فولاد ضد زنگ و انواع آن (استنلس استیل )


1397/5/24



مقدمه­ ای بر فولاد ضدزنگ:

 

برخلاف آهن، که برای هزاران سال استفاده می­شده است، فولاد ضدزنگ نسبتا یک تازه وارد به جهان علوم مواد است، که اولین

 

بار تنها 100 سال گذشته تولید شده است  باور این ممکن است در ابتدا با توجه به فراگیری فلز در هر جنبه زندگی روزمره سخت

 

به نظر برسد، ولی این به سادگی یک گواه بر مهم بودن کشف فولاد ضد زنگ می­باشد. فلز انقلابی در جهان مدرن انجام داده و

 

کاربردهایی را تقریبا در هر بخش سازندگی، از مراقبت از سلامتی و تهیه تجهیزات تا صنایع خودکار و ساخت پیدا کرده است  به

 

علاوه، بهتر از موارد رقابتی  مانند مس، آلومینیوم و فولاد کربن عمل می­کند.

 

راز موفقیت فولاد ضدزنگ در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فوق­ العاده آن قرار دارد  فولاد ضدزنگ مقاومت دربرابر

 

خوردگی، مقاومت در برابر حرارت (تا 1200 درجه سانتی­گراد (2192 فارنهایت))، شکل­ پذیری، جوش ­پذیری و دوام بالایی

 

دارد و زنگ نمی­زند  در بالای همه این­ ها، این فلز به آسانی با بسیاری از مواد واکنش نمی­ کند و در مقایسه با آلیاژهای غیرخورنده

 

خاص، گران نمی­ باشد. در قرن گذشته، متخصصین فلزات روش­ هایی را برای ایجاد فولادهای ضدزنگ، کنترل خصوصیات آن­ها

 

و تولید انبوه آن­ها با کیفیت سازگار اختراع و بهبود داده­ اند.

 

سال 2013 اختراع این فلز فوق­ العاده صدساله می­شود و در این مقاله ما نگاه­ خلاصه ه­ای به تاریخچه یکی از مهمترین پیشرفت­ ها

 

در علوم مواد می­اندازیم.

 

اختراع فولاد ضدزنگ:

 

در 1913، هری بریرلی از شفیلد انگلستان، فولاد بدون زنگ را کشف کرد. اگرچه قبل از آن تلاش­ هایی انجام شده است، بریرلی

 

به اختراع اولین فولاد ضدزنگ واقعی مفتخر شده است، که حاوی 12.8 درصد کرومیوم بود. او کورومیوم را به آهن مذاب برای

 

تولید فلزی که زنگ نمی­زند اضافه کرد. کورومیوم یک عنصر کلیدی است، به صورتی که مقاومت در برابر خوردگی را فراهم

 

می­کند. بعد از این کشف، خود شفیلد مترادف با فولاد و موادشناسی شده است.

 

بریرلی به این کشف هنگام تلاش برای حل مساله فرسایش سطوح داخلی بشکه ­های باروت برای ارتش بریتانیا در طول آغاز

 

جنگ جهانی اول رسید.

 

بعد از کشف اولیه، بهبودهای بیشتری برای فولاد ضدزنگ در گام ­های نسبتا سریع رخ داده است. در 1919، الوود هاینز به یک

 

اختراعی در فولاد ضدزنگ مارنتزیتی دست یافت، در 1929 ویلیام کرول از لوکزامبروگ اولین کسی بود که فولاد ضدزنگ با

 

سخت­کاری رسوبی را کشف کرد و در 1930 فولاد ضدزنگ دوگانه اولین بار در سوئد در آهنگرخانه ­های اوستا تولید شد.

 

 

دو نوع گوناگون فولاد تفاوت بسیاری نسبت به یکدیگر دارند  هر کدام از آن ها مجموعه ای از مزایای خود را داشته که آن ها را

 

به طور بی همتایی مناسب برای طیف گسترده ای از کاربردها می سازد.

 

 

فولاد ضدزنگ معمولاً به پنج نوع تقسیم می شود:

 

 

 

فولاد فریتی: این فولاد ها بر پایه ی کروم بوده با مقادیر اندکی کربن که معمولاً کمتر از 0.1% هستند. این فولادها دارای

 

ریزساختار مشابهی با فولادهای کم آلیاژ و کربنی هستند. آن ها معمولاً در کاربردهای مقاطع نسبتاً نازک به علت ضعف چقرمگی

 

در نقاط جوش محدود می شوند. به هرصورت، جایی که جوشکاری مورد نیاز نیست، این فولادها دامنه ی گسترده ای از کاربردها

 

را ارائه می کنند. فولاد های فریتی را نمی توان از طریق عملیات حرارتی سخت کرد. فولادهای با میزان کروم بالا با افزودنی

 

مولیبدن می توانند در شرایط کاملاً تهاجمی همچون آب دریا استفاده شوند  همچنین این فولادها برای مقاومت آن ها به ترک

 

خوردگی ناشی از تنش ایجاد شده به وسیله ی خوردگی انتخاب می شوند. آن ها به اندازه ی فولادهای ضدزنگ قابل شکل پذیری

 

نیستند  فولادهای فریتی مغناطیسی نیز هستند.

 

فولاد آستنیتی: به عنوان مرسوم ترین فولادها شناخته می شوند. ریزساختار آن ها ناشی از افزودن نیکل، منگنز و نیتروژن است.

