استیل

استیل چیست؟

 

آلیاژی که پایه آن از آهن است و کمتر از ۲% کربن دارد استیل یا فولاد نامیده می شود . بسته به نوع و مقدار دیگر عناصر موجود در آن خواص مکانیکی نظیر سختی و شکل پذیری مشخص می شود .

فولاد های ساده کربنی و آلیاژی چیست ؟

 

فولاد ها به دو دسته ساده کربنی و آلیازی دسته بندی می شوند . در فولاد ساده کربنی بجز کربن و بعضی عناصر معمول ( مثل سیلیسیم ، منگنز ، گوگرد و فسفر ) عنصر دیگری وجود ندارد . دسته بندی فولاد های ساده کربنی به شکل جدول زیر است .

 

 

 

 

 

توع فولاد ساده کربنی درصد کربن موارد استفاده
نرم کمتر از ۰٫۱۵ میخ ، پرچ ، لوله های درزدار
کم کربن ۰٫۱۵ الی ۰٫۳ تیر آهن ، میل گرد ، چرخ دنده
با کربن متوسط ۰٫۳ الی ۰٫۶ شفت ، میل لنگ ، فنر
پر کربن ۰٫۶ به بالا اره ، آچار ، مته ، پیچ گوشتی

 

 

 

 

با افزودن برخی عناصر به آهن آلیاژ هایی تولید می شود که خواص بسیار عالی دارند . به عنوان مثال با اضافه نمودن کروم به آهن ، استیل ضد زنگ یا استینلس استیل بدست می آید که در مقابل خوردگی ها ی مختلف مقاومت بالایی دارد .

 

 

چه چیز باعث می شود استینلس استیل ضد زنگ باشد ؟

 

استیل وقتی ضد زنگ است که حداقل ۱۰٫۵ % کروم داشته باشد . کروم پس از ترکیب با اکسیژن هوا اکسید کروم تشکیل میدهد که لایه ای روی استینلس استیل تشکیل می دهد . این لایه دیده نمی شود ولی باعث می شود ارتباط بین هوا و فلز از بین رفته و استیل سالم بماند . مقدار بیشتر کروم و نیز برخی دیگر از عناصر موجود در آلیاژ شبیه نیکل و مولیبدن این لایه را نقویت کرده و خاصیت ضد زنگ بودن را افزایش می دهد .

فرق استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ چیست ؟

 

استیل ۳۰۴ حاوی ۱۸% کروم و ۸% نیکل است در صورتیکه استیل ۳۱۶ دارای ۱۶% کروم ، ۱۰% نیکل و ۲% مولیبدن است . مولیبدن برای کمک به مقاومت در برابر خوردگی ناشی ا ز کلراید (مثل آب دریا ) به آن اضافه می شود .

آیا استینلس استیل ها جذب آهنربا می شوند ؟

 

اسینلس استیل های سری ۳۰۰ که دارای نیکل هستند جذب آهنربا نمی شوند در صورتیکه سری ۴۰۰ که دارای نیکل نبوده و فقط کروم دارند جذب آهنربا می شوند .

حرف L بعد از نام استینلس استیل (مثل ۳۱۶L )   نشانه چیست ؟

 

حرف L نشانه کلمه Low carbon  بوده ، بیانگر آنست که مقدار کربن آلیاژ به کمتر از ۰٫۰۳% کاهش پیدا کرده است . این مقدار کم کربن باعث می شودبعد از عملیات جوشکاری ، همچنان لایه اکسید محافظتی روی سطح حضور داشته باشد .

آیا استینلس استیل قابل بازیافت است ؟

 

استینلس استیل ۱۰۰% قابل بازیافت است . استیل ضایعاتی ذوب شده و دوباره قالب گیری می شود . بین ۶۸ تا ۸۰ درصد از تولید استینلس استیل به روش بازیافت ضایعات صورت می گیرد .

آیا استینلس استیل می تواند در دماهای بالا و پائین کار کند ؟

 

بله ، استینلس استیل مقاومت بسیار خوبی در مقابل دماهای بسیار بالا ( تا هزار درجه سانتیگراد ) و بسیار پائین (تا منفی ۲۰۰ درجه سانتیگراد )دارد.

نام گذاری استیل ها( ۳۰۴ ، ۳۱۶ ، …) توسط چه کسی صورت گرفته ؟

 

انجمن آهن و فولاد آمریکا(AISI)  برای اولین بار اقدام به دسته بندی و نامگذاری استینلس استیل ها نمود و مشخصات فیزیکی و شیمیائی و نیز دستورالعمل تولید آنها را عرضه نمود .

CK45 چه نوع فولادی است ؟

 

یک نوع فولاد ساده با کربن متوسط ( در حدود ۰٫۴۵%) که بخاطر قیمت پائین بعضا برای ساخت محور پمپ مورد استفاده قرار می گیرد .به علت کم بودن مقدار کروم در مقابل زنگ زدگی و خوردگی مقاوم نیست .

فولاد داپلکس چیست ؟

 

این نوع فولاد بین ۱۹ تا ۲۸ درصد کروم و تا ۵% مولیبدن داشته و دارای ماومت بسیار بالایی در برابر خوردگی می باشد و به این لحاظ بهترین گزینه برای ساخت قطعات در معرض خوردگی ناشی از آب دریا می باشد .—————————————————————————

 

 

 

 

 

ستنلس استیل چیست ؟

نوعی فولاد آلیاژی است که درصد عناصر نیکل و کروم آن نسبت به بقیه عناصر تشکیل دهنده آن بالاتر است . به طور کلی اگر میزان کروم فولاد از ۵/۱۰ درصد بیشتر باشد آن را استنلس استیل می نامند . این مقدار کروم باعث می شود که هنگام خوردگی لایه نازکی روی فولاد تشکیل شود و همین لایه باعث جلوگیری از خوردگی های بعدی می شود و عملاً باعث ترمیم خوردگی می شود . ضمناً کربن آن کمتر از ۵/۱ درصد می باشد .

