همه چیز درباره فولاد زنگ نزن (فولاد ضد زنگ)

نکات برجسته

فولاد ضد زنگ چیست؟

انواع فولاد ضد زنگ

مزایای فولاد ضد زنگ

کاربردهای فولاد ضد زنگ

آلیاژهای مهم فولاد ضد زنگ

تاثیر آلیاژسازی بر فولاد ضد زنگ

تفاوت فولاد ضد زنگ و فولاد گالوانیزه

رایج ترین فولادهای ضد زنگ و تفاوت آنها

در این مقاله به بررسی نوع فولاد مقاوم در برابر زنگ زدگی می پردازیم. این نوع فولاد را استنلس استیل یا استنلس استیل می نامند. فولاد ضد زنگ گروهی از آلیاژهای ویژه ای است که برای افزایش مقاومت در برابر زنگ زدگی معرفی شده است. یکی از ویژگی های مهم این محصول فولادی مقاومت بالای آن در برابر اکسیداسیون، پوشش دهی و تغییر شکل در دماهای بالا می باشد. در این مقاله به بررسی این محصول و انواع آن می پردازیم، با ما همراه باشید.

فولاد ضد زنگ چیست؟

فولاد ضد زنگ دارای مقدار زیادی کروم در ترکیب خود است. حداقل کروم مورد استفاده در فولاد ضد زنگ حدود 11 درصد است. این کروم به فولاد معمولی مقاومت در برابر خوردگی آن را می دهد. این فلز با افزودن عناصر دیگری مانند مولیبدن، نیکل و نیتروژن، مقاومت خود را در برابر خوردگی و مقاومت حرارتی افزایش می دهد. برای اینکه این نوع فولاد به زنگ زدگی واکنش نشان داده و به خوبی کار کند، مقدار کروم مصرفی در آن نمی تواند کمتر از این مقدار باشد. به دلیل وجود این مقدار کروم در فولاد خاصیت ضد زنگ ایجاد می کند. به عبارت ساده تر، کروم عنصری است که مقاومت فولاد را در برابر زنگ زدگی تقویت می کند.

فولاد ضد زنگ در صنایع مختلف استفاده می شود.

علاوه بر کروم، افزودنی های دیگری نیز برای تولید فولاد استفاده می شود. از جمله این ترکیبات می توان به مولیبدن و نیکل اشاره کرد. نیکل برای ایجاد شکل پذیری و افزایش شکل پذیری در آلیاژهای فولادی استفاده می شود. کشف فولاد توسط دانشمندان با افزودن 10 تا 20 درصد کروم و نیکل به فولاد موجود کشف شد تا نوع دیگری از فولاد مقاوم در برابر اسید و زنگ زدگی به دست آید. در زندگی روزمره با چیزهایی که از فولاد ساخته شده اند مواجه می شویم. مانند وسایل الکترونیکی، وسایل ماهیگیری و بسیاری دیگر.

این نوع فولاد روشن است و به راحتی جلا می شود. برای این منظور به جای چراغ و آینه از فولاد ضد زنگ استفاده می کنند.

فولاد زنگ نزن نوعی از محصولات فولادی است که در ترکیبات خود مقدار زیادی کروم دارد و به منظور افزایش مقاومت در برابر خوردگی ساخته می شود. این محصول در انواع مختلفی عرضه می شود که هر کدام کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف دارند.

انواع فولاد ضد زنگ

مواد معدنی به طور کلی بر اساس ترکیب شیمیایی و کانی شناسی به پنج نوع مختلف طبقه بندی می شوند:

مارتنزیتی

فریتیک

آستنیتی

آستنیتی-فریتی یا دوفازی (دوبلکس یا فریتی-آستنیتی)

بارش-سخت شدن یا PH

در زیر هر کدام را جداگانه توضیح خواهیم داد.

مارتنزیتی

این نوع گروهی از فولادهای زنگ نزن است که آلیاژی سه گانه از آهن، کروم و کربن است که در برابر خوردگی و حرارت مقاومت می کند. تمام گریدهای مارتنزیتی فولادهای کروم خالص بدون نیکل هستند. به عبارت دیگر، این نوع فولاد ضد زنگ حاوی نیکل نیست و فرآیند سخت شدن آن حرارتی است.