 

این همان ساختاری است که در فولادهای معمولی در دماهای بسیار بالا اتفاق می افتد. این ساختار به این فولادها ترکیب مشخصی

 

از قابلیت جوشکاری و شکل پذیری از خودشان را ارائه می کند  مقاومت به خوردگی با افزودن کروم، مولیبدن و نیتروژن زیاد

 

می شود  آن ها را نمی توان از طریق عملیات حرارتی سخت کرد، اما فولادهای آستنیتی دارای خاصیت مفیدی بوده که قادر هستند

 

کارسخت شده تا به سطوح بالایی از استحکام رسیده، در حالی که سطح مطلوبی از  چکش خواری را نیز حفظ کنند.

 

فولادهای آستنیتی استاندارد به ترک خوردگی ناشی از تنش ایجاد شده به وسیله ی خوردگی آسیب پذیر هستند. میزان مقاومت

 

فولادهای آستنیتی با مقدار نیکل بالا نسبت به این تنش زیاد می شود. آن ها به ظاهر غیرمغناطیسی بوده اما مقداری واکنش

 

مغناطیسی برحسب ترکیب و کارسختی فولاد از خود نشان می دهند.

 

فولاد مارتنزیتی: این فولادها در پایه کروم بودن مشابه فولادهای فریتی بوده اما دارای مقادیر بالاتری از کربن تا حدود 1%

 

هستند  این میزان کربن به آن ها اجازه ی سخت شدن و آبدهی شدن بسیار مشابه با فولادهای کم آلیاژ و کربنی را می دهد. آن ها

 

در جاهایی که استحکام بالا و مقاومت به خوردگی متوسط نیاز است، استفاده می شوند. این فولاد ها در محصولات بلند (طویل)

 

نسبت به شکل ورقه و صفحه استفاده می شوند. به طور کلی فولادهای مارتنزیتی قابلیت جوشکاری و شکل پذیری کمی داشته و

 

مغناطیس نیز هستند.

 

فولاد دوگانه: این فولادها دارای ریزساختار 50% فریتی و 50% آستنیتی هستند. این ریزساختار استحکام بالاتر نسبت به

 

فولادهای کاملاً فریتی و کاملاً آستنیتی ارائه می کند. آن ها نسبت به به ترک خوردگی ناشی از تنش ایجاد شده به وسیله ی

 

خوردگی مقاوم هستند  اصطلاحاً فولادهای دوگانه (Lean-Duplex) به منظور مقاومت به خوردگی قابل مقایسه با فولادهای     

 

آستنیتی استاندارد اما با استحکام و مقاومت به ترک خوردگی ناشی از تنش ایجاد شده به وسیله ی خوردگی افزوده شده، فرمول

 

بندی شده اند  استحکام و مقاومت به کلیه ی شکل های خوردگی فولادهای سوپردوگانه در مقایسه با فولادهای آستنیتی استاندارد

 

زیاد شده است  آن ها قابل جوشکاری بوده اما دقت در انتخاب توان گرمایی و مواد مصرفی جوش بسیار مهم است  فولادهای

 

سوپردوگانه قابلیت شکل پذیری متوسط داشته و همچنین مغناطیسی بوده، اما به دلیل فاز آستنیتی 50% مغناطیس شدن آن ها در

 

حد و اندازه ی فولاد فریتی، مارتنزیتی و رده های PH نیست.

 

 

فولاد رسوب سخت شده: این فولادها می توانند استحکام بسیار بالایی را به وسیله ی افزودن عناصری همچون مس، نیوبیوم و

 

آلومینیم ارائه کنند. با یک عملیات حرارتی پیرسختی مناسب، ذرات بسیار ریزی در زمینه ی فولاد که بهره مندی از استحکام را

 

فراهم می کند، شکل می گیرد  این فولادها می توانند به شکل های پیچیده ای که نیازمند تلرانس های (خطای مجاز) خوب بوده قبل

 

از عملیات پیرسازی نهایی ماشین کاری شوند، به طوری که از عملیات نهایی حداقل اعوجاج وجود داشته باشد. این در تضاد با

 

سخت سازی و آبدهی مرسوم در فولادهای مارتنزیتی است، جایی که اعوجاج بیش از یک مساله ی ساده است. مقاومت به

 

خوردگی این فولادها قابل مقایسه با فولادهای آستنیتی استاندارد مشابه 1.4301 (304) است.    

 

در 100 سال گذشته، حدود 100 درجه از فولاد ضدزنگ کشف شده و به طور تجاری در شکل های مختلف همانند نبشی و

 

ناودانی و قیمت های مختلف موجود است ( قیمت نبشی های فولادی در سایت فولاد ایرانیان قابل مشاهده است )

 

 این درجه­ ها به چهار گروه اصلی یعنی، مارتنزیتی، اهن ­دار، خالص و دوگانه تقسیم می­شوند. فولادهای ضدزنگ اهن­ دار و

 

مارتنزیتی مغناطیسی هستند درحالیکه فولادهای ضدزنگ خالص غیرمغناطیسی هستند  مقادیر مختلفی از آلیاژهای مختلف مانند

 

نیکل، تیتانیوم، و مس به آن­ها اضافه می­شوند  کربن و نیتروژن نیز برای بهبود خصوصیات کلی فولاد ضدزنگ اضافه می­شوند.

 

آینده فولاد ضدزنگ:

 

رشد فولاد ضدزنگ احتمالا افزایش می­یابد به صورتی که مزیت­ های دوام ­پذیری فولاد ضدزنگ به طور گسترده ­تری شناخته می­

 

شوند.

 

محققان یافته­اند که پوشاندن فولاد ضد زنگ با چسب­های زیست­ الهامی معین آن را ضدباکتری می­گرداند، بنابراین این نیز به فهرست

 

مزیت­های بلند بالای فولاد ضدزنگ اضافه می­شود.

 

 

 

 

 

تهیه شده در گروه فولاد ایرانیان

Top