فولاد ضد زنگ
stainless steel
فولادهای ضد زنگ به دلیل ویژگی غیرفعال شدن خود میتوانند مقاومت بسیار خوبی دربرابر خوردگی از خود نشان دهند. این فولادها به دلیل شکل گرفتن یک لایه غیرفعال بر روی سطحشان که به شدت به ماده زیرین پیوند خوردهاست و از تماس بیشتر ماده به محیط اطراف جلوگیری میکند، چنین ویژگیای دارند. برای اینکه این پدیده غیرفعالسازی به طور پایدار در فولاد اتفاق بیفتد نیاز است که حداقل ۱۰٫۵ درصد از ماده را کروم تشکیل دهد. با داشتن چنین سطحی از کروم حتی اگر خراشی بر روی سطح فولاد ایجاد شود و این لایه از میان برود فولاد میتواند خودش را ترمیم کند و اگر گرید به درستی برای محیط کاری انتخاب شده باشد این لایه غیرفعال دوباره شکل میگیرد. در غیراینصورت شکست غیرفعالی رخ میدهد و فولاد زنگنزن، زنگزده و خورده میشود.
فولادهای زنگنزن دارای ویژگی های فوق العادهی در مقاومت از خوردگی و تحمل بارش هستند. این فولادها با تشکیل یک لایه غیرفعال بر روی سطح خود، ماده زیرین پیوند خورده از محیط را جلوگیری می کنند و از تماس بیشتر با آن جلوگیری می کنند. این لایه به شکل گرفته شده از کروم است که حداقل ۱۰٫۵ درصد از ماده فولاد را تشکیل می دهد. افزودن عنصر مولیبدن باعث افزایش مقاومت به خوردگی فولادهای زنگنزن در مقابل اسیدهای کاهنده و دربرابر خوردگی در محلول های کلراید است. به همین دلیل، فولاد زنگ نشان دهنده چالش های بسیار زیاد در استفاده در بسیاری از کاربردها است که نظرات منفی را نشان میدهد.
فولاد زنگ نزن یک نوع فولاد با خواص عالی است که در بسیاری از زمینههای صنعتی و خانگی کاربرد دارد.
فولاد ضد زنگ دستهای از فولادهای آلیاژی است که حداقل ۱۰٪ کروم در آن دارد. این عامل باعث مقاومت به خوردگی و زخمسازی فولاد شده است. همچنین، فولاد زنگ نزن دارای سطح رسوب سخت (pH) مناسب برای جلوگیری از تشکُّشات و تحريكات است.
فرآیند تولید فولاد ضدزنگ شامل مراحل زیر است :
- ذوب مواد اولیه : مواد خام فولاد ضدزنگ در کنار هم درون یک کوره قوس الکتریکی ذوب میشوند. این کوره با استفاده از جریان الکتریکی، حرارت شدیدی را ایجاد میکند که فلز را ذوب میکند.
- حذف کربن : مرحله بعدی حذف مواد کربنی اضافه است. این کار به وسیله یک مبدل AOD (کربنگیری آرگون اکسیژن) یا VOD (کربنگیری خلاء اکسیژن) انجام میشود. این مبدلها میزان کربن را با تزریق آرگون و اکسیژن کاهش میدهند. در این مرحله دیگر عناصر آلیاژی مثل نیکل و مولیبدن میتوانند به مبدل اضافه شوند.
- تبدیل : مرحله بعدی تبدیل فلز ذوب شده به شکلهای مختلف است. این شکلها میتوانند به صورت شمش، تکه، شمشال، میله، سیم، صفحه، نوار یا ورق باشند. این مرحله با استفاده از قالبها، غلتکها و ماشینهای نورد انجام میشود.
- بازپخت : مرحله بعدی بازپخت فلز است. این مرحله برای نرم کردن فلز و بهبود خواص مکانیکی و ضد خوردگی آن انجام میشود. این مرحله با گرم کردن و سرد کردن فلز تحت شرایط کنترل شده انجام میشود.
- رسوبزدایی : مرحله آخر رسوبزدایی فلز است. این مرحله برای حذف پولکها و فلسهایی که در مراحل قبلی ایجاد شدهاند انجام میشود. این مرحله با استفاده از اسیدشویی یا تمیزکاری الکتریکی انجام میشود.