 

انواع گرید های استنلس استیل

سری ۳۰۰ یا استیل نگیر ( غیر مغناطیسی ) : آلیاژ آهن ، کروم ، نیکل با کربن کمتر از ۱/۰ درصد .سری ۴۰۰ یا استیل بگیر ( مغناطیسی ) : آلیاژ آهن ، کروم با کربن کمتر از ۱/۰ درصد .

سری ۳۰۰ و موارد کاربرد آن

۳۰۴ رایجترین گرید استنلس استیل است که همان ۸/۱۸ کلاسیک می باشد .۳۱۶ بعد از ۳۰۴ رایجترین گرید است و در صنایع غذایی و جراحی کاربرد دارد ، به علاوه آلیاژ مولیبدن موجود در آن از فرسایش جلوگیری می کند . همچنین بخاطر مقاومت زیاد در بربر کلر در مقایسه با گرید ۳۰۴ در صنایع دریایی هم بکار می رود .

 

سری ۴۰۰ و موارد کاربرد آن

۴۱۰ مقاوم در برابر سایش است اما در برابر خوردگی مقاومت کمی دارد .۴۲۰ گرید مخصوص کارد و چنگال ، قابلیت پولیش خوبی دارد .۴۳۰ گرید مخصوص دکوراسیون است به عناون مثال در تزئینات داخلی اتومبیل کاربرد دارد . قابلیت شکل پذیری خوبی در درجه حرارت کم دارد و مقاوم در برابر خوردگی است .

خواص استنلس استیل

  • مقاوم در برابر خوردگی
  • ظاهر جذاب
  • مقاومت در برابر حرارت
  • به صورت کامل قابل بازیافت
  • عمر طولانی و مفید در قیاس با هزینه پرداختی
 

 

فولاد زنگ نزن آليا‍ژي از فولاد است كه از ۱۰٫۵ درصد يا بيشتر كروم و بيش از ۵۰ درصد آهن تشكيل شده باشد .كروم موجود در استيل باعث به وجود آمدن يك سطح سخت و يكپارچه در برابر زنگ زدگي مي شود .قابليت ضد زنگ بودن  با اضافه كردن درصد بيشتر كروم و همچنين آلياژهاي ديگر نظير  بهبود مي يابد .

تکنولوژی TITANIUM  ION  PLATING

دربها و نرده های طلایی , رنگ نشده و با استفاده از این روش پیشرفته یونهای تیتانیوم بر روی استیل قرار گرفته و رنگ آن را تغییر می دهند . قابل توجه است که بر خلاف نمونه های مشابه دیگر  مادام العمر تغییر رنگ نداده و زنگ نمی زنند و دلیل آن هم استفاده از همین تکنولوژی جدید می باشد .

فولاد ضد زنگ چیست و مخترع آن چه کسی است؟

فولاد ضد زنگ به گروهی از آلیاژها با پایه آهنی گفته می‌شود که حاوی حداقل ۱۱ درصد کروم (Cr) می‌باشد. کروم عنصری اساسی است که با تشکیل یک فیلم اکسید کروم در سطح فولاد آن را ضد زنگ می‌سازد.هنگامی که فولاد ضد زنگ بریده یا خراش داده می‌شود، کروم موجود در سطح سریعاً اکسید می‌شود و فیلم اکسید ناحیه صدمه دیده را ترمیم می‌کند. به دلیل همین خاصیت خود ترمیمی (خودشفایی/ Self healing) است که فولاد را بدون زنگ (Stainless) می‌نامند.اولین فولاد ضد زنگ به صورت آلیاژ، مارتنزیتی Fe-Cr-C  توسط دانشمند انگلیسی به نام هاری بررلی (Harry Brearley) در ۱۹۱۲ تهیه گردید. اولین ریخته‌گری تجارتی فولاد ضد زنگ در سال ۱۹۱۳ در شفیلد انگلستان به تولید رسید و حق ثبت آمریکایی جهت این اختراع در سال ۱۹۱۶ به آقای هاری بررلی اهدا گردید.

آیا فولاد ضد زنگ، زنگ می‌زند؟

در وا­قع این موضوع که فولاد ضد زنگ، زنگ نمی‌‌زند یک تصور نادرستی است. این برداشت ناصحیح برخی موارد منجر به مشاجرات و حتی تعقیب قانونی بین کارفرمایان و پیمانکاران می‌شود. فولادهای ضد زنگ فقط در شرایطی خاص نظیر محیط‌های غیرآلوده و آب شیرین یا آب دریا (به صورت جاری) بدون زنگ باقی می‌مانند. در هوای مرطوب دریایی یا در داخل آب ساکن (راکد) فولاد ضد زنگ نوع ۳۰۴ 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.

دلیل پاک شدن لایه کروم در عملیات حرارتی چیست؟

در عملیات حرارتی و یا جوش‌کاری، دمای فولاد ضد زنگ به حدود ۸۵۰-۵۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. کروم و کربن با یکدیگر وارد واکنش می‌شود و 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.

استیل های بگیر  و  نگیر

 

به فولاد زنگ نزنی که خاصیت جذب توسط آهن ربا را داشته باشد بگیر و به فولاد زنگ نزنی که توسط آهن ربا جذب نشود نگیر می گویند. فولاد های زنگ نزن سری ۳۰۰  (مانند ۳۰۴ و ۳۱۶ ) دارای کروم هستند که منجر به نگیر بودن استیل می شوند. و این درحالی است که استیل های سری ۴۰۰ تنها دارای کروم است که خاصیت مغناطیسی فولاد زنگ نزن را حفظ می کند.

