فولاد ضد زنگ چیست؟
فولاد ضد زنگ آلیاژی است که عمدتا از آهن و حداقل 10.5 درصد کروم تشکیل شده است که مقاومت خود را از طریق فرایندی به نام غیرفعال‌سازی فراهم می‌کند.
فولادهای زنگ‌نزن به دلیل ویژگی غیر فعال شدن خود می‌توانند مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی از خود نشان دهند.
برای اینکه این پدیده غیرفعال‌سازی به‌طور پایدار در فولاد اتفاق بیفتد لازم است که حداقل از ۱۰٫۵% ماده کروم تشکیل شود.
با داشتن چنین سطحی از کروم حتی اگر خراشی بر روی سطح فولاد ایجاد شود و این لایه از بین برود فولاد می‌تواند خودش را ترمیم کند و اگر گرید فولاد به درستی برای محیط کاری انتخاب شده باشد این لایه غیرفعال دوباره شکل می‌گردد.
در غیراین‌صورت شکست غیرفعالی رخ می‌دهد و فولاد زنگ‌نزن، زنگ‌زده و خورده می‌شود.
فولاد ضد زنگ چیست؟
چگونه از خوردگی لوله های فولادی جلوگیری کنیم؟
در مهندسی متالوژی، فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) آلیاژی از جنس فولاد است. اصلی‌ترین عناصر تشکیل‌دهنده این آلیاژ آهن، کروم و نیکل هستند. حداقل درصد کروم در آن ۱۰٫۵ درصد و حداکثر درصد کربن آن ۱٫۲ درصد است. فولاد ۳۰۴ با ۱۸٪ کروم، فولاد ۳۱۶ با ۱۶٪ کروم و ۱۰٪ نیکل از پرکاربردترین فولادهای زنگ‌نزن هستند.
در ادامه خواص و ویژگی‌های کلیدی فولاد ضد زنگ تشریح شده است.
1. استحکام و دوام
فولاد ضد زنگ به دلیل استحکام و دوام بالا شناخته شده است. آن‌ها می‌توانند بارهای سنگین و دمای بالا را بدون تغییر شکل یا شکستن تحمل کنند. این استحکام آن‌ها را برای کارهای سازه‌ای در ساخت و ساز، پل‌ها و ماشین آلات سنگین ایده‌آل می‌کند.
2. مقاومت در برابر دما
فولاد ضد زنگ عملکرد عالی را در دماهای بالا و پایین تضمین می‌کند. استحکام خود را در دماهای بالا (بالاتر از 500 درجه سانتیگراد) حفظ می‌کند و همچنین برای مصارف برودتی (سرمایشی) مناسب است و در فرآیندهای مختلف صنعتی کاربرد دارد.
تفاوت لوله اسپیرال و لوله درزدار
3. شکل‌پذیری و چکش‌خواری
فولاد ضد زنگ را می‌توان به راحتی به اشکال مختلف بدون شکستگی درآورد و شکل‌پذیری خوبی از خود نشان می‌دهد. هنگامی که آنیل می‌شود، امکان ایجاد طیف وسیعی از پرداخت‌ها و طرح‌ها را فراهم می‌کند.
4. قابلیت بازیافت
فولاد ضد زنگ 100٪ بدون افت کیفیت، قابل بازیافت است و آن را به یک ماده سازگار با محیط زیست تبدیل می‌کند. تقریبا نیمی از فولاد ضد زنگ تولید شده از منابع بازیافتی تهیه می‌شود.
فولادهای ضد زنگ بر مبنای ترکیبات شیمیایی و متالوژیکی، معمولا در پنج کلاس مختلف دسته‌بندی می‌شوند:
مارتنزیتی (Martensitic)
فریتی (Ferritic)
آستنیتی (Austenitic)
آستنیتی- فریتی یا دو فازی (Duplex or ferritic-austenitic)
مارتنزیتی (Martensitic)
مارتنزیتی نوعی از آلیاژهای ضد زنگ است که از آلیاژ سه‌گانه آهن، کروم و کربن ساخته شده تا در برابر خوردگی و عملیات حرارتی مقاوم باشد. تمام گریدهای مارتنزیتی، فولادهای کروم مستقیم بدون نیکل هستند. به عبارت دیگر در این نوع از فولاد ضدزنگ نیکل وجود ندارد و عملیات سخت‌گردانی (سخت‌کاری) به صورت حرارتی انجام می‌شود.
فولاد ضد زنگ چیست؟
میزان کروم موجود در این فولاد از ۱۱ تا ۱۸ درصد است و به میزان یک درصد کربن دارد. استحکام، سختی و مقاومت در برابر خستگی در این نوع از استنلس استیل (آهن زنگ نزن) بسیار بالا است. آن‌ها انعطاف‌پذیر و استحکام خوبی دارند، ولی نسبت به سایر انواع فولادهای ضد زنگ، از مقاومت کمتری در برابر خوردگی برخوردارند. مارتنزیتی (Martensitic) مغناطیسی بوده و از قابلیت جوش و شکل‌پذیری پایینی برخوردارند. معمولا برای ساخت شیرآلات، فنرها، قاشق و چنگال از فولاد ضد زنگ مارتنزیتی استفاده می‌شود.
