فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ، که به عنوان Stainless Steel نیز شناخته می‌شود، نوعی آلیاژ آهن است که حداقل دارای 10.5 درصد کروم است. استفاده از کروم در ترکیب این فولاد به منظور جلوگیری از زنگ زدگی و خوردگی آن می‌باشد. نکته مهم اینجا این است که با افزایش درصد کروم در ترکیب فولاد، مقاومت آن در برابر خوردگی نیز افزایش می‌یابد.

به طور کلی، درصد کروم موجود در فولاد ضد زنگ حدود 12 تا 20 درصد است. علاوه بر کروم، این نوع فولاد حاوی مقادیری از عناصر دیگر نیز می‌باشد، از جمله کربن، سیلیسیم و منگنز که ویژگی‌های برجسته‌ای به فولاد ضد زنگ می‌بخشند. عناصر دیگری مانند نیکل و مولیبدن نیز به منظور بهبود خصوصیات مثل شکل‌پذیری و افزایش مقاومت در برابر خوردگی به ترکیب فولاد ضد زنگ اضافه می‌شوند.

انواع فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ، در انواع مختلفی تولید می‌شود، که به شرح زیر می‌باشند :

1.فولادهای ضد زنگ آستنیتی (سری 200 و 300) :

– این نوع فولادها از حداقل 16 تا 26 درصد کروم و حداقل 8 تا 24 درصد نیکل تشکیل شده‌اند.

– آنها دارای مقاومت بسیار بالا در برابر زنگ زدگی و خوردگی هستند و به عنوان فولادهای ضد زنگ استاندارد شناخته می‌شوند.

2.فولادهای ضد زنگ Ferritic (سری 400) :

– این نوع فولادها دارای حداقل 10.5 درصد کروم هستند و نیکل بسیار کمتری نسبت به فولادهای آستنیتی دارند.

– آنها بیشتر در محیط‌هایی با اکسیژن محدود مورد استفاده قرار می‌گیرند و به عنوان فولادهای ضد زنگ فریتیک شناخته می‌شوند.

3.فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری 400 و 500) :

– این فولادها حاوی حداقل 11.5 درصد کروم هستند و نیکل محدودی دارند.

– آنها بیشتر برای مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی در محیط‌هایی با ارتفاع دما مورد استفاده قرار می‌گیرند.

4.آلیاژهای دوبلکس :

– این نوع فولادها از ترکیب آستنیتی و مارتنزیتی تشکیل شده‌اند.

– آنها مقاومت بالایی در برابر خوردگی و شکست دارند و به عنوان آلیاژهای دوبلکس شناخته می‌شوند.

5.فولاد ضد زنگ رسوب سختی (Precipitation-Hardening یا PH) :

– این نوع فولادها دارای ترکیبات آلیاژی خاصی هستند که از جمله‌ی آنها می‌توان به نیکل، کروم، مس و منگنز اشاره کرد.

– آنها از رسوب سختی بهره می‌برند که مقاومت آنها را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد.

تنوع این انواع فولاد ضد زنگ به افراد و صنایع مختلف امکان می‌دهد تا فولاد مناسب برای نیازهای خود را انتخاب کنند.

فولادهای ضد زنگ آستنیتی

فولادهای ضد زنگ آستنیتی از محبوب‌ترین انواع فولاد ضد زنگ هستند که حداقل دارای 16٪ کروم هستند. این میزان کروم موجود در این فولاد‌ها، آن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر خوردگی تبدیل کرده است. فولادهای ضد زنگ آستنیتی دارای یک ساختار اصلی هستند که با افزودن نیکل، منگنز و نیتروژن به آن شکل می‌گیرد.

نکته قابل توجه در مورد این نوع فولادها این است که با انجام عملیات حرارتی، نمی‌توان آن‌ها را سخت کرد؛ زیرا ساختار آن‌ها در هر دما یکسان است. همچنین، ساختار آستنیتی آن‌ها شکل‌پذیری و قابلیت جوشکاری بسیار خوبی به آن‌ها می‌دهد.

فولادهای ضد زنگ آستنیتی را می‌توان به دو گرید 200 و 300 تقسیم کرد :

گرید 200 : این گرید‌ها از آلیاژهایی تشکیل شده‌اند که حاوی کروم، منگنز و نیکل هستند و البته بیشتر از همه منگنز و نیتروژن دارند. به علت وجود نیتروژن در این گرید، مقاومت تسلیمی آنها نسبت به گرید 300 بیشتر است. به عنوان مثال، نوع 201 از این گرید‌ها، توسط فرآیند نورد سرد، قابلیت سخت‌شدن دارد. اهمیت این نکته اینجاست که با کاهش میزان نیکل و افزایش منگنز، مقاومت آنها در برابر خوردگی نیز کاهش می‌یابد.