یکی از روش های تشخیص استینلس استیل از کربن استیل نیز این می باشد که در صورتی که آهن ربا به آن نچسبید این قطعی است که فولاد زنگ نزن است ولی اگر آهن ربا به آن بچسبید هنوز دلیل بر تشخیص فولاد زنگ نزن از فولاد کربن دار نیست..

 

 

 

پس برای انتخاب یک استینلس استیل مناسب کاربری باید به موارد زیادی از جمله گرید استیل ، سطح استیل ، کاربری آن و خاصیت مغناطیسی استیل توجه کرد.

تاریخچه استیل ضد زنگ stainless steel

 

در علم فلزات ، استیل ضد زنگ (stainless steel) به اسم استیل inox steel یا inox شناخته می شود.inox  از   لغت فرانسوی “inoxydable” به معنی “ضد زنگ” گرفته شده است.

 

استیل ضد زنگ به آسانی زنگ نمی زند .پوسیدگی و یا زنگ زدگی به وسیله آب در استیل معمولی وجود دارد اما علارغم اسمش stainless steel بطور کامل مقاوم در برابر زنگ زدگی نیست ، این فولاد برای مکانهای کم اکسیژن مناسب است ، همچنین آلیازی دیگری از استیل با نام استیل مقاوم در برابر خوردگی یا CRES وجود دارد. زمانی که جزییاتی از نوع و درجه فولاد موجود نبود. این نوع استیل  در صنایع هواپیمایی استفاده می شد. اکنون درجه های مختلفی از استیل وجود دارد با نمایی زیبا و مناسب استفاده در محیط اطراف مبتنی بر نیاز مصرف کننده. استیل ضد زنگ یا همان stainless steel مکانهایی مصرف می شود که ما نیاز به هر مزیت مقاومت بالا و ضد زنگ زدگی را خواستار باشیم.

استیل ضد زنگ (Stainless steel) با فولاد کربن دار و مقدار متفاوت درصد کروم عرضه می گردد. کربن موجود در استیل اگر محافظت نشود زمانی که در مجاورت اکسیژن و رطوبت قرار بگیرد به آسانی زنگ می زد. زنگ زدگی باعث تسریع در خوردگی و زنگ زدگی می شود و در طولانی مدت باعث پوسته پوسته شدن و پوسیدگی و خورد شدن فلز می شود. استیل زد زنگ دارای مقدار کافی از کرم   است که به شکل یک لایه غیر فعال از کرم  است که مانع از خوردگی سطح  و نفوذ آن به داخل سطح فلز می شود.

 

تاریخچه:

اولین بار یک آگهی در مورد کشف Stainless steel در سال ۱۹۱۵ در نیویورک تایمز به چاپ رسیده است.از زمان باستان چند نوع آلیاژ آهن مقاوم در برابر زنگ زدگی به جای مانده است. یک مثال مشهور از این نوع آلیاژ Pillar of Delhi است. این آهن ضد زنگ به دستور Kumara Gupta در سال ۴۰۰ میلادی ساخته شد که این استیل ضد زنگ (stainless steel) ، خاصیت ضد زنگ زدگیش را مدیون کروم نبود این فلز خاصیت ضد زنگ زدگی خود را از میزان بالای فسفر بدست می آورد که با شرایط مناسب آب و هوایی محلی باعث ایجاد یک لایه از اکسید آهن و فسفات مقاوم در برابر زنگ زدگی می شد. اولین بار آلیاژ آهن و کروم توسط متالوژیست فرانسوی به نام “Pierre Berthier” در سال ۱۸۲۱ معرفی گردید که این آلیاژ ، خاصیت مقاوت در برابر برخی از اسیدها را دارا می بود  و مناسب برای ساخت قاشق و چنگال بود. متالوژیست ها از قرن ۱۹  توانایی تولید استیل ضد زنگ (stainless steels) جدیدی با ترکیبی از مقدار کربن کم و کروم بالا را پیدا کردند و آلیاژ با کروم بالا بیش از حد شکننده بودند.
در اواخر دهه ۱۹۸۰ میلادی “Hans Goldschmidt” آلمانی  پیشرفتی در فرآیند تولید کروم و کربن بدست آورد. بین سالهای ۱۹۰۴ و ۱۹۱۱ تعدادی از محققین ، بخصوص “Leon Guillet” فرانسوی آلیاژی تولید کردند که امروزه ما آنرا استیل ضد زنگ ” stainless steel” می شناسیم.
در سال ۱۹۰۸ فردیش کروپ “Friedrich Krupp Germaniawerft” کشتی ۳۶۶ تنی با بدنه از استیل کروم و نیکل دار  در آلمان ساخت. در سال ۱۹۱۱ فیلیپ مونارتز “Philip Monnartz” گزارشی در مورد رابطه بین مقدار نیکل و مقاومت در برابر خوردگی نوشت . در ۱۷ اکتبر ۱۹۱۲ مهندسین شرکت کروپ به نام های بنو اشتراوس “Benno Strauss” و ادوارد مورر ” Eduard Maurer” استیل ضد زنگ (stainless steel) را با نام ThyssenKrupp Nirosta ثبت کردند
پیشرفت مشابه ای همزمان در آیالات متحده آمریکا در حال وقوع بود. که در آن کریستین دانتسیزن ” Christian Dantsizen” و فردریک بکت ” Frederick Becket” موفق به کشف فولاد ضد زنگ فریتی شدند. در سال ۱۹۱۲ الوود هاینز “Elwood Haynes” اقدام به ثبت نوعی فولاد ضد زنگ مارتنزیتی در ثبت اختراعات ایالات متحده کرد که تا سال ۱۹۱۹ اعطا نگردید.
همچنین در سال ۱۹۱۲ هری بریرلی ” Harry Brearley” از آزمایشگاه تحقیقاتی براون فرت در شفیلد انگلستان در حالی که در حال تحقیق برای کشف یک استیل ضد خوردگی برای لوله تفنگ بود موفق به کشف استیل ضد زنگ مارتنزیتی شد. این کشف دو سال بعد در ژانویه ۱۹۱۵ در مقاله روزنامه نیویورک تایمز به چاپ رسید. این فلز بعد با نام تجاری ‘Staybrite’ توسط فرت ویکرز “Firth Vickers” به بازار عرضه شد و برای سایبان ورودی جدید هتل پیچ در لندن در سال ۱۹۲۹ مورد استفاده قرار گرفت. بریالی “Brearley” در طول سال ۱۹۱۵ اقدام به ثبت فولاد خود کرد که متوجه شد هاینز “Haynes” اختراعی مشابه را در ثبت اختراعات امریکا به ثبت رسانده است. بریالی “Brearley” و هاینز “Haynes” بودجه مالی خود را با هم ادغام و با گروهی از سرمایه گزاران ، شرکت فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) آمریکا را تشکیل دادند که دفتر مرکزی آن در پیتسبورگ  پنسیلوانیا بود.
در آغاز فولاد ضد زنگ در ایالات متحده تحت نام های تجاری مختلف مانند Allegheny metal  وNirosta steel  فروخته شد. حتی در صنعت متالوژی نام منحصر بفردی برای آن وجود نداشت. در سال ۱۹۲۱ یک مجله تجاری آنرا به اسم “unstainable steel” نامگذاری کرد. در سال ۱۹۲۹ قبل از رکود بزرگ اقتصادی آمار نشان می داد بیش از ۲۵٫۰۰۰ تن stainless steel در کشور آمریکا ساخته می شد و بفروش می رسید.فولاد زنگ‌ نزن (Stainless Steel) به علت داشتن مقاومت به خوردگی عالی یکی از پر کاربردترین مواد مهندسی می باشند. این مقاومت از وجود مقدار زیاد کروم در آن‌ها ناشی می‌شود. مقدار کم کروم، مثلاً ۵%، مقاومت به‌ خوردگی آهن را مقداری افزایش می‌دهد، اما برای رسیدن به فولاد زنگ‌ نزن، حداقل ۱۲Cr% لازم است. مطابق با نظریه‌های کلاسیک، کروم با تشکیل یک لایه اکسید سطحی که لایه‌های زیرین را از خوردگی محافظت می‌کند، سطح آهن را رویین می‌سازد. برای ایجاد این لایه محافظ، سطح فولاد زنگ‌ نزن باید در تماس با عوامل اکسید کننده باشد.

