چرا فولاد زنگ نمی زند؟

یکی از پر کاربرد ترین فلزها فولاد یا همان استیل، است. فولاد آلیاژی از آهن است که ۲ درصد جرم آن را کربن تشکیل می دهد. این فلز امروزه در بسیاری از قسمتهای زندگی ما از قطعات ماشین گرفته تا چنگال یا قاشق ای که با آن غذا میخوریم کاربرد دارد. شاید یکی از نکاتی که با شنیدن اسم پولاد به ذهن هر شخص بیاید، استحکام باشد. یکی از مهمترین عواملی که فولاد را به جایگاه فعلی اش رسانده، همان استحکام آن است. اما فولاد با این جایگاه خاص خود یک نقطه ضعف خیلی مهم دارد اکسید شده و زنگ میزند؛ و مقاومت و کیفیت خود را از دست می دهد. بنابر این کارشناسان با رفع این نقص، فولاد ضد زنگ را ساختند. فولاد زنگ نزن یا همان استنلس استیل ترکیبی از چند نوع آلیاژ است که در برابر اکسید شدن و زنگ زدن مقاوم باشد.

در این مقاله از همیار اتوماسیون صنعتی به انواع فولاد ضد زنگ و کاربرد آنها می پردازیم

ترکیبات فولاد ضد زنگ چیست؟

به دلیل وجود عناصر ارزشمندی مانند کروم، مولیبدن  و ازت خود را در برابر زنگ زدن و ضربه خوردن، مقاوم میبیند اما شاید بخواهید بدانید این عناصر چه ویژگی دارند که تا این حد تاثیرگذار هستند؛ تقریبا حدود ۱۱ درصد از فولاد زنگ نزن را کروم تشکیل می دهد.کروم با ترکیب شدنش با سایر عناصر ذکر شده، مقاومت فولاد را افزایش می دهد اما اگر بقیه عناصر را افزایش دهیم بر روی فولاد تأثیرگذار نیست. هریک از این عناصر در فولاد ضد زنگ تاثیر خود را دارد مثلاً کروم از زنگ زدن جلوگیری میکند و نیکل به منظور انعطاف پذیری بیشتر در فولاد استفاده میشود.

انواع استنلس استیل

از دیدگاه متالوژی و نوع ترکیبات شیمیایی فولاد به پنج دسته تقسیم می شود که عبارتند از:

1. مارتنزیتی
2. فریتی
3. آستنیتی
4. آستنیتی- فریتی(دوفازی)
5. رسوب سخت

ما در ادامه برای آشنایی بهتر شما با فولاد ضد زنگ، هر کدام را به صورت مختصر توضیح داده ایم.

مارتنزیتی

این نوع از فولاد ضدزنگ حاصل ترکیب سه‌گانه‌ای از آهن، کروم و کربن است. کروم این نوع ۱۱ تا ۱۸ درصد به‌کاررفته و کربن موجود در آن یک درصد است. اما در ترکیبش نیکل وجود ندارد؛ این مدل از فولاد مقاومت متوسطی در برابر خوردگی دارد که خود نقطه ضعفی برای این مدل از فولاد زنگ نزن محسوب می‌شود.

فریتی

درصد کروم به کار رفته در فریتی نسبت به مارتنزیتی بیشتر و این عدد در فریتی بین ۱۱ تا ۳۰ درصد است. ولی باز هم خبری ازنیکل نیست یا با درصد خیلی پایینی در این مدل عضویت دارد. ساختار این مدل از فولاد کریستالی و از نوع BBC است. اما ویژگی که این مدل از فولاد زنگ نزن را منحصر به فرد کرده، مقاومت حرارتی بالای آن است این ویژگی باعث شده تا در قطعات و وسایلی که با حرارت در ارتباط هستند مانند اگزوز خودرو دیگ های بخار و ظروف پخت و پز،کاربرد خاصی پیدا کند.

آستنیتی

نوع دیگری از فولاد آستنیتی است این نوع غیر مغناطیسی بوده ؛ این نوع با استفاده از عملیات حرارتی سخت نمی شود اما مانند مدل های قبلی از فولاد در این مدل هم ۱۶ درصد کروم وجود دارد. ولی برخلاف دیگر مدل ها حدود ۷ درصد نیکل در ترکیبات سازنده‌ی این مدل یافت می‌شود. که این ترکیب، ضامن مقاومت بالای این نوع در برابر خوردگی و حرارت های بالا است. اما جالب است که، به خاطر وجود نیکل، این نوع انعطاف پذیری بسیار بالایی دارد و با اضافه کردن عناصری مانند تیتانیوم، مس، مولیبدن میتوان خصوصیات  این نوع را دستخوش تغییرات کرد.

