icon phone
قبل
بعدی

فولادهای زنگ نزن

فولادهای ضد زنگ که با نام استنلس استیل هم نیز شناخته می‌شوند در ترکیبات خود دارای مقدار قابل توجهی کروم ( حدودا ۱۱ درصد ) می‌باشند. وجود عنصر کروم در حالت معمول می‌تواند موجب افزایش مقاومت به خوردگی فلز گردد، با افزودن عناصر دیگری چون نیکل، مولیبدن می‌توان علاوه بر افزایش مقاومت به خوردگی، مقاومت در برابر حرارت را نیز افزایش داد. مهم‌ترین ویژگی این دسته از فولاد ها مقاومت در برابر خوردگی است، بنابراین نباید میزان درصد عنصر کروم از حد معینی کمتر باشد. دانشمندان با مطالعات گسترده به این نتیجه رسیدند که افزودن عناصری چون کروم و نیکل به فلزات موجود می‌توانند نوع دیگری از فلزات را ایجاد کند که در محیط های اسیدی از مقاومت به خوردگی بالاتری برخوردار هستند. نیکل می‌تواند علاوه بر مقاومت به‌خوردگی، انعطاف و فرم پذیری فلز را نیز افزایش دهد.

طبق آخرین بررسی ها سالیانه حدود ۲۰ میلیون تن فولاد ضد زنگ مصرف می‌شود این درحالی است که افزایش تقاضای فولاد زنگ نزن در بازار جهانی با سرعت بالایی رو به افزایش است. این افزایش تقاضا بی ارتباط با خواص کاربردی آن نیست، این ویژگی‌ها عبارت‌اند از:

  • مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی و زنگ زدگی
  • قابلیت انعطاف پذیری
  • استحکام و سختی قابل قبول
  • نگهداری آسان
  • مقاومت گرمایی بالا
  • عدم نیاز به پوشش دهی

کاربرد فولاد زنگ نزن در معماری فولادهای زنگ نزن آستنیتی به دلیل دوام عدم نیاز به مراقبت و نگهداری به طور فزاینده در معماری به کار می‌روند. از فولاد زنگ نزن با سطح بسیار نرم (dead soft) برای سقف‌ها و سطوح همتراز استفاده می شود چرا که این ماده به سهولت شکل می‌گیرد و از دوام خوبی نیز برخوردار است. کاربرد فولاد زنگ نزن در سیستم های حمل و نقل از فولادهای ضد زنگ جهت تزئینات داخلی اتومبیل‌ها در صنعت خودروسازی استفاده می‌گردد. کاربرد فولاد زنگ نزن در مبلمان ضعیف‌ترین شکل خوردگی در خانه‌ها و ادارات وجود دارد، اما فولاد زنگ نزن به علت مقاومت در برابر زنگ زدگی و هم چنین ظاهر زیبا و عدم نیاز به رنگ در طراحی مبلمان مورد توجه قرار گرفته است.

فولاد زنگ نزن چیست؟

فولادهای ضد زنگ که با نام استنلس استیل هم نیز شناخته می شوند در ترکیبات خود دارای مقدار قابل توجهی کروم (حدودا ۱۱ درصد) می باشند. وجود عنصر کروم در حالت معمول می تواند موجب افزایش مقاومت به خوردگی فلز گردد، با افزودن عناصری دیگری چون نیکل، مولیبدن می توان علاوه بر افزایش مقاومت به خوردگی، مقاومت در برابر حرارت را نیز افزایش داد. مهم ترین ویژگی این دسته از فولادها مقاومت در برابر خوردگی است، بنابراین نباید میزان درصد عنصر کروم از حد معینی کمتر باشد.

دانشمندان با مطالعات گسترده به این نتیجه رسیدند که افزودن عناصری چون کروم و نیکل به فلزات موجود می توانند نوع دیگری از فلزات را ایجاد کند که در محیط های اسیدی از مقاومت به خوردگی بالاتری برخوردار هستند. نیکل می تواند علاوه بر مقاومت به خوردگی، انعطاف و فرم پذیری فلز را نیز افزایش دهد.