اثر عناصر آلیاژی بر فولاد زنگ نزن

 

 

 

 

افزودن نیکل به فولادهای زنگ‌ نزن مقاومت به‌ خوردگی را در محیط‌ های خنثی و یا اکسید کننده ضعیف بهبود می‌ بخشد اما قیمت آن‌ها را افزایش می‌دهد. هم‌چنین مقدار کافی نیکل قابلیت انعطاف و شکل‌پذیری فولادها را افزایش می‌دهد زیرا امکان نگهداری آستنیت (FCC) در دمای محیط را میسر می‌سازد. افزایش مولیبدن به فولادهای زنگ‌ نزن مقاومت به‌ خوردگی را در حضور یون‌های کلر افزایش می‌دهد، حال آن‌که افزایش آلومینیوم مقاومت به پوسته شدن را در دماهای بالا بهبود می‌بخشد. کروم نیز برای افزایش مقاومت به‌ خوردگی آن، اضافه می‌شود.

 

آلیاژهای مهم فولاد زنگ نزن

 

 

 

آلیاژهای مهم فولادهای زنگ‌ نزن بر اساس عنصر آلیاژی که به آن اضافه شده است به‌ صورت زیر تقسیم‌ بندی شده است:۱- آلیاژهای آهن – کروم۲- آلیاژهای آهن – کروم – کربن۳- آلیاژهای آهن- کروم- نیکل- کربن

دمای ذوب فولاد زنگ نزن

 

 

 

 

فولادهای زنگ نزن چون آلیاژ می باشند لذا دمای ذوب و انجماد آنها مانند عنصر خالص در دمای ثابتی نبوده و بسته به ترکیب شیمیایی فولاد در یک محدوده دمایی می باشد. افزودن عناصر آلیاژی دمای ذوب را کاهش میدهد. به عنوان مثال، دمای ذوب آهن خالص ۱۵۳۵°C ،کروم ۱۸۹۰°C ،نیکل ۱۴۵۳°C در مقایسه با محدوده ۱۴۰۰-۱۴۵۰ درجه سانتی گراد برای فولاد زنگ نزن ۳۰۴ می باشد.جدول زیر ، محدوده دمایی ذوب برخی از معمول ترین فولاد های زنگ زنزن را بر اساس هندبوک ASM ارائه کرده است.

گرید فولاد زنگ نزن نقطه ذوب (درجه سانتی گراد)
۱٫۴۵۴۷ ۱۳۲۵-۱۴۰۰
۴۴۰A , 1.4125 (440C) ۱۳۷۰-۱۴۸۰
۱٫۴۴۰۱ (۳۱۶) , ۱٫۴۴۰۴ (۳۱۶L) ۱۳۷۵-۱۴۰۰
۱٫۴۴۶۲ ۱۳۸۵-۱۴۴۵
۱٫۴۳۱۰ (۳۱۰) ۱۴۰۰-۱۴۲۰
۱٫۴۸۸۶ (۳۳۰) , ۱٫۴۵۴۱ (۳۲۱) , ۴٫۴۵۵۰ (۳۴۷) ۱۴۰۰-۱۴۲۵
۱٫۴۵۴۲ (۱۷-۴PH) ۱۴۰۰-۱۴۴۰
۱٫۴۳۷۲ (۲۰۱) , ۱٫۴۳۰۱ (۳۰۴) , ۱٫۴۳۰۳ (۳۰۵) , ۱٫۴۸۳۳ (۳۰۹) , ۱٫۴۸۴۵ (۳۱۰) ۱۴۰۰-۱۴۵۰
۴۳۰ , ۴۴۶ ۱۴۲۵-۱۵۱۰
۴۲۰ ۱۴۵۰-۱۵۱۰
۴۰۹ , ۴۱۰ , ۴۱۶ ۱۴۸۰-۱۵۳۰

