فهرست موضوعات:

فولاد ضد زنگ چیست ؟

فولاد زنگ نزن یا ضد زنگ ؟ علت نام گذاری این فولاد

روش تولید فولاد ضد زنگ

انواع فولاد ضد زنگ

کاربرد فولاد ضد زنگ

خبر قبلخبر بعد

فولاد ضد زنگ یا زنگ نزن چیست ؟ و انواع آن

فولاد در بسیاری از کاربردهای روزمره و صنعتی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. از طرفی، وجود رطوبت و میعانات نظیر آب، همواره استفاده از برخی فولادها را در کاربرهای گوناگون محدود می سازد. این امر به دلیل خواص ضعیف فولادها در مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی می باشد.

 

بنابراین فولادهای ضد زنگ روی کار آمده تا با برطرف سازی این مشکل، کاربرد فولادها در انواع زمینه های صنعتی، پزشکی، ساخت و ساز و غیره را دو چندان کنند و تبدیل به یکی از پر مصرف ترین فلزات در جهان شود. با این اوصاف، لازم است تا با روش تولید، انواع گریدها و کاربردهای فولاد زنگ نزن بیشتر آشنا شویم تا بتوانیم برای کاربردهای مدنظر، بهترین انتخاب را از بین فولادهای زنگ نزن موجود داشته باشیم.

   

فولاد ضد زنگ چیست ؟

فولاد ضد زنگ، نام خانواده ای از آلیاژهای بر پایه آهن است که به دلیل مقاومت به خوردگی و مقاومت در برابر حرارت شناخته می شوند. این ویژگی های مطلوب ناشی از حضور حداقل 5/10 درصد از عنصر کروم در این نوع فولاد می باشد. فولاد ضد زنگ مانند فولادهای دیگر، در درجه اول از آهن و کربن تشکیل شده است، اما با افزودن چندین عنصر آلیاژی دیگر که برجسته ترین آنها کروم است تولید می شود. دیگر آلیاژهای رایج موجود در فولاد ضد زنگ شامل نیکل، منیزیم، مولیبدن و نیتروژن هستند.

   

فولاد زنگ نزن یا ضد زنگ ؟ علت نام گذاری این فولاد

فولاد ضد زنگ یا فولاد زنگ نزن (Stainless Steel) یک اصطلاح عمومی است که برای نشان دادن خانواده آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی استفاده می شود. نام این فلز به این دلیل است که لکه، زنگ زدگی یا خوردگی در آن اتفاق نمی افتد. در صنعت نیز به آن استیل گفته می شود.

 

در سال 1913، هری بررلی از شفیلد انگلستان، فولاد "ضد زنگ" را کشف کرد. با وجود این که تلاش های قبلی زیادی انجام شده بود، اما بررلی به عنوان اولین مخترع فولاد ضد زنگ واقعی که دارای 12.8 درصد کروم بود، شناخته شد. او کروم را به آهن مذاب اضافه کرده بود تا فلزی تولید کند که زنگ نمی زند. کروم یک عنصر کلیدی است، زیرا مقاومت در برابر خوردگی را بسیار بهبود می بخشد. برلی در تلاش برای حل مشکل فرسایش سطوح داخلی بشکه های اسلحه برای ارتش انگلیس در آغاز جنگ جهانی اول، به این کشف برخورد کرد.

 

پس از کشف اولیه، پیشرفت های بیشتری در فولاد ضد زنگ با سرعتی نسبتاً سریع رخ داد. در سال 1919، الوود هینز حق ثبت فولاد ضد زنگ مارتنزیتی را به دست آورد، در سال 1929 ویلیام جی کرول از لوکزامبورگ اولین کسی بود که فولاد ضد زنگ رسوب سخت شونده را کشف کرد و در سال 1930 نیز فولاد ضد زنگ داپلکس که دارای ترکیبی از ساختار فولاد آستنیتی و فریتی است، برای اولین بار در سوئد در کارخانه آهن سازی اوستا تولید شد.

   

روش تولید فولاد ضد زنگ

به دو طریق می توان فولاد ضد زنگ را ساخت. اینکه از قطعات فولادی خام ساخته شده که چکش خورده، نورد شده و به هم متصل شده اند، یا ممکن است از فولاد مذاب ساخته شده و در قالب شبیه به محصول نهایی ریخته شود. اینکه کدام روش تولید فولاد ضد زنگ کارآمدتر است، بستگی به این مورد دارد که برای چه کاربردی قرار است مورد استفاده قرار گیرد.

