انواع فولاد ضد زنگ: یک راهنمای جامع

مقدمه

فولاد ضد زنگ ماده ای است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد که به دلیل خواص استثنایی خود مانند دوام شناخته شده است, قدرت, و مقاومت در برابر خوردگی.

در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد, از ساخت و ساز و خودرو گرفته تا تجهیزات پزشکی و لوازم آشپزخانه.

انتخاب نوع مناسب فولاد ضد زنگ عملکرد مطلوب و طول عمر را در کاربردهای مختلف تضمین می کند. این راهنما یک نمای کلی از انواع مختلف فولاد ضد زنگ ارائه می دهد, ویژگی های آنها, و کاربردهای مناسب.

1. فولاد ضد زنگ چیست؟?

فولاد ضد زنگ آلیاژی است که عمدتاً از آهن و حداقل ساخته شده است 10.5% کروم, به آن مقاومت در برابر خوردگی متمایز می دهد. افزودن کروم امکان تشکیل یک نازک را فراهم می کند, لایه اکسید محافظ روی سطح فولادی, جلوگیری از زنگ زدگی و اکسیداسیون.

عناصر دیگر مانند نیکل, مولیبدن, و منگنز نیز ممکن است برای افزایش خواص خاص مانند استحکام اضافه شود, شکل پذیری, و مقاومت در برابر حرارت و مواد شیمیایی.

خواص رایج فولاد ضد زنگ:

• ‌مقاومت در برابر خوردگی: عنصر کروم در فولاد ضد زنگ با اکسیژن واکنش می دهد و یک لایه کرومات سدیم متراکم تشکیل می دهد., که به طور موثر احتمال خوردگی را کاهش می دهد و باعث می شود فولاد ضد زنگ مقاومت خوبی در برابر خوردگی داشته باشد.
• ‌مقاومت در برابر حرارت: فولاد ضد زنگ می تواند خواص فیزیکی و مکانیکی عالی را در دماهای بالا حفظ کند, مقاومت حرارتی خوبی دارد, و می تواند خواص فیزیکی و شیمیایی خوبی را در محیط های دمایی مختلف حفظ کند.
• استحکام بالا: فولاد ضد زنگ استحکام بالایی دارد و می تواند فشار و کشش بیشتری را تحمل کند.
• ایمنی و بهداشت: فولاد ضد زنگ حاوی مواد رادیواکتیو نیست و هیچ آسیبی به بدن انسان وارد نمی کند. برای تجهیزات تولید مواد غذایی یا خطوط تولید و سایر دستگاه ها مناسب است.
• سطح زیبا: سطح فولاد ضد زنگ روشن است, آسان برای تمیز کردن, و هزینه نگهداری پایینی دارد.
• ‌ماشینکاری خوب: فولاد ضد زنگ را می توان به روش های مختلفی تشکیل و پردازش کرد, مانند جوشکاری, پردازش سرد, پردازش دقیق, و غیره.
• ‌قابلیت بازیافت: مواد فولادی ضد زنگ را می توان بازیافت کرد و تأثیر کمی بر محیط زیست دارد.
• ‌خاصیت ارتجاعی و پلاستیکی خوب: مواد فولادی ضد زنگ دارای خاصیت ارتجاعی و پلاستیسیته خوبی هستند و در معرض شکستگی نیستند.

این ویژگی ها باعث می شود که فولاد ضد زنگ به طور گسترده در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار گیرد, مانند ماشین آلات, هوانوردی, صنعت نظامی, صنایع شیمیایی, و غیره.

2. انواع فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ به پنج خانواده اصلی تقسیم می شود, هر کدام دارای ریزساختارها و ترکیبات شیمیایی منحصر به فردی هستند که خواص متمایزی را ایجاد می کنند. درک این طبقه بندی ها برای انتخاب مواد مناسب برای کاربردهای مختلف بسیار مهم است, از لوازم آشپزخانه گرفته تا قطعات هوافضا. در اینجا نگاهی عمیق به هر نوع وجود دارد:

1. فولاد ضد زنگ آستنیتی

ساختار:
فولاد زنگ نزن آستنیتی دارای مکعب وسط صورت است (FCC) ساختار کریستالی, که در دمای اتاق پایدار است. این ساختار آن را غیر مغناطیسی و بسیار انعطاف پذیر می کند.