فولادهای ضد زنگ بر اساس ترکیبات شیمیایی و متالورژیکی به چند دسته تقسیم می گردند:

انواع فولاد زنگ نزن

  • مارتنزیتی (Martensitic)
  • فریتی (Ferritic)
  • آستنیتی (Austenitic)
  • آستنیتی- فریتی یا دو فازی (Duplex or ferritic-austenitic)
  • رسوب سختی (Precipitation-Hardening or PH)

مارتنزیتی

این نوع از ضد زنگ ها در ترکیبات خود عناصر سه گانه آهن، کروم و کربن را نیز به همراه دارند و در برابر خوردگی و عملیات حرارتی بسیار مقاوم اند. مارتنزیتی ها عنصر نیکل ندارند به همین دلیل سخت کاری آن ها با استفاده از عملیات حرارتی صورت می گیرد.

کروم موجود در این گروه از استنلس استیل ها می تواند حدود ۱۱ تا ۱۸ درصد باشد که موجب افزایش استحکام، سختی و مقاومت به خستگی فلز می گردد.
مارتنزیتی ها در میان سایر فولادهای ضد زنگ از مقاومت کمتری در برابر خوردگی برخوردار هستند با این حال به جهت بالا بودن انعطاف پذیری و استحکام سطحی برای ساخت ابزارآلات، شیرآلات، فنرها، قاشق و چنگال مورد استفاده قرار می گیرند.

فریتی

فولادهای فریتی که با سری ۴۰۰ شناخته می شوند در مقایسه با مارتنزیتی از کروم بالاتری برخوردار هستند و در حالت نرمال حدود ۱۱ تا ۳۰ درصد کروم دارند. فریتی ها نیز همچون مارتنزیتی ها یا بدون نیکل هستند و یا درصد بسیار پایینی را به همراه دارند. فریتی ها از مقاومت به خوردگی و حرارتی بالایی برخوردار اند. این دسته از فولادها در ساخت لوازم خانگی، اگزوز خودرو و ظروف پخت و پز بسیار کاربردی هستند.

ترکیب شیمیایی فولاد زنگ نزن

در ترکیب شیمیایی فولاد زنگ نزن آستنیتی، عناصری مثل نیکل، منگنز و نیتروژن وجود دارند. این عناصر که پایدارکننده فلز آستنیت هستند، عاملی برای پایداری این فلز محسوب می شوند. فولاد زنگ نزن آستنیتی تا زمانی که در تمام دماها ریز ساختار یکسانی داشته باشد، قابلیت سختی پذیری به وسیله عملیات حرارتی را ندارد.

فولاد زنگ نزن آستنیتی

فولاد زنگ نزن آستنیتی از خانواده آلیاژهای پایه آهنی است. دو سوم محصولات فولاد زنگ نزن به این گروه اختصاص دارد. با توجه به استحکام تسلیم آن حدود ۲۰۰ الی ۳۰۰ مگاپاسکال، کاربردشان در سازه ها و قطعاتی که نیاز به تحمل نیرو دارند، محدود است. در عین حال چون طول زیادی دارند، در فرآیندهای ساخت، شکل پذیری خوبی دارند. وجود ۱۱ درصد کروم، ضمن اینکه این فولاد را از خوردگی محفوظ می دارد، خواص مقاوم به حرارت نیز ایجاد می ‌کند. در این فولاد، علاوه بر مقداری کربن، عناصر نیتروژن، آلومینیوم، سیلیسیوم، گوگرد، تیتانیم، نیکل، مس، سلنیم، نایوبیم و مولیبدن نیز با مقدار متفاوت وجود دارد.