 

تولید فولاد ضد زنگ یک فرآیند چند مرحله ای است: ضایعات فولادی ذوب می شوند، به شکل جامد ریخته گری می شوند، عملیات حرارتی، تمیز و صیقل داده می شوند. این مراحل در زیر آمده است که در ادامه هر یک از مراحل شرح داده خواهند شد.

 

1) ذوب و ریخته گری

فولاد و فلزات آلیاژی نظیر کروم، مولیبدن، نیکل و... در کوره قوس الکتریکی بارگذاری می شوند. هنگامی که در کوره قرار می گیرد، فلز تا دمای خاصی بالاتر از نقطه ذوب خود گرم می شود که معمولاً بیش از 2800 درجه فارنهایت است. با توجه به درجه حرارت، دقت و حجم زیاد مورد نیاز، مرحله ذوب به طور کلی 8 تا 12 ساعت به طول می انجامد.

 

پس از ذوب کامل آلیاژ فولاد، مخلوط تصفیه می شود. گاز آرگون و اکسیژن به داخل کوره تزریق می شوند، جایی که ناخالصی ها را به گاز تبدیل می کند و باعث می شود که حذف سرباره آسان تر شود. برای اکثر کاربردها، فولاد تصفیه شده به اشکال شامل بلوم، بیلت، اسلب، میله و لوله ریخته می شود. اینها به عنوان مواد اولیه برای محصولات نوردی استفاده خواهند شد. ریخته گری می تواند با ایجاد قالب به آن طرح، فولاد ضد زنگ را به شکل مورد نظر نهایی خود بریزد.

  ذوب و ریخته گری فولاد ضد زنگ  

2) شکل دهی

بیشتر فولاد های ریخته گری با نورد گرم تشکیل می شوند. اسلب، بلوم یا بیلت، گرم می شوند و از غلطک های بزرگ عبور می کند و فولاد به شکل نازک تر و کشیده تر در می آید. نورد گرم بالاتر از دمای تبلور مجدد فولاد رخ می دهد. هر اسلب به صورت ورق، صفحه یا نوار شکل می گیرد، در حالی که بلوم ها و بیلت ها به صورت سیم و میله شکل می گیرند.

 

نورد سرد نیز زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که ابعاد دقیق تر یا درخشندگی سطح مورد نیاز باشد و در زیر دمای تبلور مجدد فولاد اتفاق می افتد. نورد سرد از غلتک های با قطر کوچک با یک سری چرخ های پشتیبانی کننده برای تولید ورق فولادی صاف و پهن از فولاد ضد زنگ با کمترین تغییرات ابعادی استفاده می کند.

  شکل دهی فولاد و فلزات

3) عملیات حرارت

عملیات حرارتی با تبلور مجدد ساختار تغییر شکل یافته، فولاد ضد زنگ را تقویت می کند. بیشتر فولادهای ضد زنگ تحت عملیات حرارتی آنیل قرار می گیرند. فولاد ضد زنگ تا دمای دقیق بالاتر از دمای تبلور خود گرم می شود و در شرایط کنترل شده به آرامی سرد می شود. این فرآیند تنش های داخلی را از بین می برد و فولاد ضد زنگ را نرم می کند. دما، زمان و سرعت خنک شدن همگی بر خواص فولاد تأثیر بسزایی می گذارند.

 

4) رسوب زدایی

یک قطعه نوردی فولاد ضد زنگ، یک لایه از اکسیدها را در سطح خود دارا می باشد که برای بازگرداندن سطح براق باید رسوب زدایی شود. رسوبات معمولاً از طریق مواد شیمیایی و یا تمیز کردن الکتریکی برداشته می شوند. در این فرآیند، فولاد ضد زنگ در حمام اسید نیتریک-هیدروفلوریک غوطه ور می شود. در تمیز کردن الکتریکی نیز از کاتد و اسید فسفریک برای عبور جریان بر روی سطح فولاد ضد زنگ استفاده می شود. این فلز بدون پوسته پوسته شدن با آب با فشار بالا شست و شو شده و در انتها جلوه ای روشن و براق به جای می گذارد.

 

5) کار سختی

کار سختی، فرآیند استحکام دهی مواد از طریق تغییر شکل است. فولادهای ضد زنگ به طور کلی به سرعت سخت می شوند و میزان دقیق آن بر اساس گرید خاص تعیین می شود. فولادهای آستنیتی نسبت به سایر گریدها بیشتر سخت می شوند.