محتوای کروم این فلز می تواند از 11 تا 18 درصد متغیر باشد و همچنین حاوی 1 درصد کربن است. این فولاد ضد زنگ استحکام، دوام و مقاومت در برابر خستگی را افزایش داده است. از نظر انعطاف پذیری و استحکام رتبه خوبی دارد، اما مقاومت متوسطی در برابر خوردگی دارد. به طور کلی در مقایسه با سایر انواع فولاد ضد زنگ، مقاومت در برابر خوردگی پایین، مغناطیسی بودن و جوش پذیری و شکل پذیری پایینی دارند. فولاد ضد زنگ مارتنزیتی معمولاً برای ساخت سوپاپ، فنر، قاشق و چنگال استفاده می شود.

فریتی

به طور کلی، فولادهای فریتی دارای محتوای کروم بالاتری نسبت به فولادهای مارتنزیتی هستند و درصد کروم معمولاً بین 11 تا 30 درصد وزنی است. اما درصد نیکل آن بسیار کم یا بدون نیکل است. ساختار کریستالی این نوع فولاد Bcc است و این فولادها مغناطیسی هستند اما قابل عملیات حرارتی نیستند. این فولادها اغلب در کاربردهای غیر سازه ای که نیاز به مقاومت بالایی دارند استفاده می شوند. فولادهای ضد زنگ فریتی مقاومت خوبی در برابر حرارت و خوردگی دارند، اما بالاتر از همه، مقاومت بالایی در برابر کلر دارند. اگرچه خواص مکانیکی مانند سختی دمای پایین کمتر از فولادهای زنگ نزن فریتی است. کاربردهای این نوع فولاد ضد زنگ عبارتند از: اگزوز خودرو، ظروف پخت و پز و لوازم خانگی.

آستنیتی

فولاد ضد زنگ آستینیت حاوی حداقل 16 درصد کروم و 3 درصد نیکل است. این فولاد ضد زنگ بیشترین کاربرد را در بین سایر فولادهای ضد زنگ دارد. حدود 80 درصد از بازار جهانی به فولاد ضد زنگ اختصاص دارد. این نوع دارای حداقل 7 درصد نیکل است که باعث انعطاف پذیری و دوام آنها در دماهای بالا می شود. شرایط آن از نظر جوشکاری بسیار خوب است و در مناطق مختلف از جمله مناطق دریایی و جوی استفاده می شود.

فولاد ضد زنگ انواع مختلفی دارد که با توجه به کاربردشان در صنعت استفاده می شود.

با توجه به محتوای بالای کروم و نیکل، مقاومت به خوردگی بالایی در مقایسه با سایر انواع فولاد دارد. به طور کلی، فولادهای زنگ نزن آستنیتی غیر مغناطیسی هستند و نمی توان آنها را با گرما سخت کرد. اما سختی یا استحکام آنها را می توان با کار سرد بسیار افزایش داد.

لازم به ذکر است که اکثر فولادها در دماهای پایین شکننده می شوند، اما وجود نیکل باعث بهبود سختی می شود و در دماهای برودتی مفید است. برای مطالعه رفتار مواد در دماهای بسیار پایین، فولاد ضد زنگ نیز انعطاف پذیر است. البته با افزودن عناصری مانند مولیبدن، تیتانیوم یا مس می توان خواص این فلز را تغییر داد. به عنوان مثال، وجود مولیبدن مقاومت به خوردگی را در محیط های اسیدی افزایش می دهد. از رایج ترین انواع این فولاد می توان به 304/304L و 316/316L اشاره کرد که نام رایج فولاد ضد زنگ 304 به صورت 18/8 است یعنی 18% کروم و 8% نیکل! استفاده از L پس از ساخت فولاد ضد زنگ نشان دهنده کربن کم است. (کم کربوهیدرات)

فولادهای زنگ نزن آستنیتی جوش پذیرترین فولادهای زنگ نزن هستند و می توان آنها را به سه گروه تقسیم کرد:

کروم نیکل معمولی (معمول) یا سری 300

منگنز کروم نیکل نیتروژن یا سری 200

متحدان ویژه

موارد استفاده از این نوع فولاد ضد زنگ عبارتند از:

بویلر، صنایع هوایی، قطعات الکترونیکی، تجهیزات راه آهن، مخازن شیمیایی، سیستم های گرمایشی، تجهیزات کوره، مبدل های حرارتی، لوله ها، اجاق گاز، سینک، سقف ساختمان، ناودانی، درب و پنجره و …

آستنیتی-فریتی یا دو فازی (دوپلکس یا فریتی-آستنیتی)

این ترکیبی از فولاد ضد زنگ فریتی و آستنیتی است. به عبارت دیگر ریزساختاری تقریباً 50 درصد فریت و 50 درصد آستنیت دارد و نسبت به آستنیت در برابر ترک خوردگی تنشی و خوردگی مقاومت بیشتری دارد. در مقایسه با فولادهای آستنیتی، فولادهای سوپردوپلکس استحکام و مقاومت بالاتری در برابر انواع خوردگی دارند. آنها مغناطیسی هستند (اما نه مانند فریت ها)، می توانند جوش داده شوند و به راحتی شکل می گیرند. از جمله کاربردهای احتمالی این نوع فولاد ضد زنگ می توان به قطعات مبدل حرارتی و کارگاه های تصفیه آب اشاره کرد.

سختی باران یا PH

سخت شدن رسوبی علاوه بر کروم و نیکل، مقداری مس، تیتانیوم و مولیبدن نیز دارد. این نوع فولاد ضد زنگ انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارد. در دماهای بالا نیز از استحکام بالایی برخوردارند. این فولادها می توانند با افزودن عناصری مانند مس، نیوبیم و آلومینیوم مقاومت خود را به میزان قابل توجهی افزایش دهند. مقاومت به خوردگی این نوع را می توان با فولادهای آستنیتی استاندارد مانند 304 مقایسه کرد. از کاربردهای این نوع فولاد ضد زنگ می توان به کاربردهای هوافضا و هوافضا اشاره کرد.

مزایای فولاد ضد زنگ

در حال حاضر مصرف سالانه فولاد ضد زنگ بیش از 20 میلیون تن است، اما تقاضای جهانی فولاد ضد زنگ با نرخی حدود پنج درصد در سال در حال رشد است. مزایای فولاد ضد زنگ را می توان نسبت به فولاد کربن معمولی به دست آورد. اگرچه فولادهای ضد زنگ دارای طیف وسیعی از خواص هستند، اما معمولاً در مقایسه با فولاد معمولی دارای خواص زیر هستند:

مقاومت بالا در برابر خوردگی (همه فولادهای زنگ نزن آلیاژهای آهنی هستند که حداقل 10.5 درصد کروم دارند. محافظ کروم موجود در آلیاژ یک لایه اکسید خود ترمیم شونده را تشکیل می دهد. این لایه اکسیدی همان مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ را ارائه می دهد. (زنگ نمی کند. حتی اگر این لایه برداشته شود زنگ نمی زند، خود ترمیم می شود و در برابر خوردگی مقاوم می ماند.)

سختی بالاتر یا برودتی (قدرت برودتی با شکل پذیری یا چقرمگی زیر صفر اندازه گیری می شود. در دماهای برودتی، استحکام کششی فولادهای زنگ نزن آستین به طور قابل توجهی بیشتر از دمای محیط است.)

مقاومت در برابر دمای بالا

راحت تر است

قوی تر و مسن تر

ظاهر جذاب تر (مات تا براق، قابلیت طراحی و ایجاد نقش های برجسته روی آن)

درمان راحت تر است

پوشش محافظ مورد نیاز نیست (بر خلاف فولاد کربن معمولی، با پوششی مانند روکش روی از خوردگی محافظت می شود).

