همه چیز درباره فولاد زنگ نزن (فولاد ضد زنگ)

فولاد ضد زنگ چیست؟

انواع فولاد ضد زنگ

مزایای فولاد ضد زنگ

کاربردهای فولاد ضد زنگ

آلیاژهای آهنی مهم

تاثیر عناصر فلزی بر فولاد ضد زنگ

تفاوت فولاد ضد زنگ و فولاد گالوانیزه

رایج ترین فولاد ضد زنگ و تفاوت های آنها

در این مقاله به بررسی یک نوع فولاد ضد زنگ می پردازیم. این نوع فولاد را استنلس استیل یا استنلس استیل می نامند. فولاد ضد زنگ گروهی از آلیاژهای ویژه است که برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی اضافه می شود. یکی از مهمترین ویژگی های این محصول فولادی مقاومت بالای آن در برابر اکسیداسیون، پوسته پوسته شدن 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. میانگین کروم مورد استفاده در فولاد ضد زنگ حدود 11 درصد است. این کروم به فولاد ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی آن را می دهد. این فلز با افزودن عناصر دیگری مانند مولیبدن، نیکل و نیتروژن، مقاومت و مقاومت در برابر حرارت را افزایش می دهد. برای اینکه این نوع فولاد زنگ بزند و خوب کار کند، مقدار کروم مصرفی نباید کمتر از این مقدار باشد. زیرا وجود این مقدار کروم در فولاد خاصیت ضد زنگ ایجاد می کند. کروم در ساده ترین شکل خود یک ماده شیمیایی است که مقاومت فولاد را در برابر زنگ زدگی افزایش می دهد.

فولاد ضد زنگ در صنایع مختلف استفاده می شود.

به غیر از کروم، آلیاژهای دیگری نیز برای ساخت فولاد ضد زنگ استفاده می شود. از جمله این ترکیبات می توان به مولیبدن و نیکل اشاره کرد. نیکل در فولاد ضد زنگ برای ایجاد شکل پذیری و افزایش شکل پذیری استفاده می شود. کشف فولاد ضد زنگ این بود که دانشمندان دریافتند با افزودن حدود 10 تا 20 درصد کروم و نیکل به فولاد موجود، نوع دیگری از فولاد به دست آمد که در برابر اسیدها و خوردگی مقاوم بود. در زندگی روزمره ما با چیزهای ساخته شده از فولاد مواجه می شویم. مانند وسایل برقی، تجهیزات ماهیگیری و بسیاری موارد دیگر.

این نوع فولاد براق بوده و به راحتی جلا می شود. برای این منظور از فولاد ضد زنگ به عنوان جایگزینی برای چراغ های جلو و آینه ها استفاده می کنند.

فولاد ضد زنگ یک محصول فولادی است که حاوی مقادیر زیادی کروم است و برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی ساخته شده است. این محصولات در اشکال مختلفی عرضه می شوند که هر کدام در صنایع مختلف کاربرد دارند.

انواع فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ به طور کلی بر اساس ترکیب شیمیایی و متالورژیکی به پنج گرید مختلف تقسیم می شود:

مارتنزیتی

فریتین

آستنیتی

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

سخت شدن بارش یا PH

در ادامه هر کدام را جداگانه توضیح می دهیم.

مارتنزیتی

این نوع گروهی از فولادهای زنگ نزن است که از سه فلز آهن، کروم و کربن ساخته شده و برای مقاومت در برابر خوردگی و حرارت ساخته شده است. تمام گریدهای مارتنزیتی فولادهای کروم خالص بدون نیکل هستند. به عبارت دیگر در این نوع فولاد نیکل وجود ندارد و فرآیند کوئنچ با حرارت انجام می شود.

مقدار کروم در این فلز می تواند از 11 تا 18 درصد باشد و همچنین حاوی 1 درصد کربن است. در این فولاد ضد زنگ، استحکام، دوام و مقاومت در برابر خستگی بالاست. از نظر انعطاف پذیری و استحکام در سطح خوبی قرار دارد، اما مقاومت متوسطی در برابر خوردگی دارد. به طور کلی در مقایسه با سایر انواع فولاد ضد زنگ، مقاومت به خوردگی کمتری دارند، مغناطیسی هستند و جوش پذیری و شکل پذیری کمتری دارند. فولاد ضد زنگ مارتنزیتی معمولاً برای ساخت شیرآلات، فنرها، قاشق ها و چنگال ها استفاده می شود.

