خلاصه اجرایی
فولادهای ضد زنگ آلیاژهای مبتنی بر آهن هستند که با توانایی آنها در تشکیل و حفظ یک نازک تعریف می شوند, اکسید کروم خود ترمیم شونده (cr₂o₃) فیلم منفعل.
این فیلم غیرفعال - زمانی ایجاد میشود که محتوای کروم تقریباً به آن برسد ≥10.5 درصد وزنی - پایه مقاومت در برابر خوردگی آنها است و فولاد ضد زنگ را از فولادهای کربنی ساده متمایز می کند.
با تنظیم آلیاژ (Cr, در, مو, ن, از, NB, و غیره) و ریزساختار (آستنیتی, فریتی, مارتنزیتی, دوبلکس, بارش بار), مهندسان پالت گسترده ای از ترکیبات عملکرد خوردگی را به دست می آورند, قدرت, سختی, قابلیت ساخت و ظاهر.
1. فولاد ضد زنگ چیست؟?
تعریف. فولاد ضد زنگ آلیاژی بر پایه آهن است که حاوی کروم کافی است (اسمی ≥10.5 درصد وزنی) برای تشکیل یک پیوسته, کروم اکسید محافظ (cr₂o₃) لایه غیرفعال در محیط های اکسیژن دار.
آن فیلم منفعل نازک است (مقیاس نانومتر), در صورت وجود اکسیژن، خود ترمیم می شود, و پایه اساسی برای مقاومت در برابر خوردگی مواد است.

عناصر آلیاژی هسته و عملکرد آنها
- کروم (Cr, 10.5%-30 ٪): حیاتی ترین عنصر. در غلظت های کافی, کروم با اکسیژن واکنش می دهد و یک ماده متراکم تشکیل می دهد, فیلم منفعل چسبنده Cr2O3 (2ضخامت 5 نانومتر) که مانع از حمله رسانه های خورنده به ماتریکس آهن می شود.
محتوای کروم بیشتر مقاومت به خوردگی عمومی را افزایش می دهد، اما اگر با عناصر دیگر متعادل نشود، شکنندگی را افزایش می دهد. - نیکل (در, 2%–22 ٪): فاز آستنیتی را تثبیت می کند (مکعب وسط صورت, FCC) در دمای اتاق, بهبود شکل پذیری, سختی, و جوش پذیری.
نیکل همچنین مقاومت در برابر خوردگی تنشی را افزایش می دهد (SCC) در محیط های کلرید و چقرمگی در دمای پایین (از شکستگی شکننده زیر 0 درجه جلوگیری می کند). - مولیبدن (مو, 0.5%-6 ٪): به طور قابل توجهی مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و شکافی را بهبود می بخشد (به خصوص در محیط های غنی از کلرید) با افزایش پایداری فیلم غیرفعال.
مو اکسید مولیبدن را تشکیل می دهد (MoO3) برای ترمیم آسیب های محلی فیلم, آن را برای کاربردهای دریایی و شیمیایی ضروری می کند. - تیتانیوم (از) و نیوبیم (NB, 0.1%-0.8٪): تثبیت کننده های کاربید. آنها ترجیحا با کربن ترکیب می شوند (سی) برای تشکیل TiC یا NbC,
جلوگیری از تشکیل Cr23C6 در مرزهای دانه در طول جوشکاری یا سرویس در دمای بالا - این امر از "تهی شدن کروم" و متعاقب آن خوردگی بین دانه ای جلوگیری می کند. (igc). - منگنز (منگنز, 1%–15 ٪): یک جایگزین مقرون به صرفه برای نیکل برای تثبیت آستنیت (به عنوان مثال, 200-سری فولاد ضد زنگ).
منگنز استحکام را بهبود می بخشد اما ممکن است مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی را در مقایسه با نمرات نیکل کاهش دهد. - کربن (سی, 0.01%–1.2 ٪): بر سختی و استحکام تاثیر می گذارد. محتوای C کم (≤0.03٪, درجه L) تشکیل کاربید و خطر IGC را به حداقل می رساند; محتوای C بالا (≥0.1٪, نمرات مارتنزیتی) سختی پذیری را از طریق عملیات حرارتی افزایش می دهد.
