تعریف استیل
استیل در حقیقت آلیاژی از آهن بوده که با کمتر از ۲ درصد کربن تشکیل شده است؛ همچنین استنلس استیل نوعی فولاد الیاژی است که درصد عناصر نیکل و کروم آن نسبت به بقیه عناصر تشکیل دهنده آن بالاتر است به طورکلی اگر میزان کروم فولاد از ۵/۱۰ درصد بیشتر باشد آن را استیل استنلس می‌نامند. این مقدار کروم باعث می‌شود که هنگام خوردگی لایه نازکی روی فولاد تشکیل شود و همین لایه باعث جلوگیری از خوردگی‌های بعدی می‌شود و عملا باعث ترمیم خوردگی می‌شود. پنج دسته اصلی از فولادهای زنگ نزن وجود دارد که عمدتا توسط ساختار کریستالی (بلورین) آنها طبقه بندی می‌شوند.
فولادهای زنگ نزن استنیتی (austenitic)
فولادهای زنگ نزن استنیتی بزرگترین خانواده از فولاد زنگ نزن یا ضدزنگ است، که حدود دو سوم از تولید فولاد ضدزنگ را به خود اختصاص می‌دهد و کلا شامل پنج دسته می‌باشند :
- معمولی
- ترکیب پایدار
- کم کربن
- پرازت
- پر الیاژ
فولادهای زنگ نزن استنیتی را میتوان به دو زیرگروه سری ۲۰۰ و سری ۳۰۰ نیز تقسیم کرد.
سری ۲۰۰
این سری از فولادها حاوی نیتروژن اضافی هستند تا فاز استنیتی را پایدارتر کرده و بتوان خواص استحکام بالای مورد نیاز برخی کاربردها را تامین کرد از مس نیز برای افزایش پایداری فاز استنیتی و همچنین افزایش خواص کارسرد در این سری فولادها استفاده می‌گردد؛ استفاده از نیتروژن باعث شده که استحکام تسلیم سری ۲۰۰ نسبت به سری ۳۰۰ نزدیک به ۵۰% بیشتر باشد اما از طرفی به دلیل میزان نیکل کمتر مقاومت به خوردگی بالایی ندارند.
سری ۳۰۰
فولادهای زنگ نزن سری ۳۰۰ فولادهای الیاژ کروم-نیکل هستند، که تقریبا تمام ریز ساختار استنیتی آن به دلیل وجود نیکل می‌باشد.معروف‌ترین گرید آن فولاد زنگ نزن ۳۰۴ است که با نام فولاد ۸/۱۸ یا ۱۰/۱۸ نیز شناخته می‌شود که در آن ۱۸% کروم و ۸ یا ۱۰% نیکل استفاده می‌شود.
دومین فولاد زنگ نزن استنیتی پرکاربرد فولاد ۳۱۶ می‌باشد، افزودن ۲% مولیبدن به ان باعث شده که این فولاد مقاومت به خوردگی در برابر اسید و مقاومت به خوردگی ناحیه ای توسط یون‌های کلر بیشتری از خود نشان دهد.
در تصویر بالا ردیف آخر مقاومت استیل ۳۰۴ را نسبت به دیگر گروههای استیل نشان می‌دهد همانطور که میبیند دچار کمترین زنگ زدگی نسبت به بقیه موارد شده است.
فولادهای زنگ نزن آهنی (Ferritic)
فولاد زنگ نزن آهنی دارای یک ریز ساختار فریتی مانند فولاد کربنی است که یک ساختار کریستالی مکعبی مرکز-بدنی محسوب می‌شود و حاوی ۱۰٫۵ تا ۲۷ درصد کروم و مقدار بسیار کمی نیکل یا بدون نیکل است. این فولادها مانند فولاد کربنی مغناطیسی هستند. فولاد زنگ نزن فریتی سری ۴۰۰ به گروههای زیر تقسیم می‌شوند.
سری ۴۱۰: مقاوم در برابر سایش است اما در برابر خوردگی مقاومت کمی دارد.
سری ۴۲۰: گرید مخصوص کارد و چنگال قابلیت پولیش خوبی دارد.
سری ۴۳۰: قسمت اعظم استیلهای طرحدار با گرید ۴۳۰ بگیر می‌باشد این گرید قابلیت شکل‌پذیری خوبی در درجه حرارت کم دارد و مقاوم در برابر خوردگی است و به علت عناصر آلیاژی کمتر قیمت کمتری نسبت به گروه استیل سری ۳۰۰ دارد.
