فولاد ضد زنگ یا فولاد زنگ نزن

فولاد ضد زنگ یا فولاد زنگ نزن

آهن به‌تنهایی نمی‌تواند از خود در برابر خوردگی یا حرارت مقاومت زیادی نشان دهد، به همین دلیل وقتی با دیگر عناصر ترکیب می‌شود، می‌تواند ویژگی‌های بسیاری را از آن خود کند. می‌توان از نیکل، کربن، کروم و برخی موارد دیگر، به‌عنوان  چند نوع از این عناصر نام برد. ترکیب آن‌ها با یکدیگر در طی عملیات خاص، چیزی با نام فولاد ضد زنگ را می‌سازد. اصلی‌ترین عناصری که می‌توانند از فولاد در برابر حرارت، خزش و خورندگی محافظت کنند، نیکل و کروم هستند که به‌صورت یک لایه روی سطح آهن قرار می‌گیرند.

انواع مواد از جنس فولاد زنگ نزن

همه چیز درباره فولاد ضد زنگ یا فولاد زنگ نزن

وقتی یک عنصر با عناصر دیگر ترکیب شود، خواص و ویژگی‌های آن‌ها را هم می‌گیرد. یکی از ویژگی‌های آلیاژ زنگ‌نزن که در وهله اول بسیار به‌چشم می‌آید، صیقلی و براق‌بودن سطح آن است. همان‌طور که گفته شد، بخشی از فولاد زنگ نزن از کروم و کربن تشکیل می‌شود. میزان کروم موجود در این ترکیب، حدود 10.5 درصد و مقدار کربن حدود 1.2 درصد است. میزان بیشتری از کروم و کربن، به‌صورت غیر‌فعال روی سطح قرار می‌گیرند. همین حالت، می‌تواند از آلیاژ در برابر محیط اطراف مراقبت کند.

با‌توجه به میزان کربن و کروم در ترکیبات آلیاژ، گرید‌های مختلفی از آن تولید می‌شوند. همان‌گونه که از نام این آلیاژ مشخص است، در برابر زنگ‌زدگی از خود مقاومت نشان می‌دهد. بسیاری از افراد با‌توجه به همین عنوان گمان می‌کنند تنها می‌توان از فولاد ضد زنگ در محیط‌هایی بهره برد که خورندگی در آن‌ها بالا است. این درحالی است که، این ویژگی تنها یکی از خواص سه‌گانه این استیل ضد زنگ را تشکیل می‌دهد. دلیل نامیدن آن به استیل را می‌توان در کلمه انگلیسی که به این آلیاژ اختصاص داده شده، جستجو کرد. استیل استنلس یا همان stainless steels نام دیگر این محصول است.

انواع لوله از جنس فولاد ضد زنگ

فولاد زنگ نزن چگونه ساخته می‌شود؟

تولید استنلس استیل هم همانند بسیاری از آهن‌آلات دیگر طی یک فرآیند با چندین مرحله انجام می‌شود. می‌توان مراحل تولید فولاد زنگ نزن را به‌ترتیب در زیر نام برده و توضیح داد:

  • ذوب مواد خام

در مرحله ابتدایی، تمامی مواد مورد‌نیاز درون کوره ریخته شده و تا رسیدن به نقطه ذوب گرما می‌بینند. اغلب از کوره‌های قوسی الکتریکی برای انجام این کار بهره برده می‌شود. به‌طور میانگین انجام این فرآیند حدود 8 الی 12 ساعت طول می‌کشد.

  • کربن‌زدایی

مواد مذاب، حال در سیستم VOD یا AOD قرار می‌گیرند تا کربن‌زدایی شوند. هر مقدار که کربن از این ترکیب کم شود، آلیاژ کم کربن‌تری خواهید داشت. همین فرآیند می‌تواند گرید‌های مختلف فولاد ضد زنگ را شکل داده و در استحکام کششی و سختی محصول موثر واقع شود.

  • ریخته‌گری پیوسته

برای آنکه تمامی مواد با یکدیگر به‌خوبی ترکیب و تنظیم شوند، این مرحله روی آن‌ها انجام می‌شود. محصول نهایی پس از این مرحله می‌تواند کیفیت بیشتری داشته باشد.

