استنلس استیل (فولاد ضدزنگ) چیست؟ - کاربرد و انواع آن - استیل پوشان البرز

تولیدکننده اتصالات استیل

استنلس استیل (فولاد ضدزنگ) چیست؟

فولادهاي زنگ نزن یا همان استنلس استیل گروهی گسترده از آلیاژهایی می باشند که هدف مقاومت در برابر هر گونه خوردگی به خصوص مقاومت در برابر رطوبت می باشد.

ویژگی های استنلس استیل:

شکل پذيري عالي

چقرمگي زياد در دماي اتاق

دماي پايين و مقاومت خوب در برابر پوسته شدن

اکسايش و خزش در دماي بالا

بیشتر بخوانید: معرفی انواع اتصالات استیل و کاربرد آن ها

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.

تامین کننده اتصالات استیل

استنلس استیل

فولاد ضد زنگ به گروهی از آلیاژها با پایه آهنی گفته می‌ گویند که حاوی حداقل 11 درصد کروم (Cr) باشد. کروم عنصری اساسی است که با تشکیل اکسید کروم در سطح فولاد آن را ضد زنگ می‌ سازد.

طریقه ی واکنش دهی کروم در استنلس استیل

وقتی که آسیبی به فولاد می رسد کروم موجود در فولاد سریعا اکسیده می شود و ناحیه صدمه دیده را ترمیم می کند. این واکنش (خودشفایی/ Self healing) است که فولاد را بدون زنگ (Stainless) را به عمل می آورد.

اولین فرمول استنلس استیل مارتنزیتی Fe-Cr-C در آزمایش های 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.

 

استنلس استیل زنگ می ‌زند؟

عموم مردم بر این باور هستند که با توجه به تعریف فولاد ضد زنگ این آلیاژ به شکل کامل ضد زنگ است با توجه به اینکه استنلس استیل کاربرد فراوانی در بازار.

 فولادهای ضد زنگ فقط در شرایطی خاص کاملا ضد زنگ هستند:

• محیط‌های غیرآلوده

• آب شیرین یا آب دریا (در صورت جاری بودن)

 

موارد موثر در زنگ زدن استنلس استیل

در هوای مرطوب دریایی یا در داخل آب راکد فولاد ضد زنگ نوع 304 زنگ می ‌زند، و اکثرا به صورت موضعی دچار خوردگی حفره ‌ای می‌ شوند. به طور کلی ماهیت محیط و ترکیب شیمایی فولاد هر دو در تشکیل زنگ و خوردگی حفره‌ ای فولاد ضد زنگ نقش تعیین کننده ‌ای دارند.

 

چرا کروم در عملیات حرارتی پاک می شود؟

• در عملیات حرارتی و یا جوش‌ کاری، دمای فولاد ضد زنگ به حدود 850-550 درجه سانتیگراد می ‌رسد.

• کروم و کربن با یکدیگر وارد واکنش نشان می دهد.

• کاربید کروم (Chromium Carbide) تولید می‌ گردد که در امتداد مرز دانه‌ ها رسوب می‌ کند.

• به همین دلیل کروم موجود در منطقه اطراف مرزدانه (ناحیه مرزی) تخلیه می‌ شود.

• ناحیه مرزی که کروم آن تخلیه شده ( فقیر نسبت به کروم ) نسبت به سایر مناطق سالم سطح فلز که کروم آن مناطق تخلیه نشده ‌اند 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  ) می‌ نامند. فولاد‌های حساس شده نسبت به خوردگی مرزدانه‌ای یا فساد جوش بیشتر مستعد می‌شوند.

اتصالات جوشی استیل 

انواع فولاد ضدزنگ:

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 استیل    Martensitic

 

  فولاد ضدزنگ (استنلس استیل) مارتنزیتی

در بعضی 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 از فولادهای 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 از سختی را دارد.

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 در نظر گرفته شده است و تشکیل دهنده ساختار آستنیتی می باشند

• 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

ویژگی های استنلس استیل فریتی:

• خاصیت مغناطیسی

• 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 از عناصر آلیاژی هستند الزامی است.

• فولادهای ضدزنگ فریتی خواصی مشابه به فولاد ساده کربنی داشته با این تفاوت که مقاومت آن ها دربرابر خوردگی به مراتب بهتر است.

• 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 می باشد. حدودا 7 درصد نیکل در ترکیبات شیمیایی این نوع فولاد وجود دارد که موارد زیر را حاصل می کند.