فریتین

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 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 عموماً در کاربردهای غیر سازه ای که به مقاومت در برابر خوردگی بالا نیاز دارند استفاده می شوند. فولادهای زنگ نزن فریتی مقاومت حرارتی و خوردگی خوبی دارند، اما به ویژه مقاومت بالایی در برابر کلریدها دارند. اگرچه خواص مکانیکی، مانند استحکام در دماهای پایین، نسبت به فولاد ضد زنگ فریتی پایین‌تر است. کاربردهای این نوع فولاد ضد زنگ عبارتند از: اگزوز خودرو، ظروف پخت و پز و لوازم خانگی.

آستنیتی

فولادهای زنگ نزن آستنیتی حداقل 16 درصد کروم و 3 درصد نیکل دارند. این فولاد ضد زنگ بیشترین کاربرد را در بین سایر فولادهای ضد زنگ دارد. حدود 80 درصد فولاد ضد زنگ در بازار جهانی به فولاد آستنیتی اختصاص دارد. حداقل نیکل مصرفی در این نوع هفت درصد است که باعث نرمی و مقاومت آنها در برابر دمای بالا می شود. شرایط جوشکاری بسیار خوبی دارد و در محیط های مختلف مانند آب دریا و محیط جوی استفاده می شود.

انواع مختلفی از فولاد ضد زنگ بسته به کاربرد آنها در صنعت استفاده می شود.

به دلیل داشتن مقدار زیاد کروم و نیکل، مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی در مقایسه با سایر انواع فولاد ضد زنگ دارند. به طور کلی فولادهای زنگ نزن آستنیتی غیر مغناطیسی هستند و با عملیات حرارتی سخت نمی شوند. اما می توان با کار سرد سختی یا استحکام آنها را به میزان قابل توجهی افزایش داد.

لازم به ذکر است که اکثر فولادها در دماهای پایین ترد می شوند، اما وجود نیکل باعث بهبود چقرمگی می شود، بنابراین در دماهای برودتی، یعنی مطالعه رفتار مواد در دماهای بسیار پایین مفید است و همچنین فولاد ضد زنگ را انعطاف پذیرتر می کند. البته افزودن عناصری مانند مولیبدن، تیتانیوم یا مس می تواند خواص این فلز را تغییر دهد. به عنوان مثال، وجود مولیبدن مقاومت به خوردگی را در محیط اسیدی افزایش می دهد. رایج ترین انواع این فولاد 304/304L و 316/316L می باشد که نام رایج فولاد ضد زنگ 304 18/8 به معنی 18% کروم و 8% نیکل است. استفاده از L بعد از فولاد ضد زنگ نشان دهنده محتوای کربن پایین است. (کم کربن)

فولاد زنگ نزن آستنیتی جوش پذیرترین فولاد ضد زنگ دیگر است و می توان آن را به سه گروه تقسیم کرد:

کروم نیکل معمولی (معمول) یا سری 300

منگنز-کروم-نیکل-نیتروژن یا سری 200

آلیاژهای خاص

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

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

آستنیتی-فریتی ko duplex (دوپلکس ko ferritic-austenitic)

این مخلوطی از فولادهای زنگ نزن فریتی و آستنیتی است. به عبارت دیگر ریزساختار آن از حدود 50 درصد فریت و 50 درصد آستنیت تشکیل شده است و نسبت به آستنیتی در برابر ترک خوردگی تنشی و خوردگی مقاومت بیشتری دارد. فولادهای سوپردوپلکس در مقایسه با فولادهای آستنیتی استحکام و مقاومت بیشتری در برابر انواع خوردگی دارند. آنها مغناطیسی هستند (اما نه به اندازه فریت)، جوش پذیر و نسبتاً چکش خوار. از موارد استفاده این نوع فولاد ضد زنگ می توان به قطعات مبدل حرارتی و کارگاه های تصفیه آب اشاره کرد.

