‌کاری رسوبی (که سخت ‌کاری سنی یا سخت‌ کاری ذره ای نیز نامیده میشود) نیز سخت‌ کاری کرد. معروف ‌ترین گرید آن PH 17-4 است که تقریباً ۱۷ درصد کروم و ۴ درصد نیکل دارد.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

تماساینستاگرامواتس اپآدرس گوگل