• فولاد خاصیت انعطاف پذیر

• مقاوم برای کاربرد دردماهای بالا

• غیرمغناطیسی کردن فولاد

• قابلیت جوشکاری مساعد

ترکیبات شیمیایی مهم:

• 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

گریدهای استاندارد فولاد ضد زنگ آستنیتی:

استیل 301: یک فولاد ضدزنگ کروم نیکل آستنیتی است. این آلیاژ در شرایط آنیل شده غیر مغناطیسی می شود، اما هنگام کار سرد، مغناطیسی می شود. داشتن استحکام بالا و مقاومت عالی در برابر خوردگی، فولاد استنلس استیل نوع 301 را برای کاربردهای مختلف کار می کند. کاربردهای آن شامل قطعات بدنه هواپیما، بدنه تریلر، وسایل آشپزخانه، ترمز خودرو، قالپاق چرخ خودرو، ابزارهکشی سقف، کابینت، نقاله تسمه ای، ظرفشویی، واگن‌های مترو اشاره کرد.

البته فولاد ضد زنگ در لوازم خانگی هم کاربرد دارد. نوع 301 می تواند به آسانی شکل بگیرد و کشیده شود. با توجه به میزان سخت پذیری بالا، می توان آنیلینگ متوسط را برای عملیات جداسازی و شکل پذیری ضروری دانست.

استیل 302: فولاد ضد زنگ 302 یک گرید بسیار محکم است که مقاومت خوردگی عالی دارد. 302 یک گرید غیر مغناطیسی می باشد که با عملیات حرارتی قابل سخت شدن، نیست. در شرایط آنیل شده استفاده می شود. این نوع گرید، به خاطر سهولت در ساخت و شکل پذیری آن، مورد توجه بسیاری قرار می گیرد.

 

استیل 303: آلیاژ 303 یک فولاد ضد زنگ آستنیتی غیر مغناطیسی می باشد که توسط عملیات حرارتی قابل سخت شدن نیست. آلیاژ 303 به طور خاص طراحی شده است تا بهبود در ماشین کاری را نشان دهد. با این وجود به علت وجود گوگرد در ترکیب فولاد، خواصی مانند مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی را نگه می دارد. آلیاژ 303 فولاد ضد زنگ آستنیتی به راحتی قابل ماشین کاری است.

با این حال، افزودن گوگرد، مقاومت ورق فولادی 303 را نسبت به آلیاژ 304 کمتر می کند. مثل بقیه ی گریدهای آستنیتی ها، آلیاژ 303 مقاومت عالی را نشان می دهد، گرچه گوگرد کمی آن را کاهش می دهد. آلیاژ 303 اغلب در برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار می گیرد که قطعات به شدت ماشینکاری شده. بعضی از نمونه های: پیچ و مهره، اتصالات هواپیما، دنده ها، پیچ ها، شفت

 

استیل 304: رایج ترین نوع گرید فولاد ضد زنگ آستنیتی است. به دلیل محتوای بالای کروم و نیکل در این گرید، در هنگام ساخت تجهیزات فرایندهای شیمیایی، صنایع غذایی و لبنی و آشامیدنی، انتخابی عالی است. این گرید دارای ترکیبی عالی از استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت ساخت است.

 

استیل 305: نوع 305 یک فولاد ضد زنگ آستنیتی کروم نیکل، با نرخ پایین سخت کاری به علت افزایش محتوای نیکل است. این میزان کم از سخت کاری باعث می شود که این گرید برای کاربردهای عمیق چند مرحله ای که بدون فرایند آنیل کردن همراه است، مناسب باشد. نوع 305 در شرایط آنیل شدن غیرمغناطیسی می شود و دارای مقاومت در برابر خوردگی مشابه فولاد ضد زنگ 304 / 304L است.

 

استیل 308: فولاد ضد زنگ 308 معمولا شامل حدود 20 درصد کروم و به طور متوسط 11 درصد نیکل است. فولاد ضد زنگ 308 اغلب در تجهیزات رستوران و تجهیزات ریخته گری، مخازن شیمیایی و در تولید سیم جوش مورد استفاده قرار می گیرد. فولاد ضد زنگ 308 دومین نوع از فولاد ضد زنگ است که به طور گسترده ای استفاده می شود.

 

استیل 310: آلیاژ 310 فولاد ضد زنگ آستنیتی است که در دمای بالا، خواص عالی با قابلیت جوش پذیری و شکل پذیری عالی را ترکیب می کند. معمولا برای مواردی که دمای بالا مورد استفاده قرار می گیرد کاربرد دارد، زیرا محتوای کروم و نیکل بالای آن، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و مقاومت در دمای بالا تا 2100 درجه فارنهایت را فراهم می کند. با توجه به محتوای بالای کروم و نیکل، این مدل گرید در اکثر محیط ها از فولاد ضدزنگ 304 یا 309 برتر است.