 

انواع فولادهای زنگ‌نزن

 

 

 

 

فولادهای زنگ نزن بر اساس ساختار متالورژیکی  و ترکیب شیمیایی، به ۵ دسته اصلی تقسیم می‌شوند:۱- فولاد زنگ نزن فریتی۲- فولاد زنگ نزن مارتنزیتی۳- فولاد زنگ نزن آستنیتی۴- فولاد زنگ نزن آستنیتی- فریتی (دو فازی)۵- فولاد زنگ نزن رسوب سختی

کاربرد های فولاد زنگ نزن (Stainless Steel Apllications) بسیار گسترده است. فولاد زنگ نزن و به اصطلاح بازار ایران همان استیل، یکی از مهمترین آلیاژ های آهن است که در زندگی روزمره با آن سر و کار داریم. از اشکال مختلف فولاد زنگ نزن در صنایع می توان به  ورق ، لوله ، پروفیل و .. اشاره کرد . از فولاد زنگ نزن برای موارد تزئینی بسیاری همچون دیوار آسانسور ها، دستگیره درب ها، ساخت ساعت، وسائل تزئینی منزل و .. استفاده می شود هم چنین یکی از بیشترین کاربرد های فولاد زنگ نزن در آشپزخانه است که برای تولید سینک های ظرف شویی، کابینت ها، یخچال و فریزر، اجاق گاز، ماکروفر و … مورد استفاده قرار می گیرد.فولاد زنگ نزن به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی با آب و زیبایی ظاهری آن در شرایط بسیاری امتحان خود را پس داده است و به همین دلیل این فولاد در گرید های (گرید های فولاد زنگ نزن) مختلف با درصد مواد متفاوت ساخته می شود تا هر کدام از آن ها یکی از این نیاز ها را بر طرف کند . نزدیک به ۱۵۰ گرید مختلف از استینلس استیل وجود دارد که نزدیک به ۵۰ تای آن ها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.  

کاربرد فولاد زنگ نزن در معماری:

فولاد های زنگ نزن آستنیتی به دلیل دوام عدم نیاز به مراقبت و نگهداری به طور فزآینده در معماری به کار می روند. به دلیل مقاومت به خوردگی فولاد زنگ نزن این ماده را برای استفاده در خارج از ساختمان مناسب است. کیفیت سطحی فولاد های زنگ نزن  متفاوت است و می توانند سطح آینه ای، براق و …. داشته باشند، اما معمولا از سطوح نورد شده با کد ۲B استفاده می شود. از فولاد زنگ نزن با سطح بسیار نرم (dead soft) برای سقف ها و سطوح همتراز استفاده می شود زیرا که این ماده به سهولت شکل می گیرد و از دوام خوبی نیز برخوردار است.ساختمان کرایسلر در نیویورک از اولین ساختمان هایی بود که در ساخت آن از فولاد زنگ نزن استفاده شد. از زمان ساخت این بنا تا کنون، ساختمان های بسیار دیگری نیز از این سبک پیروی کرده اند. دروازه ای به غرب (Gateway to the West) یک اثر معماری برجسته از فولاد زنگ نزن است که در حاشیه رود می سی سی پی در ایالت میزوری آمریکا قرار دارد.

