استنلس استیل – استیل ضد زنگ STAINLESS STEEL -گریدهای استنلس استیل

استنلس استیل – استیل ضد زنگ stainless steel -گریدهای استنلس استیل-استنلس استیل آلیاژی با پایه آهن است. که دارای حداقل 10.5 درصد کروم می باشد. این مقدار کروم یک لایه اکسید محافظ تشکیل می دهد. که باعث می شود این گروه از فولادها دارای مشخصه زنگ نزن بودن یا مقاومت در برابر خوردگی باشند.

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 آلیاژ دیگری از استیل به 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 میشود.

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 ضد زنگ دارای مقدار کافی از کروم است. که به شکل یک لایه غیر فعال از کروم است. که مانع از خوردگی سطح و نفوذ آن به داخل سطح فلز می شود.

گروهی از آلیاژها که امروزه خانواده فولادهای زنگ نزن (استنلس استیل) را تشکیل می دهند. در ابتدا در سال 1913 در شفیلد انگلستان وجود پیدا کرده بودند. هری بررلی که به دنبال فولادی مناسب برای لوله تفنگ بود. تعدادی از آلیاژها را مورد آزمایش قرار داد. و متوجه شد که نمونه هایی که از یکی از این آلیاژهای آزمایشی بدست می آمدند. دچار زنگ زدگی نمی شدند. و به آسانی نمی شد بر روی آنها قلم کاری کرد. هنگامی که او این ماده را مورد تحقیق قرار داد. در آن ماده 13 درصد کروم وجود داشت. این کشف باعث توسعه کارد و چنگال های استنلس استیل شد که شفیلد به خاطر آنها شناخته شده است. بطور همزمان آزمایشات گسترده ای در فرانسه انجام می شد. که با تولید اولین نوع فولاد زنگ نزن آستنیتی به اوج خود رسید.

مصرف جهانی فولاد استنلس استیل در حال افزایش است. تقاضای فزاینده ای از سوی صنایع سازه ای و ساختمانی برای فولاد استنلس بخاطر ظاهر زیبا، مقاومت در برابر خوردگی. هزینه نگهداری پایین و استحکام بالا وجود دارد. بسیاری از صنایع به دلایل مشابه. و همچنین به خاطر عدم نیاز به سایر عملیات حین استفاده نظیر کوتینگ یا رنگ. استنلس استیل را مورد استفاده قرار می دهند.

استنلس استیل آلیاژی با پایه آهن است. که دارای حداقل 10.5 درصد کروم می باشد. این مقدار کروم یک لایه اکسید محافظ تشکیل می دهد. که باعث می شود این گروه از فولادها دارای مشخصه زنگ نزن بودن یا مقاومت در برابر خوردگی باشند. قابلیت لایه اکسید برای محافظت از آن به این معنی است. که فولاد در برابر خوردگی مقاوم باشد. مهم نیست که چقدر از سطح آن بار برداشته شود. این خاصیت با پوشش های سطحی فولادهای کم آلیاژ با کربنی که. توسط عناصری مانند روی یا کادمیوم یا روکش های آلی نظیر رنگ انجام می شود. متفاوت است.

اگرچه کلیه استنلس استیل ها دارای کروم هستند. اما عناصر آلیاژی دیگری نیز غالباً به آنها افزوده می شود. تا خواص آن بهبود یابد. دسته بندی فولادهای استنلس بین فلزات غیر معمول است. به این معنی که دسته بندی بر مبنای طبیعت ساختار متالورژیکی آنها است. منظور ساختار اتم های تشکیل دهنده دانه بندی فولاد است. که در صورت بزرگنمایی توسط میکروسکوپ. می توان این ساختار را در یک مقطع صیقل داده شده از ماده مشاهده کرد. بسته به ترکیب شیمیایی دقیق، میکروساختار فولاد، ممکن است. از فازهای پایدار آستنیت یا فریت، ترکیب دوتایی از این دو فاز، فاز مارتنزیتی، ساختارهای رسوب سختی، تشکیل شده باشد.

ارتباط بین گروه های مختلف در شکل 1 نشان داده شده است. مقایسه کامل خواص هر کدام از این گروه ها در جدول 1 آورده شده است.