فریتی (Ferritic)
فولادهای فریتی مقدار کروم بالاتری نسبت به فولادهای مارتنزیتی دارند و به‌طور نرمال درصد کروم آن بین ۱۱ تا ۳۰ درصد است. اما درصد نیکل آن یا خیلی کم است و یا بدون نیکل است. ساختار کریستالی این نوع فولاد Bcc است و این فولاد مغناطیسی است؛ اما حرارت‌پذیر نمی‌باشند. این فولادها عموما در کاربردهای غیرساختاری مورد استفاده قرار می‌گیرد که نیاز به مقاومت به خوردگی بالایی دارند.
فولادهای فریتی دارای ضریب انبساط حرارتی کمتر و رسانایی حرارتی بالاتر در مقایسه با گریدهای آستنیتی هستند. قابلیت رسانایی حرارتی بالا آن‌ها را برای کاربردهای انتقال حرارت مانند ظروف پخت و پز و مبدل‌های حرارتی مناسب می‌سازد. از این نوع فولاد ضد زنگ در ساخت اگزوز خودرو، ظروف پخت و پز و لوازم خانگی استفاده می‌شود.
فولاد ضد زنگ چیست؟
انواع رده های لوله مانیسمان
آستنیتی (Austenitic)
فولاد ضد زنگ آستنیتی نوعی از فولاد ضد زنگ است که به دلیل ساختار کریستالی مکعبی (FCC) خود که با افزودن عناصری مانند نیکل، منگنز و نیتروژن به آلیاژ آهن و کروم به دست می‌آید، شناخته می‌شود. با ترکیبی از سطوح بالای کروم (بیش از 16٪) و نیکل (بیش از 6٪) و سطوح پایین کربن (کمتر از 0.1٪) ساخته شده و به دلیل ترکیب عالی خواص مکانیکی و پایداری در برابر خوردگی شناخته شده است. فولادهای زنگ نزن آستنیتی متداول ترین نوع فولاد ضد زنگ هستند که بیش از 70 درصد تولید فولاد ضد زنگ را تشکیل می‌دهند. از آن‌ها در صنایع غذایی، شیمیایی و پزشکی استفاده می‌شود.
آستنیتی- فریتی یا دو فازی (Duplex or ferritic-austenitic)
فولاد ضد زنگ آستنیتی-فریتی که به عنوان فولاد زنگ نزن دوبلکس نیز شناخته می‌شود، خواص فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فریتی را ترکیب می‌کند.
ترکیبی از فولادهای ضد زنگ فریت و آستنیتی می‌باشد؛ به عبارت دیگر دارای ریزساختاری است که تقریبا از ۵۰ درصد Ferritic و ۵۰ درصد Austenitic تشکیل شده و در مقایسه با آستنیت، مقاومت بیشتری در برابر ترک خوردگی و سایش دارد. این ترکیب منجر به ویژگی‌های بهبود یافته‌ای مانند شکل‌پذیری بالا و استحکام کششی شده است.
از موارد استفاده این نوع فولاد زنگ نزن می‌توان به قطعات مبدل حرارتی و کارگا‌ه‌های عملیات آبی اشاره کرد.
رسوب سختی (Precipitation-Hardening or PH)
رسوب سختی نوعی فولاد ضد زنگ است که از طریق فرآیند عملیات حرارتی کنترل‌شده، به استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی دست می‌یابد. این فرآیند شامل تشکیل رسوبات ریز در ساختار فولاد است که خواص مکانیکی آن را افزایش می‌دهد.
فولاد سخت‌گردان رسوبی علاوه بر کروم و نیکل، مقداری مس، تیتانیوم و مولیبدن در ساختار خود دارند. این نوع از فولادهای ضد زنگ انعطاف‌پذیری بالایی داشته و از استحکام بالا در دماهای شدید (بالا) برخوردارند. مقاومت در برابر خوردگی این نوع را می‌توان با فولادهای آستنیتی استاندارد مانند ۳۰۴ مقایسه کرد. از جمله کاربردهای این نوع از استنلس استیل می‌توان به استفاده از آن‌ها در قطعات سازههای فضایی و هواپیما اشاره کرد.
مزایای استفاده از فولاد ضد زنگ چیست؟
در پاسخ به سوال «فولاد ضد زنگ چیست»، باید بگوییم که این فولاد یک ماده همه کاره است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد و به دلیل خواص منحصر به فرد خود مزایای متعددی را ارائه می‌دهد. در ادامه مزایای استفاده از فولاد ضد زنگ را شرح می‌دهیم.
