مشخصات فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ و هر یک از خانواده ی آلیاژهای فولادی معمولا حاوی 10 تا 30 درصد کروم هستند. کروم در ترکیب با محتوای کم کربن، مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی و گرما ایجاد می کند. برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی در محیط های خاص، افزایش مقاومت دربرابر اکسیداسیون، عناصری مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم، آلومینیوم، نایوبیوم، مس، نیتروژن، گوگرد، فسفر و یا سلنیوم  ممکن است افزوده شود. این عناصر ویژگی های خاصی را به آلیاژها می بخشند.

 

بیشتر فولادهای ضد زنگ ابتدا در کوره های قوس الکتریکی یا کوره های اکسیژن ذوب می شوند و بعد از آن عمدتا برای کاهش میزان کربن در یک مخزن دیگر تصفیه می شوند. در روند تخلیه کربن زدایی آرگون-اکسیژن، مخلوطی از گاز اکسیژن و آرگون به فولاد مایع تزریق می شود. با تغییر نسبت اکسیژن و آرگون، امکان حذف کربن در سطوح کنترل شده توسط اکسیداسیون آن به مونوکسید کربن وجود دارد. بدین ترتیب، مواد خام ارزان تر مانند فروکروم با کربن بالا ممکن است در عملیات ذوب اولیه استفاده شوند.

 

انواع فولاد ضد زنگ

بیش از 100 گرید فولاد ضد زنگ وجود دارد. هر کدام توسط عناصر آلیاژی که بر ریزساختار آنها تأثیر می گذارد شناسایی می شوند و بر همان اساس نامگذاری می شوند که همه انواع فولاد ضدزنگ را میتوانید از فولاد ایرانیان تهیه فرمایید: آستنیتی، فریتی، مارنزیتی، داپلکس. فولاد آستنیتی و رسوب سخت شده.

 

فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولاد آستنیتی حاوی 16 تا 26 درصد کروم و تا 35 درصد نیکل است، معمولا دارای مقاومت بالایی دربرابر خوردگی است. فولاد ضد زنگ آستنیتی حاوی حداکثر 0.08 درصد کربن است. معمول ترین نوع فولاد ضد زنگ آستنیتی، فولاد با گرید 304 (18/8) است که شامل 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است. از این فولاد معمولا در مصارفی مانند هواپیما و صنایع لبنی و صنایع غذایی استفاده می شود.

 

گریدهای استاندارد فولاد ضد زنگ آستنیتی

استیل 301: یک فولاد ضدزنگ کروم نیکل آستنیتی است. این آلیاژ در شرایط آنیل شده غیر مغناطیسی است، اما هنگام کار سرد، مغناطیسی می شود. استحکام بالا و مقاومت عالی در برابر خوردگی ، فولاد استنلس استیل نوع 301 را برای کاربردهای مختلف مفید می کند. کاربردهای معمول شامل قطعات بدنه هواپیما، بدنه تریلر، وسایل آشپزخانه، ترمز خودرو، قالپاق چرخ خودرو، ابزارهکشی سقف، کابینت، نقاله تسمه ای، ظرفشویی، واگن‌های مترو اشاره کرد. البته کاربرد فولاد ضد زنگ در لوازم خانگی هم امری غیر قابل انکار است. نوع 301 می تواند به آسانی شکل بگیرد و کشیده شود. با توجه به میزان سخت پذیری بالا، می توان آنیلینگ متوسط را برای عملیات جداسازی و شکل پذیری ضروری دانست.

 

استیل 302: فولاد ضد زنگ 302 یک گرید بسیار محکم است که مقاومت خوردگی عالی از خود را نشان می دهد. 302 یک گرید غیر مغناطیسی است که با عملیات حرارتی قابل سخت شدن، نیست. به طور کلی در شرایط آنیل شده، استفاده می شود. این نوع گرید، به دلیل سهولت درساخت و شکل پذیری آن، مورد توجه قرار می گیرد.

 

استیل 303: آلیاژ 303 یک فولاد ضد زنگ آستنیتی غیر مغناطیسی است که توسط عملیات حرارتی قابل سخت شدن نیست. آلیاژ 303 به طور خاص طراحی شده است تا بهبود در ماشینکاری را نشان دهد. با این وجود به علت وجود گوگرد در ترکیب فولاد، خواصی مانند مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی را نگه می دارد. آلیاژ 303 فولاد ضد زنگ آستنیتی به راحتی قابل ماشینکاری است. با این حال، افزودن گوگرد، مقاومت ورق فولادی 303 را نسبت به آلیاژ 304 کمتر می کند. همانند سایر گریدهای آستنیتی ها، آلیاژ 303 سفتی عالی را نشان می دهد، گرچه گوگرد کمی آن را کاهش می دهد. آلیاژ 303 اغلب در برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار می گیرد که قطعات به شدت ماشینکاری می شود. بعضی از نمونه ها عبارتند از: پیچ و مهره، اتصالات هواپیما، دنده ها، پیچ ها، شفت

 

استیل 304: یکی از رایج ترین انواع گرید فولاد ضد زنگ آستنیتی است. به دلیل محتوای بالای کروم و نیکل در این گرید، در هنگام ساخت تجهیزات فرایندهای شیمیایی، صنایع غذایی و لبنی و آشامیدنی، انتخابی مناسب است. این گرید دارای ترکیبی عالی از استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت ساخت است.