این گروه دارای حداقل 16 درصد کروم و 6 درصد نیکل. (گرید پایه 304 که به عنوان 18/8 شناخته می شود) است. و در دسته آلیاژهای عالی یا آستنیت های عالی .(نظیر 904L و گریدهای حاوی 6 درصد مولیبدن) طبقه بندی می شوند.

عناصر دیگری نظیر مولیبدن، تیتانیوم یا مس، می تواند به منظور اصلاح یا بهبود خواص، به آنها اضافه شود. و آنها را برای بسیاری از کاربردهای حساس. مانند کارکرد در دماهای بالا و همچنین مقاومت در برابر خوردگی مناسب سازد. این گروه از فولادها می توانند برای کاربردهای برودتی نیز مناسب باشند. زیرا وجود نیکل باعث میشود. فولاد آستنیتی در دماهای پایین خاصیت شکنندگی پیدا نکنند. در حالی که شکنندگی در دماهای پایین خاصیت سایر فولادها است.

ارتباط بین گریدهای مختلف آستنیت ها در شکل 2 نشان داده شده است.

این فولادها، گریدهای کروم دار (10/5 تا 18 درصد) ساده هستند. نظیر گرید 430 و 409، مقاومت متوسط در برابر خوردگی و خواص ساخت. و تولیدی ضعیف این دسته در گریدهای آلیاژی دیگر نظیر گریدهای 434 و 444. و گرید اختصاصی 3CR12 بهبود یافته است.

ارتباط بین گریدهای فریتی مختلف در شکل 3 نشان داده شده است.

گروه های مارتنزیتی استنلس استیل نیز بر مبنای افزودن کروم به عنوان عنصر آلیاژی اصلی هستند. اما محتویات کربن بیشتر و معمولاًً کروم کمتری (برای مثال 12 درصد در گریدهای 410 و 416 ). نسبت به انواع فریتی دارند. گرید 431 دارای 16 درصد کروم است. اما میکروساختار آن بر خلاف مقداری بالای کروم، کماکان مارتنزیتی است. زیرا این گرید حاوی 2 درصد نیکل نیز میباشد.

ارتباط بین گریدهای مختلف مارتنزیتی در شکل 4 نشان داده شده است.

Duplex Stainless Steels

فولادهایی با ساختار دوتایی، نظیر 2304 و 2205 (این شیوه نمایش نشان می دهد. ترکیب شامل 23 درصد کروم و 4 درصد نیکل و 22 درصد کروم و 5 درصد نیکل است. اما هر دو گرید حاوی عنصرهای آلیاژی دیگری نیز هستند.) دارای میکروساختاری هستند که در برگیرنده هر دو ساختار آستنیتی و فریتی می باشند. فولادهایی با ساختار دوتایی آستنیت – فریت دارای ویژگیهای هر کدام از ساختارها به تنهایی هستند. این مواد در برابر خوردگی ناشی از تنش مقاوم هستند. هرچند مقاومت آنها به اندازه های فولادهای فریتی نیست.

چقرمگی آنها از فولادهای فریتی بهتر است. اما نسبت به فولادهای آستنیتی نامرغوب تر است. و استحکام آنها از فولادهای آنیل شده آستنیتی تا دو برابر بهتر است. علاوه بر اینها، مقاومت خوردگی آنها نسبت هب 304 و 316 برابر یا بیشتر از آنها است. و بطور کلی مقاومت آنها به خوردگی موضعی بیشتر از 316 است. چقرمگی آنها در دماهای پایین تر از 50 – درجۀ سانتیگراد و بیشتر از 300+ درجه افت می کند. بنابراین تنها در این محدوده دمایی مورد استفاده قرار می گیرند. ارتباط بین گریدهای مختلف فولادهای دو ساختاری در شکل 5 نشان داده شده است.

Precipitation Hardening Stainless Steels

این دسته از فولادها حاوی نیکل و کروم هستند. که استحکام های کششی بسیار بالایی دارند. رایج ترین گرید در این گروه 4PH-17 است. همچنین تحت عنوان گرید 630 با ترکیب 17 درصد کروم. 4 درصد نیکل، 4 درصد مس و 0.3 درصد نیوبیوم، نیز شناخته می شوند. مزیت بزرگ این دسته از فولادها این است که می توانند تحت عملیات حرارتی محلول سازی قرار گیرند. در این شرایط فولاد قابلیت ماشین کاری شدن را دارد. به دنبال ماشین کاری، شکل دهی و غیره این دسته از فولادها می توانند در دمای پایین. تحت عملیات حرارتی پیرسختی قرار گرفته و سخت شوند. که این عملیات هیچ نوع اعوجاجی در ماده ایجاد نمی کند.