سخت شدن بارش یا PH

فولاد آلیاژی علاوه بر کروم و نیکل، مقداری مس، تیتانیوم و مولیبدن نیز دارد. این نوع فولاد ضد زنگ دارای انعطاف پذیری بالا و مقاومت در برابر خوردگی است. در دماهای بالا نیز از استحکام بالایی برخوردارند. این فولاد می تواند با افزودن عناصری مانند مس، نیوبیوم و آلومینیوم استحکام خود را تا حد زیادی افزایش دهد. مقاومت به خوردگی این نوع با فولادهای آستنیتی استاندارد مانند 304 قابل مقایسه است که از جمله کاربردهای این نوع فولاد ضد زنگ می توان به استفاده از آنها در صنایع هوافضا و قطعات هواپیما اشاره کرد.

مزایای فولاد ضد زنگ

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

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

سختی بالاتر یا برودتی (استحکام برودتی با شکل‌پذیری یا چقرمگی در دماهای زیر صفر اندازه‌گیری می‌شود. در دماهای برودتی، استحکام کششی پوشش فولاد ضد زنگ بسیار بیشتر از دمای محیط است.)

مقاومت حرارتی بیشتر

انعطاف پذیری بیشتر

استحکام و استحکام بالا

ظاهری جذاب تر (از مات تا براق، امکان رنگ آمیزی و ایجاد نقش برجسته روی آن)

تعمیر و نگهداری آسان تر

هیچ پوشش محافظی مورد نیاز نیست (برخلاف فولاد کربن معمولی، آنها با یک پوشش، به عنوان مثال گالوانیزه، از خوردگی محافظت می شوند).

لازم به ذکر است که فولاد ضد زنگ قیمت بالاتری نسبت به سایر فولادها دارد، اما تمامی دلایل ذکر شده باعث صرفه اقتصادی بیشتر در استفاده از این فولاد در دراز مدت می شود. در واقع هزینه مقاطع فولاد کربن معمولی کمتر از همان مقاطع فولاد ضد زنگ است. به عنوان مثال: میلگرد نیشابور یا سایر مارک های میلگرد فولاد کربن معمولی قیمت کمتری نسبت به میلگرد آلیاژی ضد زنگ دارد. همچنین فولاد ضد زنگ در مقایسه با سایر فلزات در دمای بالای 800 درجه سانتیگراد مقاومت بسیار خوبی در برابر آتش دارد. به عنوان مثال، فولاد نوع A2s1d0 دارای مقاومت در برابر آتش بدون انتشار دود سمی است.

محصولات فولادی ضد زنگ به راحتی تمیز می شوند و می توان آنها را با مواد شوینده معمولی مانند صابون تمیز کرد. فولاد ضد زنگ به طور گسترده در مواردی مانند دکوراسیون منزل و لوازم آشپزخانه که نیاز به شستشوی مکرر دارند و بسیار پاسخگو هستند استفاده می شود.

فولاد ضد زنگ نوعی ماده سبز رنگ است، به این معنی که قابل بازیافت است و به محیط زیست آسیب نمی رساند. بازیافت آن در ساخت و ساز نزدیک به 100٪ است این ویژگی باعث می شود که فولاد ضد زنگ برای سازه های ساختمانی در معرض شرایط نامساعد جوی مناسب باشد.

همه چیز درباره فولاد زنگ نزن

از جمله محصولات فولادی ضد زنگ عرضه شده توسط آهن آنلاین می توان به موارد زیر اشاره کرد:

ورق فولادی

لوله فولادی

پروفیل فولادی

با استفاده از فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ نام یک نوع فولاد نیست. با این حال، این نام از خانواده فولادهای مقاوم در برابر خوردگی است. این فولاد به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و دوام خوب یکی از مهمترین فلزات موجود در بازار است. اگرچه معرفی تجاری آن به بازار کمتر از یک قرن پیش بود، اما به سرعت به یکی از مهم ترین یا اساسی ترین فلزات تبدیل شد و تقریباً همه زمینه ها از معماری و مهندسی تا علوم پزشکی را پوشش می دهد.

