تعریف و بررسی اجمالی فولاد ضدزنگ
فولاد ضد زنگ یا فولاد زنگ نزن که با نام Inox Steel نیز شناخته می شود، آلیاژی ترکیبی از آهن و حداقل 10.5 درصد کروم است. این آلیاژ یک لایه نازک اکسیدی روی سطح فولاد ایجاد می کند که به عنوان لایه غیرفعال شناخته می شود. دلیل استفاه از این آلیاژ، جلوگیری از خوردگی سطح فولاد است، چراکه با افزایش مقدار کروم می توان مقاومت بیشتری در برابر خوردگی به دست آورد.
مقاومت بالای این نوع فلز در برابر خوردگی یا زنگ زدگی به دلیل ترکیبات کروم آن است که معمولاً بین 12 تا 20 درصد است. هم چنین این لایه دارای ترکیبات دیگر مانند مقادیر مختلف کربن، سیلیکون و منگنز است. عناصر دیگری مانند نیکل و مولیبدن ممکن است برای انتقال سایر خواص مفید مانند قابلیت شکل گیری و افزایش مقاومت در برابر خوردگی به این ترکیب اضافه شوند. بنابراین، ترکیبات مختلفی از فولاد ضد زنگ با مقادیر مختلف کروم و مولیبدن و متناسب با محیط زیست وجود دارد.
مقاومت فولادهای ضد زنگ در برابر خوردگی، این نوع از فولادها را به عنوان یک ماده ایده آل برای بسیاری از کاربردها، مخصوصا جاهایی که مقاومت در برابر خوردگی لازم باشد، معرفی کرده است.
بخوانید: همه چیز درباره ی فولاد ضد زنگ (قسمت دوم)
مواد خام تشکیل دهنده فولاد ضد زنگ
فولادهای ضد زنگ از بعضی از عناصر اساسی ساخته شده اند: مانند سنگ آهن، کروم، سیلیکون، نیکل، کربن، ازت و منگنز.
خصوصیات آلیاژ نهایی با تغییر مقدار این عناصر تنظیم می شود. به عنوان مثال، از بین بردن نیتروژن در آلیاژ به بهبود خصوصیات کششی مانند انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی کمک می کند. این خصوصیات باعث می شود که فولادهای ضد زنگ بسیار پرکاربرد باشند.
انواع فولاد ضد زنگ
طبقه بندی اصلی فولادهای ضد زنگ عبارتند از:
1) فولاد ضدزنگ آستنیتیک (سری های 200 و300)
2) فولادضدزنگ فریتیک (سری400)
3) فولادضدزنگ مارتنزیت (سری400 و 500)
4) فولاد ضدزنگ آلیاژکاری شده (PH)
5) فولادهای ضدزنگ دوآلیاژی
در ادامه به معرفی هر یک از این فولادها می پردازیم.
فولاد ضدزنگ آستنیتیک (سری های 200 و300)
فولادهای ضدزنگ آستنییتی، رایج ترین نوع فولادهای ضد زنگ هستند. این فولادها، حاوی حداقل 16 درصد کروم بوده که آن را به بهترین فولاد جهت مقاومت در برابر خوردگی تبدیل می کند. این نوع فولادها دارای یک ساختار آستنیتی هستند. این ساختارها از افزودن نیکل، منگنز و نیتروژن حاصل می شود و نمی توانند با استفاده از گرما سخت شوند چرا که در همه دماها دارای ساختار مشابه هستند. علاوه بر این، ساختار آستنیتی آنها قابلیت شکل گیری و جوش پذیری عالی را دارد.
فولادهای ضد زنگ آستنیتیک را می توان به دو زیر گروه، تقسیم کرد: سری 200 و سری 300
سری 200، آلیاژهای نیکل،کروم و منگنز هستند که حداکثر استفاده از منگنز و نیتروژن را برای به حداقل رساندن میزان استفاده از نیکل، انجام می دهند. سری 200، پنجاه درصد مقاومت بالاتری نسبت به فولاد ضد زنگ سری 300 به دلیل افزودن نیتروژن دارد.
به عنوان مثال؛ نوع 201 در دماهای سرد سخت می شود. نوع 202 یک فولاد ضد زنگ با هدف استفاده کلی است که با کاهش مقدار نیکل و افزایش منگنز، میزان مقاومت به خوردگی کاهش می یابد.
سری 300، آلیاژهای نیکل کروم هستند و به طور انحصاری با آلیاژ نیکل به ساختار کامل می رسند. این سری پرکاربردترین سری و بزرگترین گروه است.
بهترین سری شناخته شده سری 304 است که به دلیل داشتن ترکیب 18 درصد کروم و 8/10 درصد نیکل شناخته شده است. این سری با افزودن 2 درصد مولیبدن مقاومت بیشتری در برابر اسیدها و خوردگی موضعی ناشی از یونهای کلرید پیدا می کند.
فولاد ضدزنگ فریتیک (سری400)
این گروه از فولادهای ضد زنگ دارای 10.5 تا 27 درصد کروم و مقدار خیلی کم از نیکل هستند که وجود نیکل مقاومت آنها در برابر خوردگی را کاهش می دهد. این نوع از فولادها برای استفاده در مکانهایی با درجه حرارت بالا مناسب هستند. هم چنین مقاومت بیشتری در برابر فشاردارند.
در ضمن فولادهای ضد زنگ فریتیک، مغناطیسی بوده و عیار آنها بالا می باشد.
فولاد ضدزنگ مارتنزیت (سری400 و 500)
این گروه از فولادهای ضدزنگ بالاترین سختی را دارند. هم چنین مغناطیسی بوده و با ترکیبی از سردکاری و عملیات حرارتی می توان آنها را تولیدکرد.
آلیاژهای مارتنزیتی حاوی 12 تا 14 درصد کروم، 0.2 تا 1 درصد مولیبدن هستند و نسبت به آلیاژهای آستنیتی یا فریتیک مقاومت به خوردگی کمتری دارند. اما در اثر عملیات حرارتی کمی شکننده می شوند.
فولاد ضدزنگ آلیاژکاری شده (PH)
فولاد ضدزنگ آلیاژکاری شده از ترکیب حدود 17 درصد کروم و 4 درصد نیکل تشکیل شده است. عملیات حرارتی، این گروه از فولادهای ضد زنگ را به سطحی بالاتر از آلیاژهای مارتنزیت می رساند. این گروه از فولادها با افزوده شدن عناصری مانند مس، نیوبیوم و آلومینیوم می توانند مقاومت بسیار بالایی را ایجاد کنند.
فولادهای ضدزنگ دوآلیاژی
این گروه از فولادهای ضدزنگ دارای ترکیبی 50 درصدی از آستنیت هستند. این نوع فولادها در برابر ترک خوردگی و در برابر فشار مقاوم هستند. علاوه بر این، همانطور که از نامشان پیداست، ترکیبی از دو نوع آلیاژ اصلی هستند. ترکیبی از آلیاژهای 19 تا 28 درصدی کروم، 0 تا 5 درصدی مولیبدن و 5 تا 7 درصدی نیکل که منجر به یک ساختار ترکیبی آستنیتی و فریتیک می شود.