طبقه بندی ریزساختاری و ویژگی های کلیدی
فولاد ضد زنگ آستنیتی (300-سری, 200-سری)
- ترکیب: High Cr (16%-26٪), در (2%–22 ٪) یا منگنز, کم (≤0.12٪). نمرات معمولی: 304 (18CR-8NI), 316 (18cr-10ni-2mo), 201 (17Cr-5Ni-6Mn).
- ریزساختار: کاملا آستنیتی (FCC) در دمای اتاق, غیر مغناطیسی (به جز بعد از کار سرد).
- صفت اصلی: انعطاف پذیری عالی, سختی (حتی در دماهای برودتی تا -270 درجه سانتیگراد), و جوش پذیری; مقاومت در برابر خوردگی متعادل.
فولاد ضد زنگ فریتی (400-سری)
- ترکیب: High Cr (10.5%-27 ٪), کم (≤0.12٪), بدون یا حداقل Ni. نمرات معمولی: 430 (17Cr), 446 (26Cr).
- ریزساختار: فریتیک (مکعب بدنه محور, BCC) در تمام دماها, مغناطیسی.
- صفت اصلی: مقرون به صرفه, مقاومت در برابر خوردگی عمومی خوب, و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا (تا 800 ℃); شکل پذیری و جوش پذیری محدود.
فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (400-سری, 500-سری)
- ترکیب: متوسط کر (11%–17 ٪), C بالا (0.1%–1.2 ٪), نیکل کم. نمرات معمولی: 410 (12Cr-0.15سی), 420 (13Cr-0.2سی), 440سی (17Cr-1.0C).
- ریزساختار: مارتنزیتی (چهارضلعی بدن محور, BCT) بعد از فرونشست و خستگی; مغناطیسی.
- صفت اصلی: سختی بالا و مقاومت در برابر سایش (HRC 50-60 پس از عملیات حرارتی); مقاومت در برابر خوردگی متوسط.
فولاد ضد زنگ دوبلکس (2205, 2507)
- ترکیب: فازهای آستنیتی-فریتی متعادل (50%هر کدام 10% ±), کروم بالا (21%-27 ٪), در (4%-7٪), مو (2%-4 ٪), ن (0.1%-0.3 ٪). نمرات معمولی: 2205 (22Cr-5Ni-3Mo), 2507 (25Cr-7Ni-4Mo).
- ریزساختار: دو فاز (FCC + BCC), مغناطیسی.
- صفت اصلی: قدرت برتر (دو برابر گریدهای آستنیتی) و مقاومت در برابر SCC, سوراخ کردن, و خوردگی شکاف; مناسب برای محیط های سخت دریایی و شیمیایی.
بارش-سخت شدن (PH) فولاد ضد زنگ (17-4PH, 17-7PH)
- ترکیب: Cr (15%–17 ٪), در (4%-7٪), مس (2%-5 ٪), NB (0.2%-0.4٪). درجه معمولی: 17-4PH (17Cr-4Ni-4Cu-Nb).
- ریزساختار: پایه مارتنزیتی یا آستنیتی با رسوبات (فازهای غنی از مس, NbC) پس از درمان پیری.
- صفت اصلی: قدرت فوق العاده بلند (استحکام کششی >1000 MPa) و مقاومت در برابر خوردگی خوب; مورد استفاده در هوافضا و کاربردهای پزشکی با بار بالا.
2. عملکرد اصلی: مقاومت در برابر خوردگی
مقاومت در برابر خوردگی ویژگی تعیین کننده فولاد ضد زنگ است, ریشه در پایداری فیلم غیرفعال و هم افزایی عناصر آلیاژی دارد. گریدهای مختلف مقاومت مشخصی را در برابر مکانیسم های خوردگی خاص نشان می دهند.
مکانیسم فیلم غیرفعال و مقاومت در برابر خوردگی عمومی
فیلم غیرفعال Cr2O3 به طور خود به خود در محیط های حاوی اکسیژن تشکیل می شود. (هوا, آب) و در صورت آسیب، خود ترمیم می شود (به عنوان مثال, خراش), کروم در ماتریس به سرعت برای ترمیم فیلم دوباره اکسید می شود.
خوردگی عمومی (اکسیداسیون یکنواخت) تنها زمانی رخ می دهد که فیلم از بین برود, مانند اسیدهای احیا کننده قوی (اسید هیدروکلریک) یا اتمسفرهای کاهنده دمای بالا.
- نمرات آستنیتی (304, 316): در برابر خوردگی عمومی در اتمسفر مقاومت کنید, آب شیرین, و محیط های شیمیایی ملایم. 316 بهتر عمل کردن 304 در محیط های غنی از کلرید به دلیل افزودن مو.