توجه به این نکته حائز اهمیت است که فولاد ضد زنگ نسبت به سایر فولادها گرانتر است، اما تمامی دلایل ذکر شده باعث صرفه جویی در استفاده از این فولاد در دراز مدت می شود. در واقع، هزینه قطعات فولاد کربن معمولی کمتر از همان قطعات فولاد ضد زنگ است. به عنوان مثال: گریل های نیوچابور یا سایر مارک های منقل معمولی فولاد کربنی قیمت کمتری نسبت به گریل های استیل ضد زنگ دارند. همچنین هنگام استفاده در دمای بالای 800 درجه سانتیگراد، فولاد ضد زنگ بهترین مقاومت در برابر آتش را در مقایسه با سایر فلزات دارد. به عنوان مثال، فولاد نوع A2s1d0 بدون ایجاد دود سمی در برابر آتش مقاوم است.

محصولات ساخته شده از فولاد ضد زنگ به راحتی تمیز می شوند و می توان آنها را با مواد شوینده معمولی مانند صابون تمیز کرد. فولاد ضد زنگ را می توان در مواردی مانند دکوراسیون منزل و لوازم آشپزخانه که نیاز به شستشوی مکرر دارند و بسیار ظریف هستند، به خوبی استفاده کرد.

فولاد ضد زنگ یک نوع سبز است، به این معنی که قابل بازیافت است و به محیط زیست آسیب نمی رساند. در بخش ساخت و ساز، بهره وری نزدیک به 100٪ است. این ویژگی فولاد ضد زنگ را برای ساختمان هایی که در معرض شرایط آب و هوایی سخت قرار دارند مناسب می کند.

برخی از محصولات فولاد ضد زنگ ارائه شده توسط آهن آنلاین عبارتند از:

ورق فولادی

بوریا پولا

پروفیل فولادی

کاربردهای فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ نام یک نوع فولاد نیست. بلکه نام خانواده ای از فولادهای مقاوم در برابر خوردگی است. این فولاد به دلیل مقاومت در برابر خوردگی بالا و دوام عالی یکی از با ارزش ترین فلزات موجود در بازار است. اگرچه ورود تجاری آن به بازار کمتر از یک قرن پیش اتفاق افتاد، اما به سرعت به یکی از مهمترین یا اساسی ترین فلزات تبدیل شد و تقریباً تمام صنایع از معماری و مهندسی تا علوم پزشکی را در بر می گیرد.

از جمله کاربردهای این نوع فولاد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

استفاده خانگی:

کارد و چنگال، ظروف غذاخوری و سایر موارد مشابه

صبر کن

ظروف و ظروف

اجاق گاز و گریل

مبلمان

هزینه های شهری:

یک باجه تلفن

نمای ساختمان

آسانسور و پله برقی

مترو و ایستگاه های زیرساخت آن

مصارف صنعتی:

تجهیزات تولید غذا و دارو

قطعات موتور خودرو و هواپیما

تانکرهای سوخت و مواد شیمیایی

یک آلیاژ مهم فولاد ضد زنگ

این ماده یک آلیاژ آهن کروم در نظر گرفته می شود و عنصر اصلی فولادهای زنگ نزن محسوب می شود. بنابراین بررسی نمودار فاز و ساختارهای موجود در آن با استفاده از درصد کروم بسیار مهم است.

آلیاژ آهن-کروم-نیکل-کربن (Fe-Cr-Ni-C) برای تثبیت فاز آستنیت استفاده می شود و یکی از فولادهای ضد زنگ می باشد.

تاثیر عناصر آلیاژی بر فولاد ضد زنگ

همانطور که قبلا ذکر شد، افزودن نیکل به فولاد ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی را در محیط های خنثی یا کم اکسید کننده بهبود می بخشد. اما هزینه آن را نیز افزایش می دهد. علاوه بر این، مقدار کافی نیکل فراریت و خوردگی فلز را افزایش می دهد. زیرا امکان حفظ آستنیت (FCC) را در دمای اتاق فراهم می کند. افزودن مولیبدن به فولاد ضد زنگ مقاومت به خوردگی را در حضور یون های کلر افزایش می دهد، در حالی که افزودن آلومینیوم باعث بهبود مقاومت در برابر خوردگی در دماهای بالا می شود. کروم نیز برای افزایش مقاومت آن در برابر خوردگی اضافه می شود.