ترکیب:
این فولادها معمولاً حاوی 16-26% کروم و 6-22% نیکل, با برخی از گریدها همچنین حاوی مولیبدن یا نیتروژن برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی. محتوای کربن کم (معمولا کمتر از 0.1%) از بارش کاربید جلوگیری می کند, که می تواند باعث خوردگی بین دانه ای شود.

خواص:
فولادهای زنگ نزن آستنیتی به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی شناخته شده اند, به ویژه در محیط های اسیدی و غنی از کلرید. شکل پذیری و جوش پذیری خوبی دارند, آنها را برای اشکال پیچیده و ساختارهای بزرگ مناسب می کند. با این حال, آنها را نمی توان با عملیات حرارتی سخت کرد; در عوض, آنها اغلب برای افزایش قدرت سرد کار می شوند.

نمرات مشترک:

• 304: همچنین به عنوان شناخته شده است 18/8 فولاد ضد زنگ, این گرید به دلیل تطبیق پذیری و مقاومت در برابر خوردگی عالی، پرکاربردترین گرید است.
• 316: حاوی مولیبدن است, که مقاومت بالایی در برابر خوردگی حفره ای و شکافی در محیط های دریایی و شیمیایی ایجاد می کند.
• 310: فولاد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا که در قطعات کوره و مبدل های حرارتی استفاده می شود.

برنامه های کاربردی:
فولادهای زنگ نزن آستنیتی در طیف وسیعی از محصولات یافت می شوند, از جمله سینک های آشپزخانه, تجهیزات پردازش مواد غذایی, مخازن شیمیایی, و نماهای معماری.

2. فولاد ضد زنگ فریتی

ساختار:
فولاد ضد زنگ فریتی دارای یک مکعب در مرکز بدن است (BCC) ساختار, مشابه فولاد کربنی, که آن را مغناطیسی و انعطاف پذیری کمتری نسبت به گریدهای آستنیتی می کند.

ترکیب:
به طور معمول حاوی 10.5-30% کروم و کربن بسیار کم (کمتر از 0.1%), این فولادها نیکل کمی دارند یا اصلاً ندارند, آنها را مقرون به صرفه تر از گونه های آستنیتی می کند.

خواص:
فولادهای زنگ نزن فریتی مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند و در برابر ترک خوردگی تنشی مقاوم هستند.. رسانایی حرارتی بهتری نسبت به گریدهای آستنیتی دارند اما برای جوشکاری و شکل دهی کمتر مناسب هستند.

نمرات مشترک:

• 430: به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری خوب، معمولاً در تزئینات خودرو و پانل های لوازم خانگی استفاده می شود.
• 409: حاوی مقدار کمتری کروم است, ارائه مقاومت در برابر خوردگی متوسط, اغلب در سیستم های اگزوز خودرو استفاده می شود.

برنامه های کاربردی:
فولاد ضد زنگ فریتی اغلب در کاربردهای خودرو استفاده می شود, تجهیزات صنعتی, و تزئینات تزئینی.

3. فولاد ضد زنگ مارتنزیتی

ساختار:
فولاد ضد زنگ مارتنزیتی دارای چهار ضلعی در مرکز بدن است (BCT) ساختار. مغناطیسی است و می توان آن را برای دستیابی به استحکام و سختی بالا تحت عملیات حرارتی قرار داد.

ترکیب:
این فولادها حاوی 12-18% کروم, 0.1-1.2% کربن, و نیکل کم است. محتوای کربن بالا اجازه می دهد تا آنها را سخت و خنثی کنند.