- نمرات فریتیک (430): مقاومت در برابر خوردگی عمومی خوب در هوا و محلول های خنثی اما مستعد ایجاد حفره در محیط های با کلرید بالا.
- نمرات دوبلکس (2205): مقاومت در برابر خوردگی عمومی استثنایی, ترکیب توانایی تشکیل فیلم Cr با مقاومت حفره ای Mo.
انواع خوردگی خاص و سازگاری درجه
خوردگی حفره و شکاف
خوردگی حفره ای زمانی رخ می دهد که یون های کلرید (کلوچه) به عیوب موضعی در فیلم غیرفعال نفوذ کند, تشکیل کوچک, چاله های خوردگی عمیق.
خوردگی شکاف مشابه است اما در شکاف های باریک موضعی است (به عنوان مثال, درزهای جوش, رابط های اتصال دهنده) جایی که کاهش اکسیژن باعث تسریع خوردگی می شود.
- عناصر کلیدی تأثیرگذار: Mo و N به طور قابل توجهی مقاومت را بهبود می بخشند - هر کدام 1% افزودن مو دمای بحرانی حفرهای را کاهش میدهد (CPT) تا ~ 10 درجه سانتیگراد.
316 (CPT ≈ 40 ℃) بهتر عمل کردن 304 (CPT ≈ 10 ℃); 2507 فولاد دوبلکس (CPT ≈ 60 ℃) برای کاربردهای آب دریا ایده آل است. - اقدامات پیشگیرانه: از نمرات Mo-bearing استفاده کنید, اجتناب از طرح های شکاف, و درمان های غیرفعال سازی را انجام دهید (غوطه وری در اسید نیتریک) برای افزایش یکپارچگی فیلم.
خوردگی بین دانه ای (igc)
IGC از کاهش کروم در مرزهای دانه ناشی می شود: در حین جوشکاری یا سرویس در دمای بالا (450-850 ℃), کربن با کروم ترکیب می شود و Cr23C6 را تشکیل می دهد, ترک یک منطقه خالی از Cr (Cr < 10.5%) که انفعال را از دست می دهد.
- نمرات مقاوم: درجه L (304L, 316L, C ≤ 0.03%), نمرات تثبیت شده (321 با Ti, 347 با Nb), و نمرات دوبلکس (کم + تثبیت N).
- کاهش: عملیات حرارتی پس از جوشکاری (بازپخت محلول در دمای 1050-1150 درجه سانتیگراد) برای حل کردن Cr23C6 و توزیع مجدد کروم.
ترک خوردگی ناشی از استرس (SCC)
SCC تحت اثر ترکیبی تنش کششی و محیط های خورنده رخ می دهد (به عنوان مثال, کلرید, محلول های سوزاننده), منجر به شکستگی شکننده ناگهانی می شود.
نمرات آستنیتی (304, 316) در محیط های گرم کلرید به SCC حساس هستند (>60℃), در حالی که گریدهای فریتی و دوبلکس مقاومت بالاتری از خود نشان می دهند.
- نمرات مقاوم: 2205 فولاد دوبلکس, 430 فولاد فریتی, و نمرات PH (17-4PH).
- کاهش: تنش کششی را کاهش دهید (بازپرداخت تسکین استرس), از محیط های کم کلر استفاده کنید, یا نمرات دوبلکس را انتخاب کنید.
مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و اکسیداسیون
مقاومت اکسیداسیون با کروم و سی بهبود می یابد; فریت های کروم بالا (به عنوان مثال, 446 با ≈25-26٪ کروم) مقاومت در برابر اکسیداسیون تا 800 درجه سانتیگراد. آستنیتیکس مانند 310S (≈25٪ کر, 20% در) برای مقاومت در برابر اکسیداسیون تا 1 ~ استفاده می شود 000 درجه سانتی گراد.
برای استحکام مداوم در دمای بالا یا اتمسفرهای کربن دار, آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت یا سوپرآلیاژهای پایه Ni را انتخاب کنید.
3. خواص مکانیکی
خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ به طور گسترده ای بر اساس ریزساختار و عملیات حرارتی متفاوت است, امکان سفارشی سازی برای تحمل بار, مقاوم در برابر سایش, یا کاربردهای برودتی.