برخی از کاربردهای فولاد ضد زنگ عبارتند از :
- ظروف و لوازم آشپزخانه مانند چاقو، قابلمه، سینک و اجاق گاز
- تجهیزات پزشکی و جراحی مانند سرنگ، قیچی، پیچ و مهره
- ساختمانسازی و معماری مانند نمای ساختمان، پل، مخازن و سازههای فلزی
- صنایع خودروسازی، کشتیسازی، هواپیماسازی، نفت و گاز و کاغذساز
برای استفاده بهتر از فولاد ضدزنگ، باید به چند نکته توجه کنید :
- انتخاب نوع مناسب فولاد ضدزنگ برای کاربرد مورد نظر : فولاد ضدزنگ به چند دسته تقسیم میشود که هر کدام ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند. برای مثال، فولاد ضدزنگ نوع ۳۰۴ برای کاربردهای آشپزی و پزشکی مناسب است، اما فولاد ضدزنگ نوع ۴۱۶ برای کاربردهای مکانیکی و ماشینکاری بهتر است.
- رعایت اصول جوشکاری فولاد ضدزنگ : جوشکاری فولاد ضدزنگ نیاز به دقت و مهارت دارد. برای جوشکاری فولاد ضدزنگ، باید از میله جوشکاری مخصوص فولاد ضدزنگ، جریان جوش کمتر از فولاد معمولی و خنک شدن تدریجی جوش استفاده کنید.
- تمیز نگه داشتن سطح فولاد ضدزنگ : فولاد ضدزنگ با وجود مقاومت در برابر خوردگی، ممکن است با مواد آلوده مانند گرد و غبار، اسیدها، نمکها و زنگهای دیگر فولادها، لکه دار شود. برای تمیز کردن فولاد ضدزنگ، باید از مواد شوینده ملایم و ابزارهای نرم مانند پارچه یا اسفنج استفاده کنید و از مواد ساینده و ابزارهای تیز مانند فولاد سیمی یا اسکرابر خودداری کنید.
انواع فولاد ضد زنگ عبارتند از :
- فولادهای ضد زنگ آستنیتی (سری ۲۰۰ و ۳۰۰) : این فولادها دارای ساختار کریستالی آستنیتی هستند که با افزودن نیکل به آهن و کروم ایجاد میشود. این فولادها دارای خواص مکانیکی و شیمیایی بالا، انعطافپذیری و قابلیت جوشکاری خوب هستند. این فولادها در بیشتر کاربردهای فولاد ضد زنگ مورد استفاده قرار میگیرند.
- فولادهای ضد زنگ فریتی (سری ۴۰۰) : این فولادها دارای ساختار کریستالی فریتی هستند که با افزایش مقدار کروم و کاهش مقدار نیکل در آهن ایجاد میشود. این فولادها دارای مقاومت به خوردگی متوسط، سختی و استحکام بالا، اما انعطافپذیری و قابلیت جوشکاری پایین هستند. این فولادها در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت و سایش دارند، مورد استفاده قرار میگیرند.
- فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری ۴۰۰ و ۵۰۰) : این فولادها دارای ساختار کریستالی مارتنزیتی هستند که با افزایش مقدار کربن و کاهش مقدار نیکل در آهن و کروم ایجاد میشود. این فولادها دارای مقاومت به خوردگی پایین، اما سختی و استحکام بسیار بالا هستند. این فولادها قابلیت رسوب سختی دارند و در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه و برش دارند، مورد استفاده قرار میگیرند.
- آلیاژهای دوبلکس : این آلیاژها دارای ساختار کریستالی ترکیبی از آستنیت و فریت هستند که با افزایش مقدار کروم و کاهش مقدار نیکل در آهن و افزودن عناصر دیگری مانند منگنز، مولیبدن و نیتروژن ایجاد میشود. این آلیاژها دارای خواص مکانیکی و شیمیایی بالا، مقاومت به خوردگی بسیار بالا، اما قابلیت جوشکاری متوسط هستند. این آلیاژها در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر فشار و حرارت بالا دارند، مورد استفاده قرار میگیرند.
- فولاد ضد زنگ رسوب سختی (Precipitation-Hardening or PH) : این فولادها دارای ساختار کریستالی آستنیتی یا مارتنزیتی هستند که با افزودن عناصر دیگری مانند آلومینیوم، تیتانیوم، نیوبیوم و مس به آهن، کروم و نیکل ایجاد میشود. این فولادها قابلیت رسوب سختی دارند و با انجام عملیات حرارتی، سختی و استحکام آنها افزایش مییابد.
با استفاده از مقالات زیر میتوانید درباره چندین نوع از فولاد های ضد زنگ اطلاعات کسب کنید :