  • عملیات حرارتی و باز‌پخت یا همان آنیل

برای آنکه خواص مکانیکی آلیاژ تغییر کرده و تنش‌های داخلی از‌بین روند، فرآیند آنیل روی مواد انجام می‌گیرد. البته برای جلوگیری از بستن رسوب روی سطح، بهتر است عملیات رسوب‌زدایی هم انجام شود.

  • شکل‌دهی

برای آنکه بتوان از این محصول بهترین بهره را ببرید، این مرحله تاثیر بسیاری در این زمینه دارد. فولاد زنگ نزن برای به‌کار‌رفتن در محیط‌های مختلف، در فرآیند شکل‌دهی و برش قرار می‌گیرد. امکان دارد محصول نهایی به‌صورت رول، به شکل شمش یا هر فرم دیگری تولید شود. اگر قرار باشد محصولی ضخیم داشته باشیم، ورق‌های ضخیم با استفاده از قیچی‌های فلزی بزرگ برش داده می‌شوند.

  • پرداخت سطح

آخرین مرحله در زمان ارسال محصول به مشتری انجام می‌شود. پرداخت سطح، به معنی حذف لایه‌های اکسیدی است.

انواع لوله و میله از جنس فولاد ضد زنگ

انواع فولاد ضد زنگ

به‌صورت کلی می‌توان این نوع آلیاژ را در 3 دسته‌بندی بر ‌اساس خواص کاربردی، عناصر و همچنین ساختار قرار داد. مبحثی که در این بخش به آن می‌پردازیم، مربوط به انواع ساختار فولاد ضد زنگ است.

فریتی ( ferritic )

ساختار فریت که با نام آهن آلفا هم شناخته می‌شود، به شکل اتمی مکعب مرکز‌دار است. همین ساختار می‌تواند خاصیت مغناطیسی را ایجاد کرده و اجازه دهد آلیاژ در دمای گذار هم ترد باشد. برای آنکه بتوان از ایجاد تردی زیاد و تشکیل آستنیت در زمان تولید جلوگیری کرد، باید عملیات پایداری روی آن انجام شود. برای آنکه بتوان فرآیند پایدار‌سازی کربن و نیتروژن را در آن انجام داد، می‌توان از عناصری همچون: زیرکونیوم، تیتانیم و نیوبیم بهره برد.

این آلیاژ از خود حساسیت زیادی نشان می‌دهد؛ با‌توجه به همین مسئله نمی‌توان جوشکاری زیادی روی آن انجام داد. فولاد زنگ نزن فریتی اغلب در صنایع غیر‌سازه‌ای همچون: صنایع خودرو‌سازی و ساخت لوازم آشپرخانه به‌کار می‌رود.

مارتنزیتی ( martensitic )

از آنجایی‌که در ترکیبات این نوع استیل مقدار کربن به‌نسبت زیادی به‌کار می‌رود، مقاومت آن در برابر ضربه و خزش بسیار بالا است. در‌واقع، مارتنزیت یکی از فاز‌های آستنیت بوده و روند تشکیل آن به‌صورت کار سرد انجام می‌شود. میزان کربن موجود در آن حدود 0.08 درصد تا 1 درصد است. می‌توان از انعطاف‌پذیری عالی و استحکام مکانیکی بالا به‌عنوان ویژگی‌های خوب مارتنزیتی‌ها نام برد. چنانچه میزان کربن موجود در ترکیبات کمی زیاد‌تر از حد معمول باشد، امکان دارد روند جوشکاری با سختی مواجه شود.

اغلب از فولاد ضد زنگ مارتنزیتی برای ساخت شیرآلات، قاشق و چنگال، تجهیزات مختص به جراحی و پزشکی و ساخت فنر استفاده می‌شود. نوعی از این آلیاژ در بازار موجود است که کربن کمی داشته و با عنوان فرامارتنزیتی شناخته می‌شود. میزان نیکل در آن 6 درصد، کروم 11 الی 13 درصد، کربن و نیتروژن 0.03 درصد و همچنین مولیبدن تا 3 درصد است.