فولاد زنگ نزن آستنیتی چیست؟

آستنیتی ها که حدودا دارای ۱۶ درصد کروم و ۳ درصد نیکل هستند، جزء پرکاربردترین فلزات در جهان به شمار می روند. ۸۰ درصد فولادهای ضد زنگ موجود در بازار از نوع آستنیتی می باشند، چرا که مقاومت به خوردگی آن نسبت به سایر فولادهای ضد زنگ بیشتر است.

آستنیتی ها از لحاظ قابلیت جوشکاری به سه دسته تقسیم می گردند:

  • کروم- نیکل معمولی (رایج) یا سری ۳۰۰
  • منگنز- کروم- نیکل- ازت یا سری ۲۰۰
  • آلیاژهای ویژه

آستنیتی- فریتی یا دو فازی یا داپلکس

این دسته از فولادها را می توان ترکیبی از دو نوع فریت و آستنیت دانست  که در مقایسه با آستنیتی از مقاومت به خوردگی، ترک و تنش بالاتری برخوردار است. دوفازی ها مغناطیسی بوده و قابل جوشکاری هستند، لذا در ساخت قطعات مبدل حرارتی و کارگاه های عملیات آبی کاربردی اند.

رسوب سختی

این دسته از فولادها علاوه بر این که در ترکیبات خود مقدار قابل توجهی کروم و نیکل دارند، میزان زیادی مس، تیتانیوم و مولبیدن را در خود جای داده اند. فولادهای دسته رسوب سخت انعطاف پذیری، استحکام و مقاومت به خوردگی بسیار مناسبی را دارا می باشند. این دسته از فولادها در ساخت قطعات هوا_ فضا کاربردی و قابل استفاده هستند.

ریزساختار فولاد زنگ نزن آستنیتی

در ساختار فولاد زنگ نزن آستنیتی، مقدار زیادی نیکل وجود دارد که بعد از تابکاری، در دمای محیط نیز دارای ساختار آستنیت، FCC، هستند. گذشته از آن، منگنز، کربن و نیتروژن نیز در این پایداری سهیم هستند. افزایش نیکل موجب وسیع تر شدن آستنیت می شود و دمای Ms را کاهش می ‌دهد. در این نوع فولاد ۱۸%Cr-8%Ni پس از سرد کردن از دمای تابکاری در دمای محیط ساختار آستنیتی به ‌دست می ‌آید. اما، در بعضی فولاهای زنگ نزن Fe-Cr-Ni (مثلا نوع ۳۰۱) به علت کم بودن مقدار کروم و نیکل آستنیت از نظر ترمودینامیکی در دمای اتاق ناپایدار است.

وجود کربن در بیشتر فولادهای زنگ نزن، محسوس است؛ زیرا حلالیت کربن در این نوع فولادها، مثل آلیاژ ۱۸%Cr-8%Ni ، با کاهش دما به سرعت کاهش پیدا می کند؛ در صورتی که این آلیاژها به آهستگی سرد شوند کاربیدهای کروم رسوب می ‌کنند. مثلا اگر آلیاژ ۳۰۴ (۱۹%Cr-9%Ni) از دمای۱۰۵۰ درجه سانتیگراد تا دمای محیط به آهستگی سرد شود، کاربیدهای کروم در گستره ۸۵۰-۴۰۰ درجه سانتیگراد در مرزدانه ‌ها رسوب می‌ کنند.

روش تولید فولاد زنگ نزن

روند دقیق تولید فولاد زنگ نزن بسته به نوع آلیاژکاری و خصوصیات مورد نیاز متفاوت است؛ اما بیشتر گریدهای فولاد مراحل ساخت مشترکی دارند.