کاربرد فولاد زنگ نزن در سیستم های حمل و نقل:استفاده از فولاد های زنگ نزن فریتی در تزئینات داخلی اتومبیل تا حد زیادی مسئول افزایش تولید فولادهای زنگ نزن ۴۳۰ و ۴۳۴ بوده است. فولاد زنگ نزن ۴۰۹، فولاد زنگ نزن فریتی با ۱۱ درصد کروم است که در صفحه راکتورهای کاتالیستی برای اتومبیل ها به کار می روند. این نوع فولاد توانایی تحمل شرایط خورنده را داشته و می تواند در برابر نمک و گازهای خورنده حاصل از احتراق مقاومت کنند.انواع اولیه فولادهای زنگ نزن مانند ۲۰۱ و ۳۰۱ به طور گستره در صنایع اتومبیل سازی به کار می رفتند زیرا نسبت استحکام به وزن این فولادها پس از عملیات نورد سرد، سه برابر بیشتر از فولادهای کربنی می گردید. در نتیجه امکان ساخت ماشین های سبک تر که نیاز به نیروی محرکه کمتری داشتند فراهم شد. فولادهای زنگ نزن در قیاس با سایر مواد مستحکم که در رقابت با فولادهای ساختمانی کربنی قرار دارند، از مزیت مقاومت به خوردگی بر خوردار است. مقاومت به خوردگی و سطح لغزنده فولادهای زنگ نزن، آن ها را برای مخازن حمل و نقل مواد مناسب می سازد.  
    کاربرد فولاد زنگ نزن در مبلمان:ضعیف ترین شکل خوردگی در خانه ها و ادارات وجود دارد. اما فولاد زنگ نزن به علت مقاومت در برابر زنگ زدگی و هم چنین ظاهر زیبا و عدم نیاز به رنگ در طراحی مبلمان مورد توجه قرار گرفته است.
کاربرد فولاد زنگ نزن تولید برق:فولاد زنگ نزن یک ماده ضروری در تجهیزات نیروگاهی مانند توربین های گاز تجهیزات تولید برق با استفاده از انرژی هسته ای و سوخت های فسیلی، پیل های سوختی و پنل های خورشیدی است. تمامی طیف های فولاد زنگ نزن در اجزای گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند. فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی و رسوب سختی در چرخ دهنده ها و پیچ ها که به استحکام بالایی نیاز دارند به کار می روند و از فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فریتی پرآلیاژ در اجزایی که تحت تنش کمتری قرار داشته و نیاز به مقاومت به خوردگی دارند به کار می روند.کاربرد فولاد زنگ نزن در تجهیزات شست و شو:مقاومت به خوردگی، استحکام بالا و سهولت تولید، فولادهای زنگ نزن آستنیتی را برای ساخت لباسشویی و خشک کن های صنعتی و خانگی مناسب می سازد.  
  کاربرد فولاد زنگ نزن در صنایع غذایی و تجهیزات آشپزخانه:انواع مختلفی از فولادهای زنگ نزن برای تهیه و سرو غذا به کار می روند. محدوده کاربرد آن ها از ظروف آشپزخانه تا تانک ها و مخازن پاستوریزه کننده را شامل می شود. از فولاد زنگ نزن در صنایع لبنی، کارخانجات شیرینی پزی و بسته بندی مواد غذایی نیز استفاده می شود.کاربرد فولاد زنگ نزن در کشاورزی:اگر چه استفاده از فولاد زنگ نزن ابتدا در صنایع غذایی رایج شد اما به تدریج در مزارع نیز مورد توجه قرار گرفت. کودها و اسپری های کشاورزی شرایط خورنده ای را ایجاد می کنند و در این شرایط، استفاده از فولاد زنگ نزن آستنیتی گزینه مناسبی است. اگر چه این تجهیزات هزینه اولیه بالاتری دارند ولی عمر بالا (تقریبا ۲۰ سال) و عدم نیاز به مراقبت و نگهداری این هزینه بالا را جبران می کند.
کاربرد فولاد زنگ نزن در نساجی:برای تولید منسوجات رنگی، نیاز به ماشین آلاتی است که به راحتی تمیز شوند و از ترکیب رنگ های مختلف تا حد امکان جلوگیری شود. هر گونه آلودگی ناشی از رنگ دانه ها یا محلول های سفید کننده نه تنها منجر به هدر رفتن مواد شیمیایی می شود بلکه می تواند محصول نهایی را نیز خراب کند. فولادهای زنگ نزن در ماشین های نساجی،  مخازن پر اکسید و سفید کننده های حاوی کلر مورد استفاده قرار می گیرند.کاربرد فولاد زنگ نزن در تجهیزات بیمارستانی:فولاد های زنگ نزن مارتنزیتی در تجهیزات بیمارستانی به کار می روند. ابزار های ساخته شده از فولاد زنگ نزن به راحتی استریل می شوند، مقاومت به خوردگی مطلوبی دارند و تیز باقی می مانند. از این مواد به عنوان ایمپلنت هم استفاده می شود زیرا با بدن انسان سازگاری دارند. تجهیزات استریل کننده، اتوکلاو ها، کابینت های نگهداری وسایل و تخت های جراحی معمولا از فولاد زنگ نزن ساخته می شوند. آشپزخانه ها، اتاق های معاینه و آزمایشگاه های بیمارستان نیز از تجهیزاتی از جنس فولاد زنگ نزن استفاده می کنند.  
  کاربرد فولاد زنگ نزن در صنایع شیمیایی و پترو شیمیایی:شدیدترین شرایط خوردگی دراین صنایع وجود دارد، زیرا دما بالا است و از مواد بسیار خورنده استفاده می شود. در فرآیند هیدروکرکینگ در برج تقطیر، فولاد زنگ نزن آستنیتی در معرض خوردگی سولفید هیدروژن قرار می گیرد. افزایش دمای واحدهای کرکینگ کاتالیستی (تا ۷۵۰ درجه سانتی گراد یا ۱۳۰۰ درجه فارنهایت) منجر جایگزینی فولادهای کربنی ساده یا کم آلیاژ با فولاد زنگ نزن شد. در صنایع شیمیایی مانند تولید اسیدها، آمونیاک، کودها و پلاستیک نیز فولاد زنگ نزن آستنیتی به عنوان یک ماده استاندارد به کار می رود. در واحدهای تبخیر و معیان و نیروگاه هایی که از انرژی ژئوترمال استفاده می کنند نیاز به فولادهای زنگ نزن و پر آلیاژ است تا شرایط بسیار خورنده را تحمل کنند.کاربرد فولاد زنگ نزن در صنایع هوا – فضا:طراحان هواپیما در جستجوی موادی با نسبت استحکام به وزن بالا در دمای اتاق و در دمای بالا هستند که مقاومت مطلوبی در برابر خوردگی و اکسیداسیون داشته باشند. فولاد زنگ نزن این مشخصات را دارد و از نظر اقتصادی نیز به صرفه است و به همین دلیل در موتور، نازل و اسکلت هواپیما به کار می روند. آلیاژهای رسوب سختی شده در پوسته راکت ها به کار می روند در حالی که فولاد های زن نزن آستنیتی برای مخازن سوخت استفاده می شوند.

———-فولاد زنگ نزن ۳۱۶ (stainless steel 316) یا همان استینلس استیل ۳۱۶ یکی از پر کاربرد ترین نوع فولاد زنگ نزن می باشد که در دسته فولاد زنگ نزن آستنیتی قرار می گیرد.فولاد زنگ نزن ۳۱۶ در صنایع مختلفی همچون نفت و گاز و پتروشیمی ، صنایع غذایی، دارویی و … مصارف گوناگونی دارد.فولادهای زنگ نزن ۱٫۴۴۰۱  و ۱٫۴۴۰۴  به عنوان گرید ۳۱۶ و ۳۱۶ L شناخته می شود.از این آلیاژ برای ساخت لوله و ورق های مقاوم در محیط های اسیدی استفاده می شود و قیمت آن نسبت به گرید های مشابه همچون فولاد زنگ نزن  ۳۰۴ بیشتر است.