همه چیز درباره فولاد زنگ نزن (فولاد ضد زنگ)

برای تقویت فولاد ضد زنگ، عناصر آلیاژی مانند نیکل و کروم اضافه می شود.

تفاوت فولاد ضد زنگ و فولاد گالوانیزه

در حالی که نمی توان دوام و استحکام این دو محصول را انکار کرد، اما هر کدام مزایا و معایبی دارند که بر اساس نوع کاربرد، یکی را انتخاب بهتری می کند.

فولاد گالوانیزه با یک لایه نازک روی پوشانده شده است که به محافظت در برابر خوردگی کمک می کند. این محصول به خوبی آب را تحمل می کند.

از سوی دیگر، فولاد ضد زنگ با افزودن کروم به فلز مذاب ساخته می شود. این نوع فولاد به دلیل استحکام و مقاومت در برابر زنگ زدگی به عنوان یک فولاد ساختمانی اصلی استفاده می شود. این محصول در مقایسه با گالوانیزه مقاومت بهتری در برابر اسیدها و بازها دارد و انتخاب مناسبی برای استفاده در محیط های آبی می باشد. اما نباید از فولاد ضد زنگ در نزدیکی استخر یا مناطقی که در معرض کلر هستند ساخته شود. زیرا باعث از بین رفتن پوشش و زنگ زدگی فلز می شود.

هر دو فولاد گالوانیزه و فولاد ضد زنگ دارای حفاظت در برابر خوردگی عالی هستند. اما مقاومت فولاد ضد زنگ بیشتر است. قیمت این دو محصول نسبت به یکدیگر بسیار متفاوت است. به گونه ای که قیمت فولاد ضد زنگ چهار تا پنج برابر بیشتر از فولاد گالوانیزه است. البته از طرف دیگر دسترسی به فولاد گالوانیزه آسانتر است.

محبوب ترین فولاد ضد زنگ و تفاوت های آنها

گرید 304 از گروه آستنیتی رایج ترین نوع فولاد ضد زنگ است. گرید 316 نوع متداول بعدی است که آن هم متعلق به گروه آستین است و دارای خواص فیزیکی و مکانیکی تقریباً مشابه 304 است. تفاوت این دو در این است که 316 حاوی حدود دو تا سه درصد مولیبدن است که مقاومت به خوردگی را افزایش می دهد. به ویژه در برابر کلریدها و سایر حلال های صنعتی.

از طرفی اساسی ترین تفاوت بین 304 و 316 وجود مولیبدن در گرید 316 است. مولیبدن یک ماده شیمیایی است که برای تقویت و سخت شدن فولاد استفاده می شود و عملکرد اصلی آن در کلاس 316 کمک به مبارزه با خوردگی کلر است. فولاد ضد زنگ 316 حاوی نیکل بیشتری نسبت به 304 است. در حالی که 304 حاوی کروم بیشتری نسبت به 316 است. 304 معمولا حاوی 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است، در حالی که فولاد 316 حاوی 16 درصد کروم، 10 درصد نیکل و 2 درصد مولیبدن است.

هر دو فولاد با استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی مشخص می شوند. 304 به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و هزینه کمتر، رایج ترین فولاد ضد زنگ در جهان است. فولاد 316 گرانتر است زیرا مقاومت بالاتری در برابر خوردگی به ویژه در برابر کلریدها و محلول های کلر دارد. این باعث می شود 316 در محیط های در معرض نمک مطلوب تر باشد.

اخرین حرف

به طور کلی، هر چه محتوای کروم فولاد ضد زنگ بیشتر باشد، مقاومت آن در برابر خوردگی بالاتر است. علاوه بر این، با افزودن عناصر دیگر، خواص دیگری به این نوع فولاد اضافه شده و شکل‌پذیری و استحکام آن افزایش می‌یابد.

در این مقاله سعی شده است توضیحی کلی در مورد فولاد ضد زنگ، موارد استفاده، فواید و انواع آن ارائه شود. اگر اطلاعاتی در این زمینه دارید می توانید آن را با ما و سایر دوستان در نظرات به اشتراک بگذارید.