استنلس استیل stainless steel

تعریف استنلس استیل

علت نامگذاری این فولادها تحت عنوان استنلس استیل (stainless steel) این است که بر خلاف فولادهای معمولی در مقابل هوا و رطوبت لکه نمی شوند و زنگ نمی زنند. ورق استیل، آلیاژی پایه آهن با حداقل 11% کروم (Cr) می باشد. کروم در فولاد باعث ایجاد خاصیت محافظت یا رویین شدن در مقابل خوردگی (Passivation) می گردد. علت به وجود آمدن این خاصیت، تشکیل لایه اکسید کروم بسیار چسبنده با ضخامت تقریبی 100 آنگستروم روی سطح ورق استیل می باشد که اکسیژن موجود در هوا برای ایجاد آن کافی است. در ورق استیلی که فقط حاوی کروم است و عناصر آلیاژی دیگری ندارند، این لایه اکسیدی دارای ترکیب Cr2O3 و در فولاد هایی با عناصر آلیاژی دیگر، ترکیبی از اکسید آنها می باشد که معمولاً باعث تثبیت آن در محیط های شیمیایی می گردند.

خاصیت رویینگی با افزایش درصد کروم افزایش می یابد. حداقل درصد کروم برای تشکیل لایه محافظ 10.5 درصد می باشد که در این صورت استنلس استیل تنها در مقابل اتمسفر عادی مقاوم می باشد. وقتی درصد کروم به 25 تا 30 درصد افزایش یابد، خاصیت اصلی ورق استیل -یعنی مقاومت به خوردگی- افزایش یافته و مقاومت به اکسیداسیون به حداکثر خود می رسد. رویینگی وضعیتی موقتی و غیرپایدار از ورق استیل می باشد که پایداری آن علاوه بر ترکیب فولاد، بستگی به عواملی نظیر نوع و غلظت محیط خورنده، درجه حرارت و غیره دارد.

اگرچه بیشترین کاربرد ورق استیل به علت خاصیت مقاومت به خوردگی آنها در محیط های مختلف شیمیایی است، اما کاربرد مهم دیگر آنها در درجه حرارت های بالا تحت عنوان آلیاژهای استنلس استیل مقاوم به دما می باشد که معمولاً کمتر به آن توجه می شود. از جمله این آلیاژها می توان به انواع ورق استیل 309 و 310 اشاره کرد. این دو نوع آلیاژ، به ورق استیل نسوز نیز معروفند.

حداکثر دمایی که ورق استیل میتواند در محیط های اکسیدی تحمل کند

کاربردهای انواع ورق استیل

فولاد ضدزنگ (استنلس استیل )  چيست؟

فولادهاي زنگ نزن یا استنلس استل   گروه گسترده ای از آلیاژهایی است هدف از این استیل مقاومت در برابر هر گونه خوردگی به خصوص مقاومت در برابر رطوبت میباشد .برخی از ویژگیهای خاص استنلس استیل عبارتند از :

شکل پذيري عالي

چقرمگي زياد در دماي اتاق

دماي پايين و مقاومت خوب در برابر پوسته شدن

اکسايش و خزش در دماي بالا

ساختار استنلس استیل

• این آلیاژ حاوی درصدمعین و قابل توجهی کروم میباشد
• برای این دسته از فولادها از حداقل درصد کروم 11 استفاده میشود
• برای اینکه خاصیت ضد زنگ را داشته باشند ، نباید کمتر از این مقدار کروم داشته باشند .
• درواقع مقاومت در برابر خوردگی را وجود عنصر کروم در فولاد شکل میدهد .
• ساختار کروم نیز به صورت یک لایه اکسید کروم میباشد که روی سطح فلز را میپوشاند و از سطح براقی هم برخوردار است  .
• اين لايه نازک سرتاسري تحت شرايط مساعد فولاد را در برابر مواد و محيط هاي خورنده محافظت مينمايد.
• علاوه بر کرم، عناصر شيميايي ديگري نيز در ترکيب فولادهاي ضد زنگ بکار ميروند که از آن جمله ميتوان به مولييدن و نيکل اشاره نمود.
• نيکل عمدتا موجبات انعطاف پذيري و فرم پذيري را در فولاد ضد زنگ باعث می‌گردد.

تعریفی  از استنلس استیل

فولاد ضد زنگ به گروهی از آلیاژها با پایه آهنی گفته می‌شود که حاوی حداقل 11 درصد کروم (Cr) می‌باشد. کروم عنصری اساسی است که با تشکیل یک فیلم اکسید کروم در سطح فولاد آن را ضد زنگ می‌سازد.