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

خانواده:

کارد و چنگال، سرور و سایر موارد مشابه

دستشویی

قابلمه و ظروف آشپزی

اجاق گاز و باربیکیو

مبلمان

هزینه های روستا:

کیوسک تلفن

نمای ساختمان

آسانسور و پله برقی

مترو و ایستگاه های زیرساخت آن

مصارف صنعتی:

تجهیزات برای تولید مواد غذایی و دارویی

قطعات موتور خودرو و هواپیما

تانکرهای سوخت و مواد شیمیایی

آلیاژهای مهم فولاد ضد زنگ

این ماده یک آلیاژ آهن و کروم است که عنصر اصلی فولادهای زنگ نزن محسوب می شود و به همین دلیل بررسی نمودار فاز و ساختارهای موجود در آن با توجه به درصد کروم بسیار مهم است.

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

تاثیر عناصر آلیاژی بر فولاد ضد زنگ

همانطور که اشاره کردیم، افزودن نیکل به فولاد ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی را در محیط های خنثی یا ضعیف اکسید کننده بهبود می بخشد. اما این باعث افزایش قیمت آنها نیز می شود. همچنین مقدار کافی نیکل باعث افزایش انعطاف پذیری و چکش خواری فولادها می شود. زیرا امکان حفظ آستنیت (FCC) در دمای محیط را 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 مقاومت به خوردگی را در دماهای بالا بهبود می بخشد. کروم نیز برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی اضافه می شود.

برای تقویت فولاد ضد زنگ، عناصر فلزی مانند نیکل و کروم به آن اضافه می شود.

تفاوت فولاد ضد زنگ و فولاد گالوانیزه

در حالی که نمی توان مقاومت و دوام این دو محصول را انکار کرد، اما هر کدام نکات مثبت و منفی خود را دارند که باعث می شود بسته به نوع کاربرد یکی از آن ها گزینه مناسب تری برای انتخاب باشد.

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

از سوی دیگر، فولاد ضد زنگ با افزودن کروم به فولاد مذاب ساخته می شود. این نوع فولاد به دلیل استحکام و مقاومت در برابر زنگ زدگی به عنوان فلز اصلی در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرد. این محصول در مقایسه با گالوانیزه مقاومت اسید و باز بهتری دارد و انتخاب مناسبی برای استفاده در محیط های دریایی می باشد. اما نباید روی استیل ضد زنگ در اطراف استخر یا مناطقی که در معرض کلر هستند انجام شود. زیرا باعث از بین رفتن پوشش و زنگ زدگی فولاد می شود.

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

رایج ترین انواع فولاد ضد زنگ و تفاوت های آنها

از گروه آستنیتی، گروه 304 رایج ترین نوع فولاد ضد زنگ است. برند 316 نوع متداول بعدی است که در گروه دستی نیز قرار دارد و دارای مشخصاتی مشابه 304 می باشد. تفاوت این دو در این است که 316 حدود دو تا سه درصد مولیبدن دارد که باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی به خصوص کلریدها می شود. و سایر حلال های صنعتی

به عبارت دیگر اساسی ترین تفاوت بین 304 و 316 وجود مولیبدن در گرید 316 است. مولیبدن یک عنصر شیمیایی است که برای تقویت و سخت شدن فولاد استفاده می شود و عملکرد اصلی آن در گرید 316 کمک به مبارزه با خوردگی کلرید است. فولاد ضد زنگ 316 حاوی نیکل بیشتری نسبت به 304 است. 304 حاوی کروم بیشتری نسبت به 316 است. 304 معمولاً حاوی 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل و فولاد 316 حاوی 16 درصد کروم، 10 درصد نیکل و 2 درصد مولیبدن است.

هر دو فولاد بسیار بادوام هستند و مقاومت در برابر خوردگی عالی دارند. 304 به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و قیمت ارزان، پرمصرف ترین فولاد ضد زنگ در جهان است. دلیل گران بودن فولاد 316 این است که مقاومت در برابر خوردگی بالا به ویژه در برابر محلول های کلرید و کلر دارد. این باعث می شود 316 در محیط های در معرض نمک مطلوب تر باشد.

حرف پایانی

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

در این مقاله سعی شده است توضیحات کاملی در مورد استنلس استیل، کاربردها، فواید و انواع آن ارائه شود. اگر اطلاعاتی در مورد این زمینه دارید می توانید از طریق نظرات با ما و سایر دوستان به اشتراک بگذارید.