 

6) برش یا ماشینکاری

فولاد ضد زنگ به شکل و اندازه مشخص بریده می شود. فولاد ضد زنگ را می توان با چاقوهای دایره ای ویا با تیغه های با سرعت بالا برش داد. گاهی اوقات از روش های جایگزین مانند برش شعله، پلاسما و واترجت استفاده می شود. برای اجسام ریخته گری شده در ریخته گری که نزدیک به فرم نهایی هستند، این مرحله برش/ ماشینکاری ممکن است فقط برای تمیز کردن خطوط اتصال، اندازه گیری برای تحمل دقیق یا ایجاد یک سطح باشد.

  برش کاری یا ماشین کاری فولاد و فلزات  

7) تمام کاری

فولادهای ضد زنگ را می توان با طیف گسترده ای از پوشش های سطحی ساخت. سطح انتخاب شده صرفاً زیبایی ندارد. برخی از پوشش ها باعث می شوند فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی مقاوم تر شده، تمیزتر شوند و یا به راحتی در تولید استفاده شود. بر اساس اینکه در چه کاربردی قرار است به کار برده شود، نوع تمام کاری انتخاب می شود.

   

انواع فولاد ضد زنگ

فولادهای زنگ نزن بر حسب نوع ریزساختاری که دارند به انواع مختلفی تقسیم می شوند که هر خانواده دارای خواص منحصر بفردی می باشد. انواع گریدهای فولاد ضد زنگ بر این اساس به گروه های زیر تقسیم بندی می شوند:

 

فولاد ضد زنگ فریتی

فولادهای فریتی، فولاد ضد زنگ گرید 400 هستند که حاوی محتوای کروم بالا از 5/10 تا 27 درصد هستند. ازجمله خواص مطلوب این گروه می توان به خاصیت مغناطیسی، شکل پذیری خوب، پایداری، استحکام کششی در حد متوسط، مقاومت در برابر خوردگی، خستگی حرارتی و ترک خوردگی ناشی از تنش اشاره کرد.

 

فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولادهای آستنیتی متداول ترین فولادهای ضد زنگ بوده که به زیر مجموعه های سری 300 و سری 200 تقسیم می شوند. ساختار آستنیتی سری 300 با افزودن نیکل متمایز می شود. سری 200 نیز در درجه اول از افزودن منگنز و نیتروژن استفاده می کند. گرید 304 رایج ترین فولاد ضد زنگ است که در این گروه جای دارد که فولاد 8-18 نیز نامیده می شود چون شامل 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است.

 

فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی

فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی از سری فولاد ضد زنگ گرید 400 هستند. آنها دارای کربن کم تا متوسط بوده و حاوی 12 تا 15 درصد کروم و تا 1 درصد مولیبدن هستند. هر زمان که مقاومت در برابر خوردگی و یا مقاومت در برابر اکسیداسیون همراه با استحکام بالا در دمای پایین یا مقاومت در برابر خزش در دمای بالا مورد نیاز باشد، از این فولادها استفاده می شود. فولادهای مارتنزیتی همچنین مغناطیسی هستند و از شکل پذیری و چقرمگی نسبتاً بالایی برخوردارند که شکل دهی آنها را آسان می کند.

 

فولاد ضد زنگ داپلکس

این فولادها دارای ساختار مختلط فریت و آستنیت هستند. محتوای کروم و مولیبدن آنها زیاد است و به ترتیب 22 تا 25 درصد و تا 5 درصد نیکل دارند. ساختار داپلکس به فولاد ضد زنگ خواص مطلوبی ازجمله استحکام کششی دو برابر نوع فریتی و آستنیتی و مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی مناسب می بخشد.

 

فولاد ضد زنگ رسوب سخت شونده

فولاد ضد زنگ رسوب سخت شونده را می توان با عملیات حرارتی سخت کرد و استحکام آنها را افزایش داد. این گرید ها دارای بیشترین استحکام کششی در بین تمام فولادهای ضد زنگ هستند. فولادهای ضد زنگ 17Cr-4Ni که به اختصار به نام 17-4 PH خوانده می شوند در این گروه جای دارند.