1. مقاومت در برابر خوردگی
مزیت اصلی فولاد ضد زنگ مقاومت استثنایی آن در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی است. افزودن کروم، که با اکسیژن واکنش می‌دهد و یک لایه محافظ و خود ترمیم شونده تشکیل می‌دهد، آن را در برابر آسیب‌های محیطی مقاوم می‌کند. برخی از گریدهای فولاد ضد زنگ نیز حاوی مولیبدن هستند که مقاومت در برابر خوردگی را در برخورد با اسیدهای صنعتی، محلول‌های قلیایی و محیط‌هایی بانمک بالا تقویت می‌کنند.
2. بهداشت و تمیزی
فولاد ضد زنگ به دلیل داشتن سطح صاف و غیر متخلخل از تجمع کثیفی و باکتری جلوگیری می‌کند و به راحتی تمیز و ضدعفونی می‌شود. این امر آن‌ها را برای محیط‌هایی که به استانداردهای بهداشتی بالایی نیاز دارند، مانند آشپزخانه‌ها، بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌ها مناسب می‌سازد. سطح غیر واکنشی آن تضمین می‌کند که هیچ طعم، بو یا آلاینده‌ای را به موادی که با آن تماس دارد وارد نکند.
فولاد ضد زنگ چیست؟
بیشتر بخوانید: راهنمای نصب و نگهداری لوله پنج لایه
3. نیاز به تعمیر و نگهداری کم
فولاد ضد زنگ نیازی به نگهداری یا تمیز کردن منظم ندارد و در دراز مدت در زمان و هزینه صرفه‌جویی می‌کند.
4. تطبیق‌پذیری و عدم نیاز به آلیاژهای دیگر
فولاد ضد زنگ یک ماده همه کاره است که در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، پزشکی، حمل و نقل هوایی، فرآوری مواد غذایی و نفت و گاز استفاده می‌شود.
کاربردهای فولاد ضد زنگ
توسعه فولاد ضد زنگ در اوایل قرن بیستم با مشارکت قابل توجه متالوژیست‌هایی مانند هری برلی آغاز شد که در سال 1913 اولین فولاد ضد زنگ واقعی را با افزودن کروم به فولاد برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی تولید کرد. این نوآوری در ابتدا با هدف بهبود لوله تفنگ انجام شد؛ اما به دلیل خواص ضد خوردگی، به سرعت در کارد، چنگال، صنایع خودروسازی و سایر محصولات کاربرد پیدا کرد.
در ادامه برخی از مهم‌ترین کاربردهای فولاد ضد زنگ در صنایع مختلف را تشریح می‌کنیم.
1. صنایع غذایی
فولاد ضد زنگ به‌طور گسترده در آشپزخانه‌ها برای کاربردهایی مانند قابلمه‌ها، تابه‌ها و سینی‌های پذیرایی استفاده می‌شوند.
2. صنعت پزشکی
در صنعت پزشکی برای ساخت ابزارهایی مانند چاقوی جراحی و پنس از فولاد ضد زنگ به دلیل تیز بودن، مقاومت در برابر خوردگی و سهولت استریل کردن استفاده می‌شود.
3. صنعت کشتی‌سازی
فولادهای ضد زنگ دوبلکس به دلیل استحکام در ساخت مخازن باری که مایعات را حمل می‌کنند، استفاده می‌شود. افزون بر آن قطعاتی که در معرض آب دریا قرار می‌گیرند از مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ بهره می‌برند.
لوله API چیست؟
4. صنایع شیمیایی و پتروشیمی و معماری
برای نگهداری مواد شیمیایی، گازها و سایر مواد بدون واکنش با محتویات از فولاد ضد زنگ استفاده می‌شود. به دلیل استحکام و طول عمر در تیرها، ستون‌ها و آرماتورها، نماها و سقف‌ها برای یکپارچگی سازه و جذابیت های زیبایی استفاده می‌شود.
آنچه در آشنایی و کاربرد فولاد ضد زنگ خواندیم
فولاد ضد زنگ یک ماده همه کاره است که در صنایع مختلف به دلیل ترکیب منحصر به فرد خواص خود از جمله مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و دوام استثنایی، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
با پیشرفت تکنولوژی، تقاضا برای فولاد ضد زنگ همچنان در حال رشد است و نقش آن را به عنوان یک جزء حیاتی در تولید و طراحی مدرن تقویت می‌کند و به‌طور کلی، فولاد ضد زنگ یک انتخاب قابل اعتماد برای کاربردهایی است که هم به عملکرد و هم طول عمر نیاز دارند.
1. فولاد ضد زنگ چیست؟
فولاد ضد زنگ آلیاژی همه کاره است که عمدتا از آهن، کروم (حداقل 10.5٪) و سایر عناصری که خواص آن را افزایش می‌دهند مانند نیکل و مولیبدن تشکیل شده است.
2.انواع فولاد ضد زنگ چیست؟
از انواع فولاد ضد زنگ می‌توان به فولاد مارتنزیتی (Martensitic)، فریتی (Ferritic)، آستنیتی (Austenitic)، آستنیتی- فریتی یا دو فازی (Duplex or ferritic-austenitic) و رسوب سختی (Precipitation-Hardening or PH) اشاره کرد.