عکس فوری مکانیکی (معمولی, دامنه):
| خانواده / درجه معمولی | 0.2% اثبات (MPa) | UTS (MPa) | ازدیاد طول (%) | سختی معمولی |
| 304 (آنیل شده) | 190–240 | 500-700 | 40-60 | HB ~ 120-200 |
| 316 (آنیل شده) | 200–260 | 500-700 | 40-55 | HB ~ 120-200 |
| 430 (فریتی) | 200–260 | 400-600 | 20–30 | HB ~ 130-220 |
| 410 (خاموش شد & دلپذیر) | 400- 900 | 600–1000 | 8-20 | متغیر HRC (می تواند برسد >40) |
| 2205 دوبلکس (راه حل) | 450-520 | 620–850 | 20-35 | HB ~ 220-300 |
| 17-4PH (سالخورده) | 700–1100 | 800–1350 | 5–15 | HB/HRC به سن بستگی دارد (استحکام بسیار بالا) |
شکل پذیری و چقرمگی
- نمرات آستنیتی: انعطاف پذیری عالی (کشیدگی در شکست 40٪ - 60٪) و سختی (چقرمگی ضربه بریدگی Akv > 100 j در دمای اتاق).
آنها چقرمگی را در دماهای برودتی حفظ می کنند (به عنوان مثال, 304L Akv > 50 J در -200 درجه سانتیگراد), مناسب برای ذخیره سازی LNG و مخازن برودتی. - نمرات فریتیک: شکل پذیری متوسط (ازدیاد طول 20 تا 30 درصد) اما چقرمگی ضعیف در دمای پایین (دمای انتقال شکننده ~ 0 ℃), محدودیت استفاده در محیط های سرد.
- نمرات مارتنزیتی: انعطاف پذیری کم (ازدیاد طول 10 تا 15 درصد) و سختی در حالت خاموش; تلطیف باعث بهبود چقرمگی می شود (Akv 30–50 J) اما سختی را کاهش می دهد.
- نمرات دوبلکس: شکل پذیری متعادل (ازدیاد طول 25 تا 35 درصد) و سختی (آب > 80 j در دمای اتاق), با عملکرد خوب در دمای پایین (دمای انتقال شکننده < -40℃).
مقاومت در برابر خستگی
مقاومت در برابر خستگی برای قطعات تحت بارهای چرخه ای حیاتی است (به عنوان مثال, شفت ها, چشمه ها).
نمرات آستنیتی (304, 316) قدرت خستگی متوسطی دارند (200– 250 مگاپاسکال, 40% از استحکام کششی) در ایالت آنیل; کار سرد استحکام خستگی را به 300-350 مگاپاسکال افزایش می دهد اما حساسیت به عیوب سطحی را افزایش می دهد..
نمرات دوبلکس (2205) قدرت خستگی بالاتری را نشان می دهند (300– 380 مگاپاسکال) به دلیل ساختار دو فازی آنها, در حالی که نمرات PH (17-4PH) پس از پیری به 400-500 مگاپاسکال برسد.
درمان های سطحی (گلوله پینینگ, منفعل شدن) با کاهش غلظت استرس و بهبود پایداری فیلم، عمر خستگی را بیشتر می کند.
4. خواص حرارتی و الکتریکی
خواص حرارتی
- هدایت حرارتی (20 درجه سانتی گراد): 304 ± 16 w · m⁻⁻ · k⁻⁻; 316 ± 15 w · m⁻⁻ · k⁻⁻; 430 ≈ 25-28 W·m-1·K-1. فولادهای ضد زنگ گرما را بسیار کمتر از فولاد کربنی یا آلومینیوم هدایت می کنند.
- ضریب انبساط حرارتی (20-100 درجه سانتیگراد): آستنیتیکس ≈ 16-17 × 10-6 K-1; فریت ها ≈ 10-12 × 10-6 K-1; دوبلکس ≈ 13-14 × 10-6 K-1.
CTE بالاتر آستنیتیکس منجر به حرکات حرارتی بزرگتر و خطرات اعوجاج جوشکاری بیشتر می شود.. - استحکام در دمای بالا: آستنیتی ها در دماهای متوسط استحکام خود را حفظ می کنند; نمرات تخصصی (310اس, فریت های مقاوم در برابر حرارت) افزایش حداکثر دمای استفاده. برای کاربردهای خزش مداوم, فولادهای مقاوم در برابر خزش یا آلیاژهای مبتنی بر نیکل را انتخاب کنید.