  • ذوب مواد اولیه: ابتدا مواد اولیه در کوره قوس الکتریکی حدود ۸ تا ۱۲ ساعت ذوب می شوند.
  • حذف محتوای کربن: مقدار اضافی کربن در این مرحله گرفته می شود و عناصر آلیاژی مانند نیکل و مولیبدن به مبدل AOD اضافه کرد.
  • تنظیم: برای ایجاد تغییرات در ترکیب شیمیایی، فرآیند تنظیم ترجیح داده می شود. در این فرآیند از بین بردن عناصر ناخواسته و افزایش مقاومت، با حفظ ترکیب اصلی در محدوده دمایی خاص انجام می شود.
  • شکل دهی: فولاد مذاب داخل قالب های مختلف که به شکل مستطیل، گرد، مربع، تخته سنگ، میله یا لوله هستند، ریخته می شود.
  • نورد گرم:  نورد گرم در دمای بالاتر از دمای تبلور مجدد فولاد رخ می دهد. این درجه حرارت به عیار فولاد ضدزنگ بستگی دارد که در نهایت به شکل صفحه، نوار و ورق در می آید.
  • نورد سرد: در صورت نیاز به ابعاد خاص، از فرآیند نورد سرد استفاده می شود. این فرآیند ینآآدر دمای کمتر از دمای تبلور مجدد فولاد رخ می دهد. این روش با استفاده از غلتک های کوچک و یک سری غلتک های پشتیبان انجام می شود.
  • پخت (آنیل کردن): این فرآیند برای نرم کردن فولاد ضد زنگ، تقویت، شکل پذیری و اصلاح ساختار آن به کار می رود. فولاد در این فرآیند تحت شرایط کنترل شده، گرم و سرد می شود.
  • بازپخت: شکل پذیری در فولاد، به وسیله فرآیند بازپخت، انجام می شود. این شکل پذیری معمولا به کمک شست و شو در ترکیب اسیدی نیتریک – هیدروفلوریک از بین می رود.
  • برش: در این مرحله، فولاد ضدزنگ با تیغه های گیوتینی به اندازه های دلخواه برش داده می شود. همچنین برش دایره ای به وسیله تیغه دایره ای و برش شعله نیز وجود دارد.
  • صیقل کاری: این مرحله که به وسیله چرخ های سنگ زنی یا تسمه های ساینده صورت می گیرد موجب می شود که محصولات فولاد ضدزنگ، ظاهر بهتری به دست آورند. روش های دیگر شامل چرخ های پارچه ای با ذرات ساینده، سایش خشک با استفاده از سندبلاست و سایش مرطوب با استفاده از محلول های اسیدی است. سطح صاف فولادهای ضدزنگ، مقاومت در برابر زنگ زدگی بهتری فراهم می کند.

روش جوشکاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی:

فولادهای ضدزنگ آستنیتی با روش های مختلفی قابل اتصال هستند؛ روش هایی مثل جوشکاری قوس الکتریکی، مقاومتی، شعله و لحیم کاری که به صورت مختصر به توضیح هر یک می پردازیم:

۱.جوشکاری با قوس الکتریکی:

یکی از روش های متداول جوشکاری برای فولادهای زنگ نزن آستنیتی کروم – نیکل دار، روش قوس الکتریکی شامل الکترود دستی، TIG ، MIG و زیرپودری جوشکاری است. روش های دیگری مثل قوس پلاسما، الکتروبیم و سرباره الکتریکی نیز وجود دارند. در این نوع جوشکاری فلز جوش به وسیله سرباره یا گاز خنثی، از اکسید شدن محافظت می شود.

  • جوشکاری با الکترود دستی.
  • جوشکاری با فرآیند قوس با گاز محافظ MIG.
  • روش جوشکاری TIG.
  • فرایند جوشکاری قوس زیر پودری.