   

کاربرد فولاد ضد زنگ

خودرو و حمل و نقل

فولاد ضد زنگ در دهه 1930 توسط فورد برای تولید خودروهای این شرکت انتخاب شد. از آن زمان، برای تولید انواع قطعات خودرو مانند سیستم اگزوز و تریم مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در زمینه های دیگر حمل و نقل مانند تانکرهای جاده ای و خودروهای زباله از ویژگی های زیادی برخوردار است. مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی آن، حمل و نقل مواد شیمیایی، مایعات و محصولات غذایی را ایده آل می کند. حداقل الزامات تعمیر و نگهداری فولاد ضد زنگ نیز باعث می شود که تمیزکاری و نگهداری آن آسان و مقرون به صرفه باشد.

 

فناوری پزشکی

فولاد ضد زنگ در محیط های تمیز و استریل ترجیح داده می شود زیرا تمیز کردن آن ساده است و به راحتی دچار خوردگی نمی شود. فولاد ضد زنگ در تولید طیف گسترده ای از تجهیزات پزشکی ، از جمله ابزار جراحی و دندان پزشکی استفاده می شود. همچنین در ساخت میزهای عمل، اسکنرهای MRI، کانول ها و ضدعفونی کننده های بخار، ایمپلنت های جراحی مانند مفاصل جایگزین و برخی از تجهیزات اتصال دهنده مانند پین ها استفاده می شود.

 

ساخت و ساز

به دلیل استحکام، مقاومت و انعطاف پذیری، کاربرد فولاد ضد زنگ به عنصری حیاتی در ساختمان سازی تبدیل شده است. معمولاً در نمای داخلی روی میزهای پیشخوان، پشت بندها و نرده ها نمایان می شود و همچنین در نمای خارجی ساختمان ها با روکش بالا استفاده می شود. این ویژگی معماری مدرن به دلیل قابلیت جوش پذیری، نگهداری آسان و تمام کاری جذاب است. با حرکت به سمت ساختمان های نوین، فولاد ضد زنگ که یک فلز بسیار قابل بازیافت است، به طور فزاینده ای برای استفاده در ساختمان ترجیح می یابد. با جلای صیقلی یا دانه ای، دارای ویژگی های زیبایی است و می تواند به بهبود نور طبیعی ساختمان کمک کند.

 

ساخت هواپیما

صنعت هوانوردی نیز فولاد ضد زنگ را ترجیح می دهد. به دلیل استحکام و توانایی تحمل درجه حرارت شدید، در کاربردهای مختلف از جمله قاب هواپیماها استفاده می شود. همچنین می تواند در موتورهای جت استفاده شود زیرا می تواند از زنگ زدگی آن جلوگیری کند.

 

صنایع غذایی و پذیرایی

در صنایع غذایی، از فولاد ضد زنگ برای تولید لوازم آشپزخانه، ظروف آشپزی و کارد و چنگال استفاده می شود. ظروفی مانند چاقو با استفاده از فولاد ضد زنگ گریدهای کمتر شکل پذیر ساخته می شوند. از گریدهای شکل پذیرتر برای تهیه اجاق گاز، قابلمه و سینک استفاده می شود.

 

سایر کاربردها

در ساخت تانکرها و نیز ساخت کشتی که به طور مستقیم با آب و سایر مایعات در تماس هستند به دلیل جلوگیری از خوردگی ناشی از آب دریا و سایر میعانات، از فولاد ضد زنگ استفاده می شود.

   

سوالات متداول

فولاد ضد زنگ چیست؟ فولاد ضد زنگ آلیاژی از آهن و کربن به همراه سایر عناصر آلیاژی است که مهم ترین آن کروم با محتوای حدود 5/10 درصد می باشد که خواص مقاوم به خوردگی و ضد زنگ بودن را برای آن به ارمغان می آورد.

نام گذاری فولاد ضد زنگ بر چه اساس است؟ این فلز به دلیل برخورداری از عنصر کروم، هیچ گونه لکه، زنگ زدگی یا خوردگی در آن اتفاق نخواهد افتاد و به همین دلیل به آن فولاد زنگ نزن گویند. این فلز در صنعت تحت عنوان استیل شناخته می شود.

کاربرد فولاد ضد زنگ چیست؟ فولاد ضد زنگ به دلیل خواص مطلوب نظیر مقاومت به خوردگی در کنار استحکام بالا، در ساخت و ساز، پزشکی، ساخت خودرو، کاربردهای هوافضا و... مورد استفاده قرار می گیرد.

برو به اول متن
دیدگاه کاربران
(۰دیدگاه)ارسال دیدگاه
    دیدگاه شما چیست؟ برای ما بنویسید
    آیا این موضوع را به دیگران پیشنهاد می دهید؟