خواص الکتریکی
فولاد ضد زنگ یک رسانای الکتریکی متوسط است, با مقاومت بالاتر از مس و آلومینیوم اما کمتر از مواد غیر فلزی.
نمرات آستنیتی (304: 72 × 10⁻8 Ω·m) مقاومت بالاتری نسبت به گریدهای فریتی دارند (430: 60 × 10⁻8 Ω·m) به دلیل افزودن عناصر آلیاژی.
هدایت الکتریکی آن برای هادی های با راندمان بالا مناسب نیست (مس/آلومینیوم غالب است) اما برای میله های زمین کافی است, محفظه های الکتریکی, و اجزای جریان کم که در آن مقاومت مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی در اولویت قرار دارند.
5. عملکرد پردازش
قابلیت پردازش فولاد ضد زنگ (جوشکاری, تشکیل, ماشینکاری) برای تولید صنعتی حیاتی است, با تفاوت های قابل توجه در بین نمرات.

عملکرد جوشکاری
جوش پذیری به ریزساختار بستگی دارد, محتوای کربن, و عناصر آلیاژی:
- نمرات آستنیتی (304, 316): جوش پذیری عالی از طریق جوش قوس الکتریکی, جوش گازی, و جوش لیزری.
نمرات C پایین (304L, 316L) و نمرات تثبیت شده است (321, 347) اجتناب از IGC; غیرفعال شدن پس از جوش مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد. - نمرات فریتیک (430): جوش پذیری ضعیف به دلیل درشت شدن دانه و شکنندگی در ناحیه متاثر از گرما (HAZ). جوشکاری به ورودی حرارت کم و پیش گرمایش نیاز دارد (100-200 ℃) برای کاهش ترک خوردگی HAZ.
- نمرات مارتنزیتی (410): جوش پذیری متوسط. محتوای بالای C باعث سخت شدن و ترک خوردن HAZ می شود; پیش گرم (200-300 ℃) و تمپر پس از جوش (600-700 ℃) اجباری هستند.
- نمرات دوبلکس (2205): جوش پذیری خوب است اما نیاز به کنترل حرارتی دقیق دارد (دمای بین گذر < 250℃) برای حفظ تعادل فاز (50% آستنیت/فریت). آنیل محلول پس از جوش (1050-1100℃) مقاومت در برابر خوردگی را بازیابی می کند.
شکل گیری عملکرد
شکل پذیری با شکل پذیری و سرعت سخت شدن کار مرتبط است:
- نمرات آستنیتی: شکل پذیری عالی به دلیل شکل پذیری بالا و میزان سختی کاری کم.
آنها می توانند عمیق کشیده شوند, مهر شده, خم شده, و به اشکال پیچیده در می آیند (به عنوان مثال, 304 برای قوطی های غذا, تابلوهای معماری). - نمرات فریتیک: شکل پذیری متوسط اما در هنگام شکل دهی سرد به دلیل شکل پذیری کم مستعد ترک خوردن است; گرم شدن (200-300 ℃) کارایی را بهبود می بخشد.
- نمرات مارتنزیتی: شکل پذیری سرد ضعیف (شکل پذیری کم); شکل دهی به طور معمول در حالت آنیل انجام می شود, به دنبال آن خاموش کردن و معتدل کردن.
- نمرات دوبلکس: شکل پذیری خوب (شبیه 304) اما به دلیل استحکام بیشتر به نیروی شکل دهی بالاتری نیاز دارد.
عملکرد ماشینکاری
ماشین کاری تحت تأثیر سختی است, سختی, و تشکیل تراشه:
- نمرات آستنیتی: ماشینکاری ضعیف به دلیل چقرمگی بالا, سخت سازی کار, و چسبندگی تراشه به ابزارهای برش. ماشینکاری به ابزارهای تیز نیاز دارد, نرخ خوراک پایین, و برش مایعات برای کاهش سایش.
- نمرات فریتیک: ماشینکاری متوسط, بهتر از گریدهای آستنیتی اما بدتر از فولاد کربنی.
- نمرات مارتنزیتی: ماشینکاری خوب در حالت آنیل (HB 180–220); سخت شدن سختی را افزایش می دهد, نیاز به ابزار کاربید سیمانی.
- نمرات PH: ماشینکاری متوسط در حالت آنیل شده با محلول; افزایش سن باعث سفت شدن مواد می شود, غیرعملی ساختن ماشینکاری پس از پیری.