در بعضی از کباب پزها، از استنلس استیل 201 و 202 استفاده شده است. که اخیراً بسیار معروف شده اند. هرچند که شبیه 304 آستنیتی هستند. اما از لحاظ دوام و مقاومت خوردگی با 304 قابل مقایسه نیستند.

در این آلیاژها برای کاهش هزینه آلیاژهای آستنیتی، به جای نیکل از نیتروژن یا منگنز استفاده شده است. مشکل این آلیاژها منگنز یا نیتروژن نیست. بلکه مشکل اینجاست که هیچ کدام از عناصر یاد شده مقاومت خوردگی برابر با نیکل ندارند. بنابراین هرچند این آلیاژها خاصیت جذب توسط آهن ربا ندارند،(مغناطیسی نیستند). اما نمی توانند در مقابل 304 یا 443 ایستادگی کنند. استنلس 201 و 202، مقاومت به خوردگی بالایی مخصوصاً در دماهای بالا، ندارد. اما قیمت پایین، استفاده از آنها را رایج تر کرده است. اجازه ندهید که آهنربا شما را فریب دهد.

مشخصه های طیف وسیع فولادهای استنلس می تواند در مقایسه با فولادهای نرم کربنی رایج دیده شود. به طور کلی استنلس استیل دارای خواص زیر هستند.

• میزان کار سختی بالاتر
• چکش خواری بیشتر
• استحکام و سختی بالاتر
• مقاومت به خوردگی بالاتر
• چقرمگی برودتی بیشتر
• پاسخ مغناطیسی ضعیف تر (تنها فولادهای آستنیتی)
• مقاومت به خوردگی در صورت پرداخت سطح محصول باید حفظ شود.
• این خواص به طور خاص در مورد خانواده آستنیت ها صادق است. و در مورد سایر گریدها و گروه ها درجات متغیری دارد.

این خواص برای تقریباً تمام زمینه های کاربردی استنلس استیل لازم است. اما انتخاب روش های ساخت و تجهیزات را تحت تأثیر می گذارد.

جدول 1 (قسمت B).مقایسه خواص گروه های استنلس استیل

3- از طریق چقرمگی با چکش خواری در دماهای زیر صفر، اندازه گیری شده است. گریدهای آستنیتی چکش خواری خود را در دماهای پایین، حفظ می کنند.

استنلس استیل بسیار متنوع است و مؤسسه فولاد و آهن آمریکا (AISI)، ترکیب استاداردی برای فولادها در نظر گرفته است. که به سیستم سه رقمی کنونی منجر می شود. این کار را در حال حاضر SAE و ASTM انجام می دهند. که یک حرف به همراه 5 رقم، به گریدهای جدید اختصاص می دهند. مجموعه کامل این استنلس استیل های استاندارد در انجمن فولاد و آهن (ISS)، دستورالعمل تولیدات فولادی با استنلس استیل،هندبوک سیستم شماره گذاری استاندارد نیستند، اما توسط سایر مشخصات ملی یا بین المللی یا توسط مشخصاتی که برای محصولات و تولیدات خاص نظیر استاندارد مفتول های جوش کاری، پوشش داده می شوند.

فیتینگ استیل ضد زنگ رزوه ای فشار قوی، اتصالات لوله ای هستند. که دارای انواع مختلفی بوده و برای اهداف گوناگون کاربرد دارند. از جمله : زانویی ها/خم ها، سه راهی ها/ انشعاب ها، کاهنده ها/ افزاینده های سطح و …

لازم به ذکر است اتصالات فشار قوی استنلس استیل به غیر از مدل های رزوه شده. در مدل های ساکت ولدینگ نیز تولید می شود.

مدل های ساکت ولیدنگ کاملاً مشابه مدل های رزوه ای هستند. با این تفاوت که در آنها رزوه (دندانه) وجود ندارد و تماماً صاف و یکدست می باشند.