تعدادی زیادی لوله فولاد ضد زنگ

آستنیتی ( austenitic )

ساختار کریستالی آستنیت یا همان آهن گاما به شکل مکعب وجود مرکز‌دار است. می‌توان از عدم مغناطیسی‌بودن، انعطاف‌پذیری بالا و عدم ترد‌یودن و استحکام بالا به‌عنوان برخی از خصوصیات اصلی فولاد زنگ نزن آستنیت نام برد. اغلب استیل‌های نسوز در این دسته قرار می‌گیرند. با‌توجه به همین مسئله می‌توان برخی از گرید‌های مربوط به این دسته را در برد سرامیکی نسوز به‌کار برد. برای کیفیت بالا و ایجاد پایداری بیشتر در این دسته، از عناصری با نام‌های کربن، نیتروژن و نیکل استفاده می‌شود.

برخی افراد گمان می‌کنند آستنیت‌ها در طی عملیات حرارت‌دادن که همان آنیل‌کردن است، مستحکم و سخت می‌شوند. این طرز برداشتن اشتباه بوده و در‌واقع این فرآیند برای از‌بین‌بردن تنش‌های موجود و جلوگیری از شکستن در مراحل بعدی انجام می‌شود. این نوع آلیاژ از خود مقاومت زیادی در برابر مواد خورنده نشان می‌دهد. از فولاد ضد زنگ آستنیت در ساخت تجهیزات حمل‌و‌نقل، تجهیزات پزشکی، مدل‌های حرارتی، لوازم آشپزخانه، تجهیزات داروسازی و سازه‌های جوشی بهره برده می‌شود.

آستنیتی – فریتی یا دو فازی ( duplex or ferritic – austenitic )

میزان فریت در این آلیاژ که ساختار دو‌فازی دارد، حدود 30 الی 50 درصد است. از آنجایی‌که در ساخت این نوع استیل از 2 فاز فولاد استفاده می‌شود، تمامی ویژگی‌های آن‌ها در یکجا جمع می‌شوند. طبق همین مسئله، گفته می‌شود میزان استحکام این نوع در مقایسه با مدل آستنیتی بسیار بیشتر است. چنانچه به این فاز از استیل فشار یا تنش وارد شود، می‌تواند از خود در برابر ترک ناشی از این تنش مقاومت زیادی نشان دهد. بر ‌اساس همین ویژگی فولاد زنگ نزن دو‌فازی است که می‌توان از آن برای ساخت کاغذ سرامیکی و همچنین قطعات مبدل حرارتی بهره برد.

میله هایی از جنس فولاد ضد زنگ

رسوب سختی ( precipitaition – hardening or ph )

برای آنکه بتوان خواص مکانیکی فولاد را به کیفیت بالا‌تری رساند، می‌توان آن را به روش رسوب سختی تولید کرد. این عملیات باید در دمای پایین  شرایط حرارتی متناسب با حفظ کیفیت استیل انجام شود. می‌توان از استحکام بالا تا دمای 315 درجه سانتی‌گراد، کشش متوسط تا زیاد در عملیات محلولی و همچنین مقاومت در برابر خوردگی به‌عنوان ویژگی‌های اصلی و برجسته فولاد ضد زنگ رسوب سختی نام برد. با‌توجه به همین خصوصیات، می‌توان از آن در ساخت هواپیما و همچنین قطعات سازه‌های فضایی بهره برد.

ویژگی های فولاد ضد زنگ یا فولاد زنگ نزن

در مقایسه یک فولاد به شکل آلیاژ با یک تکه آهن معمولی، می‌توان خواص و ویژگی‌های بسیاری را برای آلیاژ در‌نظر گرفت.