خواص:
فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی با استحکام بالا مشخص می شوند, سختی, و مقاومت در برابر خوردگی متوسط. آنها را می توان برای دستیابی به طیف وسیعی از خواص مکانیکی تحت عملیات حرارتی قرار داد، اما نسبت به سایر خانواده های فولاد ضد زنگ شکننده تر و کمتر در برابر خوردگی مقاوم هستند..

نمرات مشترک:

• 410: درجه همه منظوره که مقاومت خوبی در برابر خوردگی و استحکام مکانیکی بالا ارائه می دهد.
• 420: اغلب برای کارد و چنگال استفاده می شود به دلیل توانایی آن در صیقلی شدن تا درخشندگی زیاد و حفظ لبه های تیز.
• 440سی: محتوای کربن بالا آن را برای کاربردهای با سایش بالا مناسب می کند.

برنامه های کاربردی:
فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی در تیغه های چاقو استفاده می شود, ابزار جراحی, شفت ها, و دریچه ها.

4. فولاد ضد زنگ دوبلکس

ساختار:
فولاد ضد زنگ دوبلکس دارای ریزساختار مخلوطی از آستنیت و فریت است, به طور معمول در یک 50:50 نسبت. این ساختار دو فاز به آن خواص منحصر به فردی می دهد.

ترکیب:
فولادهای دوبلکس معمولاً حاوی 18-28% کروم, 4.5-8% نیکل, و تا 5% مولیبدن, با محتوای کربن کم. ترکیب متعادل حساسیت به ترک خوردگی تنشی را کاهش می دهد و استحکام مکانیکی را افزایش می دهد.

خواص:
این فولادها بهترین ویژگی های گرید آستنیتی و فریتی را ترکیب می کنند, ارائه استحکام بالا, مقاومت در برابر خوردگی عالی, و جوش پذیری خوب. آنها در محیط های سخت عملکرد خوبی دارند, مانند آنهایی که در معرض کلرید و اسید سولفوریک قرار دارند.

نمرات مشترک:

• 2205: پرکاربردترین گرید دوبلکس, برای استحکام بالا و مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش شناخته شده است.
• 2507: درجه دوبلکس فوق العاده با استحکام و مقاومت در برابر خوردگی بالاتر.

برنامه های کاربردی:
فولادهای ضد زنگ دوبلکس در فرآوری شیمیایی استفاده می شوند, صنایع نفت و گاز, کاربردهای دریایی, و مبدل های حرارتی.

5. بارش-سخت شدن (PH) فولاد ضد زنگ

ساختار:
فولادهای ضد زنگ PH دارای ریزساختار منحصر به فردی هستند که به آنها اجازه می دهد تا برای دستیابی به استحکام و چقرمگی بالا تحت عملیات حرارتی قرار گیرند.. آنها به صورت آستنیتی یا مارتنزیتی شروع می شوند و تحت سخت شدن بارش قرار می گیرند تا ذرات ریز تشکیل دهند که استحکام را افزایش می دهد..

ترکیب:
این فولادها با عناصری مانند آلومینیوم آلیاژ می شوند, مس, و تیتانیوم, که ترکیبات بین فلزی را تشکیل می دهند که در طی عملیات حرارتی رسوب می کنند.

خواص:
فولادهای ضد زنگ PH ترکیبی از استحکام بالا را ارائه می دهند, مقاومت در برابر خوردگی خوب, و خواص مکانیکی عالی. آنها را می توان تا سطوح مختلف قدرت عملیات حرارتی کرد, آنها را برای بسیاری از برنامه های کاربردی همه کاره می کند.

نمرات مشترک:

• 17-4 PH: پرکاربردترین گرید PH, ترکیبی از استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی متوسط.
• 15-5 PH: چقرمگی بهبود یافته را ارائه می دهد 17-4 PH و اغلب در کاربردهای هوافضا استفاده می شود.

برنامه های کاربردی:
فولادهای ضد زنگ PH در قطعات هوافضا استفاده می شود, شیرهای با کارایی بالا, چرخ دنده ها, و سایر قطعات مهندسی دقیق.