۲- جوشکاری مقاومتی:

روش دیگری که برای اتصال فولاد ضدزنگ آستنیتی قابل اجراست، جوشکاری مقاومتی است. جوشکاری و اتصال در این روش، مستحکم تر و با مشکلات کمتری نسبت به فولادهای کربنی دیگر یا کم آلیاژ اتفاق می افتد. موفقیت در این زمینه نیازمند رعایت برخی نکات است:

  • ثابت ماندن شدت جریان در هر جوش و کامل شدن موج شدت جریان به صورت سینوسی.
  • ثابت نگه داشتن زمان عبور شدت جریان.
  • یکنواخت بودن فشار جوشکاری.
  • تمیز بودن سطح مورد جوش از هر گونه چربی، پوسته های زنگ زده و آلودگی.
  • اعمال فشار دو تا سه برابر بیشتر از جوشکاری فولادهای کربنی یا کم آلیاژ.
  • ساخته شدن نوک الکترود از آلیاژهای مخصوص مس با هدایت حرارتی بالا و سختی بیش از ۷۰ راکول C و هدایت الکتریکی بیش از ۷۰ درصد مس.
  • عدم نگهداشتن فشار کافی باعث ایجاد حفره گازی ( مک ) در جوش و یا حتی ذوب سطحی در محل تماس با الکترود می شود.

۳ – جوشکاری با گاز یا شعله:

در این روش، در صورت کم بودن شدت تمرکز حرارت، منطقه وسیع تری تحت سیکل حرارتی قرار می گیرد و بدین ترتیب احتمال از دست دادن مقاومت خوردگی بیشتر می شود. به همین جهت، برای اتصالات فولاد ضدزنگ این روش جوشکاری مناسب نیست؛ اما به جهت ارزانی تجهیزات و هزینه جوش به ویژه در صفحات کمتر از ۳ میلیمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

۴ لحیم کاری سخت:

باوجود کاربرد بالای لحیم کاری سخت در اتصال قطعات ظریف فولادهای زنگ نزن، این عملیات نیاز به دقت و کنترل بیشتری نسبت  به فولاد کربنی دارد. از مشکلات این کار در این نوع فولاد؛ نفوذ مرزدانه ای به وسیله لحیم ذوب شده، به ویژه انواع مفتول های پرکننده نقره ای است.

مزایای فولادهای ضد زنگ چیست؟

طبق آخرین بررسی ها سالیانه حدود ۲۰ میلیون تن فولاد ضد زنگ مصرف می شود این درحالی است که افزایش تقاضای فولاد زنگ نزن در بازار جهانی با سرعت بالایی رو به افزایش است. این افزایش تقاضا بی ارتباط با خواص کاربردی آن نیست این خواص عبارت اند از:

  • مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی و زنگ زدگی
  • قابلیت انعطاف پذیری
  • استحکام و سختی قابل قبول
  • نگهداری آسان
  • مقاومت گرمایی بالا
  • عدم نیاز به پوشش دهی

کاربرد فولاد زنگ نزن

در ادامه به کاربرد فولادهای زنگ نزن در برخی از صنایع خواهیم پرداخت:

کاربرد فولاد زنگ نزن در معماری

فولاد های زنگ نزن آستنیتی به دلیل دوام عدم نیاز به مراقبت و نگهداری به طور فزآینده در معماری به کار می روند. از فولاد زنگ نزن با سطح بسیار نرم (dead soft) برای سقف ها و سطوح همتراز استفاده می شود چرا که این ماده به سهولت شکل می گیرد و از دوام خوبی نیز برخوردار است.

کاربرد فولاد زنگ نزن در سیستم های حمل و نقل

از فولادهای ضد زنگ جهت تزئینات داخلی اتومبیل ها در صنعت خودروسازی استفاده می گردد.

کاربرد فولاد زنگ نزن در مبلمان

ضعیف ترین شکل خوردگی در خانه ها و ادارات وجود دارد. اما فولاد زنگ نزن به علت مقاومت در برابر زنگ زدگی و هم چنین ظاهر زیبا و عدم نیاز به رنگ در طراحی مبلمان مورد توجه قرار گرفته است.