چگونگی واکنش دهی کروم در استنلس استیل

هنگامی که آسیبی به فولاد میرسد کروم موجود در فولاد سریعا اکسیده شده و ناحیه صدمه دیده را ترمیم میکند . این واکنش  (خودشفایی/ Self healing) است که فولاد را بدون زنگ (Stainless) را به عم می آورد .

اولین فرمول استنلس استیل  مارتنزیتی Fe-Cr-C  در آزمایشهای چند ساله توسط یک دانشمند انگلیسی به نام هاری بررلی (Harry Brearley) در 1912 تهیه گردید. اولین ریخته‌گری تجارتی فولاد ضد زنگ در سال 1913 در شفیلد انگلستان بینجامید و به ثبت رسید  و حق ثبت آمریکایی جهت این اختراع نیز  در سال 1916 به آقای هاری بررلی اهدا شد .

آیا فولاد استنلس استیل ، زنگ می‌زند ؟

اخیرا با تعریف فولاد استنلس استیل یا همان فولاد ضد زنگ عموم بر این باورند که با توحه به تعریف فولاد ضد زنگ این آلیاژ به طور کامل ضد زنگ است با توجه به اینکه استنلس استیل کاربرد فراوانی در بازار دارد با توجه به برداشت اشتباه کار کارفرمایان به شکایت علیه فروشندگان هم میرسد . فولادهای ضد زنگ فقط در شرایطی خاص کاملا ضد زنگ است :

• محیط‌های غیرآلوده
• آب شیرین یا آب دریا (به صورت جاری)

موارد موثر در زنگ زدن استنلس استیل

در هوای مرطوب دریایی یا در داخل آب ساکن (راکد) فولاد ضد زنگ نوع 304 زنگ می‌زند، و اغلب به صورت موضعی دچار خوردگی حفره‌ای می‌گردد. به طور کلی ماهیت محیط و ترکیب شیمایی فولاد هر دو در تشکیل زنگ و خوردگی حفره‌ای فولاد ضد زنگ نقش تعیین کننده‌ای دارند.

چرا کروم در عملیات حرارتی پاک میشود ؟

• در عملیات حرارتی و یا جوش‌کاری، دمای فولاد ضد زنگ به حدود 850-550 درجه سانتیگراد می‌رسد.
• کروم و کربن با یکدیگر وارد واکنش می‌شود
• کاربایدکروم (Chromium Carbide) تولید می‌گردد که در امتداد مرز دانه‌ها رسوب می‌کند.
• به همین دلیل کروم موجود در منطقه اطراف مرزدانه (ناحیه مرزی) تخلیه می‌شود.
• ناحیه مرزی که کروم آن تخلیه شده ( فقیر نسبت به کروم ) نسبت به سایر مناطق سالم سطح فلز که کروم آن مناطق تخلیه نشده‌اند در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارد.

فولاد ضد زنگی را که در ساختار بلوری آن کار باید کروم به وجود آمده باشد “حساس شده (Sensitized  ) می‌نامند. فولاد‌های حساس شده نسبت به خوردگی مرزدانه‌ای یا فساد جوش بیشتر مستعد می‌شوند.

انواع فولاد ضدزنگ عبارتند از

فولاد ضد زنگ  استنلس استیل   Austenitic 300

فولاد ضد زنگ  استنلس استیل   Ferritic 400

فولاد ضدزنگ  استنلس استیل    Austenitic-Ferritic Duplex

فولاد ضد زنگ استنلس استیلMartensitic

*  فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) مارتنزیتی

در برخی از کاربردهای استلنس استیل ما علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی به مقاومت در برابر انواع ضربه ها و استحکام و ترد نبودن زوایا و لبه ها نیازمندیم  . در این مواقع  ازفولادهای مارتنزیتی استفاده می کنند این فولادها را می توان ابتدا آهنگری نمود و سپس با آستنیته و سریع سردکردن (تشکیل مارتنزیت) و بازپخت دادن عملیات حرارتی کرد. فولاد ضدزنگ مارتنزیتی خاصیت مغناطیسی داشته و قابلیت حصول محدوده متغیر ازسختی رادارد.