ترکیب شیمیایی (درصد وزنی) و کاربرد  فولادهای زنگ نزن آستنیتی ۳۱۶ و ۳۱۶ L
نوع AISI Cr Ni C Mn Mo سایر کاربرد
۳۱۶ ۱۷ ۱۲ ۰٫۰۸   ۲٫۵ منگنز حداکثر ۲%،گوگرد حداکثر ۳%،فسفر حداکثر ۴۵%،سیلیسیوم حداکثر ۱% مقاومت به‌ خوردگی بیشتر از ۳۰۲ و ۳۰۴، مقاومت خزشی زیاد، ابزار عکاسی، کتری برقی.
۳۱۶L ۱۷ ۱۲ ۰٫۰۳   ۲٫۵ اصلاح شده نوع ۳۱۶ با کربن خیلی کم، در سازه‌های جوشکاری شده جایی که از رسوب کاربیدها در مرز دانه باید جلوگیری شود.

باید در نظر گرفت حدود ۶۵-۷۰% فولادهای زنگ نزن تولیدی ایالات متحده امریکا را فولادهای زنگ نزن آستنیتی تشکیل می‌دهند. این فولادها به علت مقاومت به‌ خوردگی و شکل‌ پذیری مطلوب در این موقعیت قرار دارند، و از این رو برای بیشتر کاربردهای مهندسی خواص خوب و مطلوبی دارند. فولادهای زنگ نزن نوع ۳۰۴ و ۳۰۲ بیشترین کاربرد را هم در دماهای بالا و هم در دماهای پایین دارند. نوع ۳۱۶، که ۲٫۵%Mo دارد، مقاومت به ‌خوردگی بهتر و استحکام بیشتری در دماهای بالا دارد. آلیاژهایی با مقدار بیشتر کروم (۲۳-۲۵%) مثل نوع ۳۰۹ و ۳۱۰ترجیحا در دماهای بالا به‌کار می‌روند.

درصد ترکیبات

Grade   C Mn Si P S Cr Mo Ni N
۳۱۶ Min ۰ ۱۶٫۰ ۲٫۰۰ ۱۰٫۰
Max ۰٫۰۸ ۲٫۰ ۰٫۷۵ ۰٫۰۴۵ ۰٫۰۳ ۱۸٫۰ ۳٫۰۰ ۱۴٫۰ ۰٫۱۰
۳۱۶L Min ۱۶٫۰ ۲٫۰۰ ۱۰٫۰
Max ۰٫۰۳ ۲٫۰ ۰٫۷۵ ۰٫۰۴۵ ۰٫۰۳ ۱۸٫۰ ۳٫۰۰ ۱۴٫۰ ۰٫۱۰
۳۱۶H Min ۰٫۰۴ ۰٫۰۴ ۰ ۱۶٫۰ ۲٫۰۰ ۱۰٫۰
max ۰٫۱۰ ۰٫۱۰ ۰٫۷۵ ۰٫۰۴۵ ۰٫۰۳ ۱۸٫۰ ۳٫۰۰ ۱۴٫۰

 

خواص مکانیکی

Grade Tensile Str(MPa) min Yield Str0.2% Proof(MPa) min Elong(% in 50mm) min Hardness
Rockwell B (HR B) max Brinell (HB) max
۳۱۶ ۵۱۵ ۲۰۵ ۴۰ ۹۵ ۲۱۷
۳۱۶L ۴۸۵ ۱۷۰ ۴۰ ۹۵ ۲۱۷
۳۱۶H ۵۱۵ ۲۰۵ ۴۰ ۹۵ ۲۱۷

 

تبدیل استاندارد های استیل ۳۱۶

Grade UNSNo Old British Euronorm SwedishSS JapaneseJIS
BS En No Name
۳۱۶ S31600 ۳۱۶S31 ۵۸H, 58J ۱٫۴۴۰۱ X5CrNiMo17-12-2 ۲۳۴۷ SUS 316
۳۱۶L S31603 ۳۱۶S11 ۱٫۴۴۰۴ X2CrNiMo17-12-2 ۲۳۴۸ SUS 316L
۳۱۶H S31609 ۳۱۶S51

 