زنگ روی استیل سری ۴۳۰
فولاد زنگ نزن مارتنزیتی
فولاد زنگ نزن مارتنزیتی طیف وسیعی از خواص را ارائه می‌دهد و به عنوان فولاد زنگ نزن مهندسی، فولاد زنگ نزن ابزاری و فولاد مقاوم در برابر خزش استفاده می‌شود.
فولاد زنگ نزن دوپلکس
این نوع فولاد دارای میکروساختار ترکیبی استنیتی و فریتی است که هدف آن معمولا تولید ترکیب ۵۰/۵۰ است، اگرچه در آلیاژهای تجاری این نسبت می‌تواند ۶۰/۴۰ باشد. فولاد ضدزنگ دوپلکس در مقایسه با فولاد ضدزنگ استنیتی تقریبا دو برابر استحکام دارد.
نکته : فولاد دوپلکس نوعی دیگر از استیل می‌باشد که بین ۱۹ تا ۲۸ درصد کروم و تا ۵% مولیبدن دارد گزینهی خوبی برای قطعات در معرفی خوردگی ناشی از آب است.
فولادهای زنگ نزن رسوب سخت شونده
فولادهای زنگ نزن رسوب سخت‌شونده مقاومت به خوردگی در حدود فولادهای استنیتی دارند، اما میتوان آنها را توسط فرآیند سخت کاری رسوبی( که سخت کاری ذره ای نیز نامیده می‌شود) سخت کاری کرد. معروف‌ترین گرید آن ph17-4 است که تقریبا ۱۷ درصد کروم و ۴ درصد نیکل دارد.
کاربرد فولادهای زنگ نزن
فولادهای زنگ‌نزن استنیتی
اصلی‌ترین کاربرد آنها در مخازن ذخیره مواد غذایی و بهداشتی و بیمارستانی می‌باشد. این دسته از فولاد زنگ نزن متریال استاندارد در ساخت تجهیزات شیمیایی و قاشق و چنگال و لوازم اشپزخانه می‌باشد.
سری ۳۰۴ و L ۳۰۴
فولاد ۳۰۴ متداول ترین فولاد زنگ نزن مورد استفاده است. از این فولاد برای انواع کاربردهای خانگی و صنعتی از قبیل تجهیزات حمل مواد غذایی و فراوری مواد غذایی ،پیچ‌ها ،اجزا و قطعات ماشین آلات استفاده می‌شود. مقاومت خوب در برابر خوردگی اتمسفریک و زنگ زدگی از ویژگی‌های این فولاد است نوع کم کربن این فولاد یعنی L ۳۰۴ در حالت ماکزیمم فقط حاوی ۰٫۰۳% کربن است که باعث می‌شود از حساس شدن فولاد (رسوب کاربید در مرز دانه ها) در هنگام جوشکاری جلوگیری گردد و به همین دلیل اگر نیاز به جوشکاری باشد باید از نوع L ۳۰۴ استفاده گردد.
سری ۳۱۶ و L316
خواص مکانیکی بهتر از فولاد ۳۰۴ و۳۲۱ و مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به عواملی مانند اسیدهای چرب در دماهای بالا و محلول‌های ملایم اسید سولفوریک.
*حرف L نشانه Low carbon بوده. بیانگر آن است که مقدار آلیاژ به کمتر از ۰٫۰۳% کاهش پیدا کرده است این مقدار کم کربن باعث می‌شود بعد از عملیات جوشکاری همچنان لایه اکسید محافظتی روی سطح حضور داشته باشد.
فولادهای زنگ نزن آهنی
فولادهای ۱۱% کروم در ساخت اگزوز خودروها استفاده می‌شود. گریدهای ۱۷% کروم آن برای ساخت تجهیزات خانگی کاربرد دارد. گریدهای ۲۹% کروم آن مقاومت بسیار بالایی به خوردگی دارد و در آب‌های شور دریا کاربرد دارد.
سری ۴۳۰ و ۴۳۹
برای مبدل‌های حرارتی، تانکرهای اب گرم، کندانسورها و اجزای کوره‌ها استفاده می‌شود.
سوال : آیا استنلس استیل‌ها جذب آهنربا می‌شوند؟
همانطور که در بالا گفته شد استیل ضد زنگ به دلیل دارا بودن نیکل جذب آهن ربا نشده در صورتی که سری ۴۰۰ آن به دلیل عدم وجود نیکل توسط آهنربا جذب خواهد شد.
استنلس استیل در اشکال مختلف به صورت ورق، میله، لوله و رول تولید می‌شوند.
خواص کلی استنلس استیل میتوان به طور مختصر نام برد:
- مقاوم در برابر خوردگی
- ظاهر جذاب
- مقاوم در برابر حرارت
- قابل بازیافت
- عمرطولانی و مفید در مقیاس با هزینه پرداختی