 

استیل 314: گرید فولاد ضد زنگ 314 دارای ویژگی هایی مانند مقاومت بالا در دمای بالا در میان سری‌های فولاد کروم نیکل است. محتوای سیلیکون در این ماده باعث بهبود اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی می شود. با این حال، وقتی مدت زیادی در دمای 649- 816 قرار می‌گیرد بسیار شکننده می شود. (1200-1500 درجه فارنهایت).

 

استیل 316: این گرید ضدزنگ دارای 18٪ کروم، 14٪ نیکل و مولیبدن است. این ترکیب ها مقاومت فولاد را نسبت به خوردگی افزایش می دهند. به طور خاص، مولیبدن برای کنترل ناحیه خوردگی استفاده می شود. این نوع فولاد در برابر حرارت تا 1600 درجه فارنهایت مقاومت می کند. نوع 316 در صنایع شیمیایی، صنایع کاغذ و خمیرکاغذ، برای پردازش و توزیع مواد غذایی و نوشیدنی و در محیط های خورنده تر استفاده می شود. همچنین در صنایع دریایی به دلیل مقاومت در برابر خوردگی استفاده شده است.

 

استیل317: حاوی درصد بالایی مولیبدن می باشد که این مقدار بیش ازمحتوای مولیبدن 316 می‌ باشد، و در محیط های بسیار خورنده استفاده می شود. محتوای مولیبدن این گرید باید بیش از 3٪ باشد. معمولا در سیستم های اسکرابر دستگاه های کنترل آلودگی هوا استفاده می شود که برای حذف ذرات و  یا گاز از جریان های اگزوز صنعتی استفاده می شود.

 

استیل 321: شامل تیتانیوم حدود حداقل پنج برابر میزان کربن است. این افزودنی برای کاهش یا حذف رسوب کربن کاربیدی است که حاصل جوشکاری یا قرار گرفتن در دمای بالا به وجود آمده است. این گرید در صنعت هوافضا مورد استفاده قرار می گیرد.

 

استیل 347: در شرایط بسیار اکسید کننده، مقاومت در برابر خوردگی بالاتری نسبت به فولاد ضد زنگ 321 دارد. نوع 347 باید برای کاربردهایی مورد نیاز است که حرارت متناوب بین 800 ºF (427 ºC) و 1650 ºF (899 ºC) مورد نیاز است و یا برای جوشکاری در شرایطی که از جوش جلوگیری می کند.

 

استیل 348: نوع 348 یک فولاد ضد زنگ آستنیتی می باشد که مقاومت عالی در برابر خوردگی بین دانه ای دارد. این آلیاژ برای برنامه ‌هایی مورد نیاز است که نیاز به حرارت متناوب بین 800/1650 درجه (425/900 درجه سانتیگراد) نیاز دارد.این آلیاژ در برابر خوردگی جو، مواد غذایی، محلول های استریلیزه، بسیاری از مواد شیمیایی آلی و غیر آلی و رنگ دانه ها مقاومت خوبی میکند. به علت کمبود کلومیمیم و تانتالیم آن، نوع 348 ضدزنگ باید برای برنامه های هسته ای مورد توجه قرار گیرد.

کاربرد فولاد استنلس استیل چیست؟

• مخازن نگهدارنده موادشیمیایی

• لوازم آشپزخانه

• لوله های صنعتی

• نمای خارجی بناها

تامین کننده انواع اتصالات جوشی استیل

دلایل اصلی استفاده از استنلس استیل:

1- طول عمر

استنلس استیل بسیار با دوام بوده همچنین در مقابل زنگ زدگی و لکه نیز مقاوم است و دارای زیبایی بصری برای مدت طولانی می باشد.

2- بهداشت

این نوع استیل به دلیل اینکه متخلخل نیست فضایی برای تجمع و رشد باکتری و میکروب ها ندارد و از این نظر مورد تایید کارشناسان بهداشت مواد غذایی است.

3- بی تاثیر بر طعم غذا

تجهیزات پخت و پزی که از استنلس استیل ساخته شده اند بر اثر استفاده از ادویه جات مختلف، واکنشی نشان نمی دهند و با هیچگونه مواد غذایی ترکیب نمی شوند از این جهت بر طعم غذا اصلا تاثیر نمی گذارند.

4- مقاوم در برابر گرما

استنلس استیل که یک فولاد ضد زنگ است بسیار در مقابل گرما مقاوم است و اصلا تراشه و کرک نمی شود. تحمل این استیل در برابر شکستن و خرد شدن نیز زیاد می باشد.

استیل به چند دسته تقسیم می شود:

استیل بیشتر از 100 گرید دارد اما در دسته بندی ها به 4 دسته اصلی تقسیم شده :

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 می باشد.

استیل دوپلکس:

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