کاربرد استنلس استیل مارتنزیتی

برای ساختن انواع تیغه ها

برای ساختن انواع ابزارهای ماشین کاری

توربین های بخار

*  فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) آستنیتی – فریتی

فازهای فریت و آستنیت هردو در این نوع آلیاژ درن ظر گرفته شده است و تشکیل دهنده ساختار آستنیتی میباشند

• این نوع فولاد را داپلکس مینامند که خاصیت  ضد زنگ نیز وجود نیکل در این فولاد برای حفظ فاز آستنیک و خاصیت انطعاف پذیری دارد
• همچنین و وچود عنصر کروم نیز برای حفظ فاز فریک و خاصیت استحکام در فولاد

کاربرد استنلس استیل آرسنیتی

• کشتی سازی
• صنایع پتروشیمی
• کاغذسازی
• قند و نیشکر

*  فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) فریتی: سری 400 Ferritic

ویژگیهای استنلس استیل فریتی :

• خاصیت مغناطیسی و
• خواص فیزیکی
• خواص مکانیکی مناسب
• عنصرآلیاژی عمده دراین گروه کرم در حد کافی جهت پایدار کردن کامل فازفریت می باشد
• به منظور جلوگیری ازتشکیل فازهایی که دررابطه با انعطاف پذیری و چقرمگی مخرب اند، سریع سردکردن این نوع فولادها که حاوی درصد زیادتری ازعناصر آلیاژی هستند الزامی است .
• فولادهای ضدزنگ فریتی خواصی مشابه به فولاد ساده کربنی داشته با این تفاوت که مقاومت آنها دربرابر خوردگی به مراتب بهتراست.
• عموما این فولادها حاوی مقادیر بین 12 تا 17 درصد کرم درساختار خود می باشند
• کاربرد در استراکچرها و فولادهای بامقادیر حدودا 17 درصد کرم بیشتر در بویلرها – ماشین های لباسشویی – دکوراسیون داخلی و لوازم خانگی بکارمی روند.

*  فولاد ضدزنگ (استنلس استیل ) آستنیتی : سری Austenitic 300

حدود 80 درصد کاربرد را در بین فولادهای ضد زنگ شناخته شده متعلق به فولاد آستنیتی میباشد . حدودا 7 درصد نیکل در ترکیبات شیمیایی این نوع فولاد وجود دارد که موارد زیر را حاصل میکند

• فولاد خاصیت انعطاف پذیر
• مقاوم برای کاربرد دردماهای بالا
• غیرمغناطیسی کردن فولاد
• قابلیت جوشکاری مساعد

تا اینجا دانستیم که از استنلس استیل برای محیطهایی همچون محیط دریا و آب شیرین و بسیاری از محیطهای شیمیایی استفاده میشود. لذا باید ترکیبات شیمیایی تناسب با محیط در آن صورت بگیرد تا بدان خاصیتی که انتظار میرود را داشته باشد

به برخی از این ترکیبات شیمیایی مهم اشاره ای میکنیم .

• تبدیل آستنیت به مارتنزیت
• کاهش کربن و کروم برای حذف کاربید کروم و عدم خوردگی بین دانه ای در متریالهای 304L،316L،321،347
• آلیاژ کردن متریلا برای مقاوم کردن در برابر خوردگی حفره ای در استیل 316
• افزودن بالای کروم و نیکل برای عملیات حرارتی و جلوگیری از پوسته شدن

کاربرد فولاد استنلس استیل چیست ؟

• مخازن نگهدارنده موادشیمیایی
• لوازم آشپزخانه
• لوله های صنعتی
• نمای خارجی بناها

• استیل به چند دسته تقسیم میشود  .

  استیل بیشتر از 100 گرید دارد اما در دسته بندیهابه 4 دسته اصلی تقسیم میشود :

  استنلس نگیر:

  کرومنیکل با کربن کمتر از1/0  %   این نوع از استیل حدود 65 درصد کاربرد استیل را در دنیا از آن خود کرده است  . همانگونه که از نامش پیداست دارای خاصیت آهنربایی نیست .

  استنلس بگیر:

  درصد کربن استنلس بگیر کمتر از 1.% است و خاصیت آهنربایی دارد .

  استنلس مارتنزیت :

  کروم بالای 1 درصد دارد و همینطور سختی پذیر میباشد .

  استیل دوپلکس :

  ترکیبی از کروم و نیکل با خاصیت آهنربایی و مغناطیسی و غیر مغناطیسی

 این مقاله توسط بنیاد استیل تهیه شده است.