6. ویژگی های عملکردی و کاربردهای ویژه
فراتر از عملکرد اصلی, خواص عملکردی فولاد ضد زنگ (زیست سازگاری, پرداخت سطح, خصوصیات مغناطیسی) دامنه کاربرد آن را گسترش دهد.
زیست سازگاری
نمرات آستنیتی (316L, 316LVM) و نمرات PH (17-4PH) زیست سازگار هستند - غیر سمی هستند, غیر تحریک کننده, و در برابر مایعات بدن مقاوم است (خون, بافت).
316LVM (کربن کم, خلاء ذوب شده) برای ایمپلنت های جراحی استفاده می شود (صفحات استخوانی, پیچ ها, استنت) به دلیل خلوص بالا و مقاومت در برابر خوردگی در محیط های فیزیولوژیکی.
اصلاحات سطحی (جلا دادن, حکاکی الکتروشیمیایی) با کاهش چسبندگی باکتری ها، زیست سازگاری را بیشتر افزایش می دهد.
ویژگی های سطح و زیبایی شناسی
سطح فولاد ضد زنگ را می توان برای زیبایی و عملکرد طراحی کرد:
- پرداخت های مکانیکی: 2ب, شماره 4 (برس خورده), BA (روشن آنیل شده), آینه. برای زیبایی و تمیزی مورد نظر، پرداخت را انتخاب کنید.
- الکترو پولیش: صافی سطح و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد; معمولا در تجهیزات پزشکی/غذایی استفاده می شود.
- غیرفعال سازی شیمیایی: درمان با اسید نیتریک یا سیتریک آهن آزاد را حذف کرده و لایه غیرفعال را تقویت می کند, بهبود مقاومت در برابر خوردگی برای کاربردهای غذایی و پزشکی.
- رنگ آمیزی & پوشش ها: پوششهای PVD یا آلی میتوانند رنگ یا محافظت بیشتری را اضافه کنند; چسبندگی نیاز به آماده سازی سطح مناسب دارد.
خواص مغناطیسی
مغناطیس توسط ریزساختار تعیین می شود:
- نمرات آستنیتی: غیر مغناطیسی در حالت آنیل; کار سرد باعث مغناطیس ضعیف می شود (به دلیل تبدیل مارتنزیتی) اما بر مقاومت خوردگی تأثیر نمی گذارد.
- فریتیک, مارتنزیتی, و نمرات دوبلکس: مغناطیسی, مناسب برای کاربردهایی که نیاز به واکنش مغناطیسی دارند (به عنوان مثال, جداکننده های مغناطیسی, اجزای حسگر).
7. برنامه های معمولی توسط خانواده

- آستنیتی (304/316): فرآوری مواد غذایی, روکش معماری, گیاه شیمیایی, گودال.
- فریتیک (430/446): تزئینات تزئینی, اگزوزهای خودرو (446 با دمای بالا), لوازم خانگی.
- مارتنزیتی (410/420/440سی): کارد و چنگال, دریچه ها, شفت ها, پوشیدن قطعات.
- دوبلکس (2205/2507): روغن & گاز (سرویس ترش), سیستم های آب دریا, تجهیزات فرآیند شیمیایی.
- PH (17-4PH): محرک های هوافضا, بست های با استحکام بالا, کاربردهایی که به استحکام بالا با مقاومت خوردگی متوسط نیاز دارند.
8. مقایسه با مواد رقیب
انتخاب مواد نیاز به تعادل دارد عملکرد مکانیکی, مقاومت در برابر خوردگی, وزن, رفتار حرارتی, خصوصیات ساختگی, و هزینه چرخه عمر.
مقایسه زیر بر فولاد ضد زنگ در مقابل رایج ترین جایگزین های فلزی در نظر گرفته شده در عمل مهندسی تمرکز دارد.