گرید 300 : این گرید‌ها از آلیاژهای کروم و نیکل تشکیل شده و به عنوان پرکاربردترین گرید از این نوع فولاد شناخته می‌شوند. گرید 304 از این گرید‌ها، عملکرد عالی دارد و با ترکیب 18/8 و 18/10 شناخته می‌شود. این نامگذاری به این دلیل است که دارای 18٪ کروم و 8٪ یا 10٪ نیکل است.

علاوه بر گرید 304، نوع دیگری از فولاد ضد زنگ با نام 316 وجود دارد که نسبت به 304، کاربردهای خاص و متفاوتی دارد. فولاد ضد زنگ گرید 316، به عنوان متداول‌ترین نوع فولاد ضد زنگ آستنیتی شناخته می‌شود و حاوی مقادیر نیکل (بین 8 تا 10.5 درصد وزن فولاد) و کروم (بین 18 تا 20 درصد وزن فولاد) می‌باشد. همچنین فولادهای ضد زنگ 316 نیز مقادیر بالایی از سیلیکون، منگنز و کربن دارند و ترکیب اصلی آنها آهن است.

فولادهای ضد زنگ Ferritic (سری 400)

فولادهای ضد زنگ Ferritic از سری 400 دارای 10.5 تا 27٪ کروم و مقادیر قابل توجهی نیکل هستند که مقاومت آن‌ها را در برابر خوردگی کاهش می‌دهد. فولادهای ضد زنگ Ferritic به عنوان نوعی فولاد ضد زنگ معمولاً مغناطیسی هستند و گریدهای این نوع فولاد شامل 430 و 434 می‌شوند.

بسیاری از افراد پرسش می‌کنند که آیا فولاد ضد زنگ می‌تواند مغناطیسی باشد یا نه. در پاسخ به این سوال باید گفت که برخی از آلیاژهای فولاد ضد زنگ می‌توانند مغناطیسی باشند و این به این معناست که در این نوع فولاد، آهن به شکلی یا دیگر در ترکیب آن موجود است و ساختار آن به فریتی یا مارتنزیتی نزدیک است.

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری 400 و 500)

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی از سری 400 و 500 دارای بیشترین سطح سختی هستند. این نوع فولادها مغناطیسی هستند و با ترکیبی از فرآیند نورد سرد و عملیات حرارتی (نورد گرم) قابلیت سخت شدن دارند. آلیاژهای مارتنزیتی حاوی 12 تا 14 درصد کروم، 0.2 تا 1 درصد مولیبدن و مقادیر قابل توجهی نیکل هستند. مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی کمتر از آلیاژهای آستنیتی یا فریتی است، اما با انجام عملیات حرارتی، سختی این فولاد افزایش می‌یابد.

این تفاوت‌ها باعث شده که جوشکاری فولاد ضد زنگ مارتنزیتی به روش‌های مختلفی انجام شود. به عنوان مثال، جوشکاری فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی به دلیل محتوای بالای کربن نسبت به فولادهای فریتی و آستنیتی، دشوارتر باشد. مقادیر بالای کربن به همراه سایر عناصر آلیاژی موجود در فولادهای ضد زنگ، احتمال تشکیل ریزساختاری شکننده را افزایش می‌دهند. این امر می‌تواند منجر به ایجاد ترک‌های جوش شود.

فولاد ضد زنگ رسوب سختی (Precipitation-Hardening یا PH)

فولادهای ضد زنگ PH حاوی حدود 17٪ کروم و 4٪ نیکل هستند. عملیات حرارتی باعث تقویت فولادهای PH در سطوح بالا می‌شود. این نوع فولادها با افزودن عناصری مانند مس، نیوبیوم و آلومینیوم به فولاد، می‌توانند مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی داشته باشند. مقادیر آلومینیوم ممکن است در این فولادها متغیر باشد و برای کاربردهای خاصی انتخاب می‌شود.

آلیاژهای دوبلکس

فولادهای ضد زنگ دوبلکس از جمله فولادهایی هستند که در برابر ترک‌خوردگی و تنش مقاومی دارند. همان‌طور که از نام آنها مشخص است، فولادهای ضد زنگ دوبلکس ترکیبی از چند نوع آلیاژ به‌منظور دستیابی به خواص مطلوب هستند. این آلیاژها معمولاً حاوی مقادیر متغیری از کروم (19 تا 28٪)، مولیبدن (0 تا 5٪) و نیکل (5 تا 7٪) هستند. آنها به عنوان یک انتخاب مناسب برای مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و تنش دارند، معروف هستند.