آستنیتی-فریتی (دوفازی)

آنگونه که شاید شما هم حدس زده باشید؛ این نوع از فولاد ترکیبی از آستنیتی و فریتی است این نوع ترکیبی ۵۰-۵۰ از دو نوع قبلی است. این امر باعث شده تا مقاومت این مدل در برابر ترک خوردگی-تنشی و خوردگی بالاتر برود. این مدل در مقایسه با فولاد ضد زنگ آستنیتی از استحکام بیشتری برخوردار است.

رسوب سختی

این فولاد به جز کروم و نیکل که در مدل های دیگر هم وجود داشت؛ تیتانیوم و مولیبدن نیز در ترکیبش دارد. به دلیل این ترکیب از ویژگی های منحصر به فردی نذیر، انعطاف‌ پذیری، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی خوبی برخوردار است به همین دلیل این نوع بیشتر در صنعت هوافضا و قطعات آن مورد استفاده قرار می گیرد.

مزیتهای فولاد زنگ نزن چیست؟

امروز به خوبی شاهد آن هستیم که هر روز دنیای اطرافمان بیشتر از قبل ظاهری صنعتی به خود می گیرد. به همین دلیل با افزایش ۵ درصدی تولید فولاد در سال ، مصرف سالیانه آن از مرز ۲۰ میلیون تن گذشته است. اگر کمی دقت کنید به خوبی متوجه آن می شوید که فولاد و به ویژه فولاد زنگ نزن چقدر در زندگی امروز انسان ها تاثیر گذار و سرنوشت ساز است. امتیازات فولاد زنگ نزن خیلی گسترده و فراوان است اما ما به چند مورد از خاص ترین و مهمترین این ویژگی ها در این مطلب اشاره می‌کنیم که عبارتند از:

• استحکام و سختی بالا
• سختی یا کرایوژنیک بالاتر
• مقاومت بیشتر در برابر خوردگی
• مقاومت گرمایی بالا تر
• انعطاف پذیری چشمگیر
• ظاهری جذاب
• عدم نیاز به پوشش محافظ و نگهداری آسان

استنلس استیل یکی از گرانترین فولاد ها است. اما به دلیل تمام این ویژگی های خاص و منحصر به فردی که دارد، این قیمت گران از لحاظ اقتصادی و امنیتی بسیار مقرون به صرفه است؛ مثلاً این استیل مقاومت خیلی خوبی در دماهای بالای ۸۰۰ درجه سانتی گراد از خود نشان داده؛ یا مثلا قابلیت شستشوی راحت محصولاتی از این جنس، زمینه ساز آن شده تا این استیل در جاهایی مانند دکوراسیون منزل، لوازم آشپزخانه و… بسیار مورد استفاده قرار بگیرد.

این نوع فولاد خاصیت بازیافت شدن دارد و صدمه ای به طبیعت نمی‌رساند. به همین دلیل از آن به عنوان فولاد سبز نیز یاد می شود.

کاربرد های فولاد ضد زنگ چیست؟

گفتیم به دلیل تمام ویژگی هایی که فولاد دارد، در بسیاری از صنعت ها پر طرفدار بوده و مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه با چند نوع از استفاده های رایج آن آشنا خواهیم شد.

کاربردهای خانگی

• کارد و چنگال و ظروف غذا
• قابلمه و لوازم آشپزی
• سینک ظرفشویی
• اجاق گاز و باربیکیو

کاربرد های شهری

• کیوسک های تلفن عمومی
• نمای بعضی از ساختمانها
• آسانسور و پله برقی
• زیرساختهای ایستگاه های قطار شهری

کاربردهای صنعتی

• دستگاه‌های تولید غذا و دارو
• قطعات قطعات موتور وسایل نقلیه
• تانکر ماشین های سنگین

پرکاربردترین نوع از فولاد ضد زنگ چیست؟

قبلاً متوجه شدیم که آستنیتی پرکاربردترین نوع از فولاد ضد زنگ است. اما این نوع خود دو گرید پر طرفدار به نام های ۳۰۴ و ۳۱۶ دارند با این تفاوت که در گرید ۳۱۶، دو تا سه درصد مولیبدن به کار رفته که این باعث افزایش مقاومت این گرید در برابر خوردگی، کلرید ها و سایر حلال های صنعتی می شود. در گرید ۳۱۶ مقدار نیکل و در گرید ۳۰۴ مقدار کروم بیشتر است اما گرید ۳۰۴ به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و ارزان تر بودن، پرکاربرد و پرمصرف ترین نوع از فولاد ضد زنگ در جهان است.

امروزه کاربرد فولاد ضد زنگ در اکثر صنعت ها تاثیر بسزایی دارد و جایگاهش غیرقابل چشم پوشی است. اما فولاد ضد زنگ هر چه کروم بیشتری داشته باشد بر مقدار انعطاف پذیری و استحکامش افزوده می شود. در نتیجه به تمام دلایل مذکوراست که این فلز و آلیاژ مهم به جایگاه فعلی خود در بین صنعتگران رسیده است.