| اموال / مشخصه | فولاد ضد زنگ (304 / 316, آنیل شده) | فولاد کربن (خفیف / ساختاری) | آلیاژ آلومینیوم (6061-T6) | آلیاژ تیتانیوم (Ti-6Al-4V) |
| تراکم (g·cm³) | ≈ 7.7-8.0 | ± 7.85 | ± 2.70 | ± 4.43 |
| مدول یانگ (GPa) | ~ 190-210 | ~ 200 | ~69 | 110 پوند |
| هدایت حرارتی (w · m⁻⁻ · k⁻⁻) | ~ 15-25 | ~45-60 | 150-170 پوند | ~ 6-8 |
| استحکام کششی معمولی, UTS (MPa) | 500-700 پوند | ~ 350-600 | ~ 310-350 | ~ 880-950 |
| قدرت تسلیم معمولی, RP0.2 (MPa) | 200-250 | ~ 200-450 | ~ 270-300 | ~800-880 |
| ازدیاد طول (%) | ~40-60 | ~ 10-30 | 10-12 پوند | 10-15 پوند |
| مقاومت در برابر خوردگی عمومی | عالی; گریدهای آلیاژی مو به خوبی در برابر کلریدها مقاومت می کنند | فقیر بدون محافظت | در بسیاری از فضاها خوب است; حساس به اثرات گالوانیکی | عالی (به خصوص دریایی و زیست پزشکی) |
| حداکثر. دمای سرویس مداوم عملی | ~ 300-400 درجه سانتیگراد (بالاتر برای نمرات خاص) | ~400-500 درجه سانتیگراد | ~150-200 درجه سانتیگراد | ~400-600 درجه سانتیگراد |
قابلیت جوشکاری / شکل پذیری |
خوب (آستنیتیکس عالی; دوبلکس نیاز به کنترل دارد) | عالی | خوب; کنترل حرارت مورد نیاز | متوسط; رویه های تخصصی |
| ماشین کاری | متوسط (گرایش سخت شدن کار) | خوب | خوب | منصفانه (سایش ابزار, هدایت کم) |
| هزینه مواد نسبی (ضد زنگ = 1.0) | 1.0 | ~0.2-0.4 | ~1.0-1.5 | ~ 4-8 |
| قابلیت بازیافت | بالا | بالا | بالا | بالا |
| درایورهای استفاده معمولی | مقاومت در برابر خوردگی, بهداشت, دوام, زیبایی شناسی | هزینه کم, سفتی بالا | سبک وزن, هدایت حرارتی | قدرت به وزن, مقاومت در برابر خوردگی |
9. نتیجه گیری
فولادهای زنگ نزن از خانواده مواد همه کاره هستند که مقاومت در برابر خوردگی را ترکیب می کنند, عملکرد مکانیکی و انعطاف پذیری زیبایی شناختی.
استفاده موفقیت آمیز به تراز کردن درجه بستگی دارد, ریزساختار و پایان با محیط خدمات و فرآیند تولید.
از PREN و تست های خوردگی معتبر به عنوان ابزار غربالگری برای محیط های کلرید استفاده کنید; تاریخچه حرارت ساخت و شرایط سطح را کنترل کنید; نیاز به MTRها و صلاحیت خوردگی/مکانیکی ماده اول برای سیستمهای حیاتی.
زمانی که به درستی مشخص و پردازش شود, فولادهای زنگ نزن عمر طولانی و اقتصاد چرخه عمر رقابتی را ارائه می دهند.
سوالات متداول
است 316 همیشه بهتر از 304?
نه همیشه. 316محتوای Mo از نظر مادی مقاومت بهتری در حفره شدن در محیط های کلرید ایجاد می کند; اما برای کاربردهای داخلی بدون کلرید 304 معمولاً کافی و مقرون به صرفه تر است.
برای خدمات آب دریا چه مقدار PREN را باید هدف قرار دهم?
هدف PREN ≥ 35 برای قرار گرفتن در معرض متوسط آب دریا; برای آب گرم یا آب دریا PREN ≥ را در نظر بگیرید 40+ (دوبلکس یا سوپرآستنیتیک). همیشه با آزمایش سایت خاص اعتبار سنجی کنید.
چگونه پس از جوشکاری از خوردگی بین دانه ای جلوگیری کنم؟?
از کربن کم استفاده کنید (L) یا نمرات تثبیت شده, زمان را در محدوده حساسیت به حداقل برسانید, یا در صورت عملی، آنیل و ترشی محلول را انجام دهید.
چه زمانی به جای ضد زنگ آستنیتی دوبلکس را انتخاب کنید?
هنگامی که به استحکام بیشتر و مقاومت در برابر کلرید/حفره و SCC بهبود یافته با هزینه چرخه عمر کمتر از سوپرآستنیتیک ها - رایج در روغن نیاز دارید، دوبلکس را انتخاب کنید. & گاز, کاربردهای نمک زدایی و مبدل حرارتی.