کاربرد فولاد زنگ نزن در تجهیزات شست و شو

مقاومت به خوردگی، استحکام بالا و سهولت تولید، فولادهای زنگ نزن آستنیتی را برای ساخت لباسشویی و خشک کن های صنعتی و خانگی مناسب می سازد.

کاربرد فولاد زنگ نزن در کشاورزی

اگر چه استفاده از فولاد زنگ نزن ابتدا در صنایع غذایی رایج شد اما به تدریج در مزارع نیز مورد توجه قرار گرفت. کودها و اسپری های کشاورزی شرایط خورنده ای را ایجاد می کنند و در این شرایط، استفاده از فولاد زنگ نزن آستنیتی گزینه مناسبی است. اگر چه این تجهیزات هزینه اولیه بالاتری دارند ولی عمر بالا (تقریبا ۲۰ سال) و عدم نیاز به مراقبت و نگهداری این هزینه بالا را جبران می کند.

کاربرد فولاد زنگ نزن در نساجی

برای تولید منسوجات رنگی، نیاز به ماشین آلاتی است که به راحتی تمیز شوند و از ترکیب رنگ های مختلف تا حد امکان جلوگیری شود. هر گونه آلودگی ناشی از رنگ دانه ها یا محلول های سفید کننده نه تنها منجر به هدر رفتن مواد شیمیایی می شود بلکه می تواند محصول نهایی را نیز خراب کند. فولادهای زنگ نزن در ماشین های نساجی،  مخازن پر اکسید و سفید کننده های حاوی کلر مورد استفاده قرار می گیرند.

گریدهای اصلی فولادهای زنگ نزن

فولاد ۳۰۴:  معمولا در لوازم خانگی، لوله کشی، اتصال دهنده ها، مبدل های حرارتی کاربرد دارد، به طور کلی گرید ۳۰۴ زمانی استفاده می شود که شکل پذیری فولاد حائز اهمیت است.

فولاد ۳۱۶: فولاد زنگ نزن ۳۱۶ این قابلیت را دارد تا همواره بدون ایجاد کوچک ترین خوردگی در معرض آب قرار گیرد. مقاومت به خوردگی آن موجب شده عموما برای عملیات دریایی کاربردی باشد.

فولاد ۳۱۶L: کروم و نیکل بالای موجود در این گرید موجب افزایش مقاومت به خوردگی آن گردیده است. ۳۱۶L در دمای محیط غیر مغناطیسی می گردد.

فولاد ۱.۴۵۳۲: این فولاد که در دسته فولادهای زنگ نزن است مقاومت به سایشی مناسبی را دارا می باشد.

فولاد ۳۲۱: فولاد ۳۲۱ یا ۱.۴۵۴۱ یک فولاد زنگ نزن غیر مغناطیسی بوده که قابل عملیات حرارتی نمی باشد. مقاومت به خوردگی بالای ۳۲۱ به علت وجود تیتانیوم است.

فولاد ۳۰۴L: این فولاد که با نام ۱.۴۳۰۶ هم نیز شناخته می شود از خاصیت قابل عملیات حرارتی بودن، جوشکاری و پرداخت بالایی برخوردار است.

فولاد ۱.۴۰۲۱: گرید ۱.۴۰۲۱ نیز همچون سایر گریدهای فولادهای زنگ نزن از مقاومت به خوردگی بالایی برخوردار بوده و قابل عملیات حرارتی و کشش است.

قیمت فولاد زنگ نزن (قیمت فولاد آستنیتی)

فولادهای زنگ نزن به جهت کاربرد گسترده ای که در زندگی روزمره و صنایع مختلف دارند جزء پرفروش ترین فولادهای شرکت فولاد حامیران به شمار می روند. برای خرید فولاد زنگ نزن و استعلام قیمت فولاد زنگ نزن و قیمت فولاد آلیاژی کافی است با شماره تماس ۶۲۸۴۶۰۰۰_۰۲۱ تماس حاصل فرمایید.

 

اسکرول به بالا