فولاد زنگ نزن قابلیت بازیافت دارد

استنلس استیل با اصطلاح ترکیب سبز شناخته می‌شود؛ دلیل این عنوان را می‌توان در دوست‌دار طبیعت بودن آن جستجو کرد. این آلیاژ حتی به آب هم اجازه نمی‌دهد درون آن نفوذ کرده و ساختمان عنصری را بهم بزند. با‌توجه به همین مسئله و خاصیتی که دارد، میزان بازیافت‌پذیری فولاد زنگ نزن را چیزی حدود 100 درصد است. همین ویژگی باعث شده تا افراد بتوانند از آن در نمای ساختمان، سیستم لوله‌کشی آب، سیستم بازیافت آب و همچنین ساخت سقف استفاده کنند. وقتی نصب استنلس استیل مناسب بوده و ساخت آن پایداری لازم را داشته باشد، می‌تواند به ماندگاری بالا منجر شود.

فولاد زنگ نزن دارای دوام زیاد است

وقتی این نوع استیل حتی به آب هم اجازه نفوذ ندهد، می‌تواند با این ویژگی که دارد دوام زیادی داشتنه باشد. البته باید بدانید که برخی اوقات، قرار‌دادن تکه‌ای از این فلز در کنار ساحل یا درون دریا می‌تواند سبب خوردگی و طول عمر پایین آن شود؛ چراکه آب دریا شور بوده و نمک می‌تواند روی فولاد ضد زنگ اثری مخرب بگذارد.

فولاد ضد زنگ خطری برای انسان ها ندارد

یکی از چیز‌هایی که می‌تواند در طبیعت جان انسان‌ها را به‌خطر بیندازد، بازیافت‌نشدن مواد است. وقتی این مواد در طبیعت انباشته شوند، می‌توانند برای انسان‌ها تهدید‌کننده باشند. از آنجایی‌که استنلس استیل این خاصیت را دارا است، با این اوصاف نمی‌تواند برای جان انسان‌ها مضر واقع شود. مقاومت آن در برابر آتش هم می‌تواند جان انسان‌ها را از حرارت بالا نجات دهد؛ به همین دلیل است که از آن برای ساخت پتوی نسوز استفاده می‌شود.

ورق هایی از جنس فولاد زنگ نزن

مقاومت زیاد در برابر خوردگی

وقتی عنصری به نام کروم درون ترکیبات این نوع استیل جای می‌گیرد، می‌توان از ضد‌زنگ‌بودن آن مطمئن شد. البته این خاصیت در فولاد زنگ نزن به میزان کروم موجود در آن بستگی دارد. می‌توان این مقدار را به‌صورت حداقل 10.5 درصد برآورد کرد. وقتی کرئوم روی سطح کار در جوار آب یا هوا قرار می‌گیرد، با آن‌ها ترکیب شده و کروم اکسید غیر‌فعال شکل می‌گیرد. این حالت باعث می‌شود تا سطح موجود اجازه ندهد درون استنلس استیل واکنشی ایجاد شود. در چنین حالتی، اکسیژن به سطوح پایین‌تر نفوذ نکرده و آهن را اکسید نمی‌کند.

عدم نیاز به پوشش محافظ

لایه کرومی که روی آهن را پوشانده می‌تواند از فلز درونی در برابر آتش و خوردگی محافظت کند؛ با این حساب دیگر نیازی به زدن یک لایه محافظ روی آن نیست. چنانچه روی فولاد ضد زنگ یک لایه خراش ایجاد شود، این نوع استیل می‌تواند خود را بازسازی کرده و باز هم از خود مقاومت نشان دهد. یکی از دلایلی که می‌توان از آن برای ساخت پنبه نسوز استفاده کرد، در همین مسئله نهفته است.

سینک ظرف شویی از جنس فولاد زنگ نزن

کاربرد های فولاد ضد زنگ

برخی از کاربرد‌های استنلس استیل را می‌توان در زیر خلاصه کرد.

  • ساخت کیوسک تلفن
  • سینک ظرف‌شویی
  • تجهیزات تولید مواد غذایی و دارویی
  • قاشق و چنگال
  • تانکر‌های سوخت شیمیایی
  • آسانسور و پله برقی
  • گاز و هود
  • قابلمه و سایر وسایل آشپزخانه

با‌توجه به خصوصیات عالی فولاد زنگ نزن، می‌توان از آن در بسیاری از صنایع بهره برد.

منبع

Comments are disabled.