استینلس استیل   یکی از پر کاربردترین مواد صنعتی می باشد که بر اساس جدول زیر دسته بندی می شود
استاندارد اروپاییSteal no. k.h.s DIN نام استیلدر استاندارد اروپایی گرید استیلSAE Grafe UNS
    ۴۴۰A S44002
۱٫۴۱۱۲ X90CrMoV18 ۴۴۰B S44003
۱٫۴۱۲۵ X105CrMo17 ۴۴۰C S44004
    ۴۴۰F S44020
۱٫۴۰۱۶ X6Cr17 ۴۳۰ S43000
۱٫۴۴۰۸ G-X 6 CrNiMo 18-10 ۳۱۶  
۱٫۴۵۱۲ X6CrTi12 ۴۰۹ S40900
    ۴۱۰ S41000
۱٫۴۳۱۰ X10CrNi18-8 ۳۰۱ S30100
۱٫۴۳۱۸ X2CrNiN18-7 ۳۰۱LN  
۱٫۴۳۰۷ X2CrNi18-9 ۳۰۴L S30403
۱٫۴۳۰۶ X2CrNi19-11 ۳۰۴L S30403
۱٫۴۳۱۱ X2CrNiN18-10 ۳۰۴LN S30453
۱٫۴۳۰۱ X5CrNi18-10 ۳۰۴ S30400
۱٫۴۹۴۸ X6CrNi18-11 ۳۰۴H S30409
۱٫۴۳۰۳ X5CrNi18-12 ۳۰۵ S30500
  X5CrNi30-9 ۳۱۲  
۱٫۴۵۴۱ X6CrNiTi18-10 ۳۲۱ S32100
۱٫۴۸۷۸ X12CrNiTi18-9 ۳۲۱H S32109
۱٫۴۴۰۴ X2CrNiMo17-12-2 ۳۱۶L S31603
۱٫۴۴۰۱ X5CrNiMo17-12-2 ۳۱۶ S31600
۱٫۴۴۰۶ X2CrNiMoN17-12-2 ۳۱۶LN S31653
۱٫۴۴۳۲ X2CrNiMo17-12-3 ۳۱۶L S31603
۱٫۴۴۳۵ X2CrNiMo18-14-3 ۳۱۶L S31603
۱٫۴۴۳۶ X3CrNiMo17-13-3 ۳۱۶ S31600
۱٫۴۵۷۱ X6CrNiMoTi17-12-2 ۳۱۶Ti S31635
۱٫۴۴۲۹ X2CrNiMoN17-13-3 ۳۱۶LN S31653
۱٫۴۴۳۸ X2CrNiMo18-15-4 ۳۱۷L S31703
۱٫۴۳۶۲ X2CrNi23-4 ۲۳۰۴ S32304
۱٫۴۴۶۲ X2CrNiMoN22-5-3 ۲۲۰۵ S31803/S32205
۱٫۴۵۳۹ X1NiCrMoCu25-20-5 ۹۰۴L N08904
۱٫۴۵۲۹ X1NiCrMoCuN25-20-7   N08926
۱٫۴۵۴۷ X1CrNiMoCuN20-18-7 ۲۵۴SMO S31254

 

فولاد زنگ نزن برای کار برد های مختلف، طراحی (کاربرد های مختلف فولاد زنگ نزن)  و ساخته می شود. به این منظور برای هر کاربردی سطح متفاوتی از پرداخت و صافی مورد نیاز است. فولادهای زنگ نزن خواص منحصر به فردی دارند. این فولاد توسط لایه ای از اکسید کروم که به وسیله واکنش کروم با اکسیژن موجود در اتمسفر ایجاد می شود، محافظت می شود. هنگامی که سطح آسیب ببیند لایه اکسیدی به سرعت در حضور اکسیژن ترمیم می شود. از طرفی این لایه اکسیدی توسط فرآیندهای شیمیایی می تواند رنگ های متفاوتی را ایجاد کند.  از یک دیدگاه می توان سطح استیل ها را به ۱۰ دسته مختلف تقسیم بندی کرد که در این ۱۰ دسته استیل آینه ای ، استیل های براق ، استیل خش دار و استیل مات از جمله پر کاربردترین استیل های داخل کشور هستند. استیل BA که سطحی همچون آینه دارد برای مصارف تزئینی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. برای خرید استیل یکی از مهمترین پارامتر ها همین شماره استیل است. در واقع استیل ۳۰۴ یا ۳۱۶ و یا هر استیل دیگری در کنار سطح پرداخت آن معنا پیدا می کند.

در زیر این ۱۰ دسته بندی آورده شده است:

No. 0: Hot rolled, annealed, thicker plates

No. 1: Hot rolled, annealed and passivated

No. 2D: Cold rolled, annealed, pickled and passivated

No. 2B: Same as above with additional pass-through highly polished rollers

No. 2BA: Bright annealed (BA or 2R) same as above then bright annealed under oxygen-free atmospheric condition

No. 3: Coarse abrasive finish applied mechanically

No. 4: Brushed finish

No. 5: Satin finish

No. 6: Matte finish (brushed but smoother than #4)

No. 7: Reflective finish

No. 8: Mirror finish

No. 9: Bead blast finish

No. 10: Heat colored finish-wide range of electropolished and heat colored surfaces

 

درصد ترکیبات استیل ۳۰۴

Grade C Mn Si P S Cr Mo Ni N
۳۰۴ min.max. -۰٫۰۸ -۲٫۰ -۰٫۷۵ -۰٫۰۴۵ -۰٫۰۳۰ ۱۸٫۰۲۰٫۰ ۸٫۰۱۰٫۵ -۰٫۱۰
۳۰۴L min.max. -۰٫۰۳۰ -۲٫۰ -۰٫۷۵ -۰٫۰۴۵ -۰٫۰۳۰ ۱۸٫۰۲۰٫۰ ۸٫۰۱۲٫۰ -۰٫۱۰
۳۰۴H min.max. ۰٫۰۴۰٫۱۰ -۲٫۰ -۰٫۷۵ -۰٫۰۴۵ -۰٫۰۳۰ ۱۸٫۰۲۰٫۰ ۸٫۰۱۰٫۵

 

خواص مکانیکی استیل ۳۰۴

Grade Tensile Strength (MPa) min Yield Strength 0.2% Proof (MPa) min Elongation (% in 50mm) min Hardness
Rockwell B (HR B) max Brinell (HB) max
۳۰۴ ۵۱۵ ۲۰۵ ۴۰ ۹۲ ۲۰۱
۳۰۴L ۴۸۵ ۱۷۰ ۴۰ ۹۲ ۲۰۱
۳۰۴H ۵۱۵ ۲۰۵ ۴۰ ۹۲ ۲۰۱
۳۰۴H also has a requirement for a grain size of ASTM No 7 or coarser.

 

عملیات حرارتی استیل ۳۰۴ با بالا بردن دمای آن تا ۱۰۱۰ تا ۱۱۲۰ درجه سانتی گراد و سرد کردن سریع صورت می گیرد.