 

استیل 305:نوع 305 یک فولاد ضد زنگ آستنیتی کروم نیکل، با نرخ پایین سخت کاری به علت افزایش محتوای نیکل است. این میزان کم از سخت کاری باعث می شود که این گرید برای کاربردهای عمیق چند مرحله ای که بدون فرایند آنیل کردن همراه است، مناسب باشد. نوع 305 در شرایط آنیل شدن غیرمغناطیسی است و دارای مقاومت در برابر خوردگی مشابه فولاد ضد زنگ 304 / 304L است.

 

استیل 308:فولاد ضد زنگ 308 معمولا شامل حدود 20 درصد کروم و به طور متوسط 11 درصد نیکل است. فولاد ضد زنگ 308 اغلب در تجهیزات رستوران و تجهیزات ریخته گری، مخازن شیمیایی و در تولید سیم جوش استفاده می شود. فولاد ضد زنگ 308 دومین نوع از فولاد ضد زنگ است که به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد

 

استیل 310 : آلیاژ 310 فولاد ضد زنگ آستنیتی است که در دمای بالا، خواص عالی با قابلیت جوش پذیری و شکل پذیری عالی را ترکیب می کند. به طور معمول برای مواردی که دمای بالا مورد استفاده قرار می گیرد، کاربرد دارد، زیرا محتوای کروم و نیکل بالای آن، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و مقاومت در دمای بالا تا 2100 درجه فارنهایت را فراهم میکند. با توجه به محتوای بالای کروم و نیکل، این نوع گرید در بیشتر محیط ها از فولاد ضدزنگ 304 یا 309 برتر است.

 

نوع 314: گرید فولاد ضد زنگ 314 دارای ویژگی هایی مانند مقاومت بالا در دمای بالا در میان سری‌های فولاد کروم نیکل است. محتوای سیلیکون در این ماده باعث بهبود اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی می شود. با این حال، وقتی مدت زیادی در دمای 649- 816 قرار می‌گیرد بسیار شکننده می شود. (1200-1500 درجه فارنهایت).

 

 نوع 316: این گرید ضدزنگ دارای 18٪ کروم، 14٪ نیکل و مولیبدن است. این ترکیب ها مقاومت فولاد را نسبت به خوردگی افزایش می دهند. به طور خاص، مولیبدن برای کنترل ناحیه خوردگی مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع فولاد در برابر حرارت تا 1600 درجه فارنهایت مقاومت می کند. نوع 316 در صنایع شیمیایی، صنایع کاغذ و خمیرکاغذ، برای پردازش و توزیع مواد غذایی و نوشیدنی و در محیط های خورنده تر استفاده می شود. همچنین در صنایع دریایی به دلیل مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شود.

 

استیل317: حاوی درصد بالایی مولیبدن است که این مقدار بیش ازمحتوای مولیبدن 316 می‌باشد، و در محیط های بسیار خورنده استفاده می شود. محتوای مولیبدن این گرید باید بیش از 3٪ باشد. معمولا در سیستم های اسکرابر دستگاه های کنترل آلودگی هوا استفاده می شود که برای حذف ذرات و  یا گاز از جریان های اگزوز صنعتی استفاده می شود.

 

نوع 321: شامل تیتانیوم حدود حداقل پنج برابر میزان کربن است. این افزودنی برای کاهش یا حذف رسوب کربن کاربیدی است که حاصل جوشکاری یا قرار گرفتن در معرض دمای بالا به وجود آمده است. در صنعت هوافضا مورد استفاده قرار می گیرد.

 

استیل 347:  در شرایط بسیار اکسید کننده، مقاومت در برابر خوردگی بالاتری نسبت به فولاد ضد زنگ 321 دارد. نوع 347 باید برای کاربردهایی مورد نیاز است که حرارت متناوب بین 800 ºF (427 ºC) و 1650 ºF (899 ºC) مورد نیاز است و یا برای جوشکاری در شرایطی که از جوش جلوگیری می کند.

 

استیل 348: نوع 348 یک فولاد ضد زنگ آستنیتی است که مقاومت عالی در برابر خوردگی بین دانه ای دارد. این آلیاژ برای برنامه‌هایی مورد نیاز است که نیاز به حرارت متناوب بین 800/1650 درجه (425/900 درجه سانتیگراد) نیاز دارد.این آلیاژ در برابر خوردگی جو، مواد غذایی، محلول های استریلیزه، بسیاری از مواد شیمیایی آلی و غیر آلی و رنگ دانه ها مقاومت خوبی میکند. به علت کمبود کلومیمیم و تانتالیم آن، نوع 348 ضدزنگ باید برای برنامه های هسته ای مورد توجه قرار گیرد.

 

گریدهای با کربن کم (گرید L)

گریدهای " "Lبرای داشتن مقاومت در برابر خوردگی بیشتر پس از جوشکاری استفاده می شود. حرف" "Lپس از شماره گرید فولاد ضد زنگ، کربن کم را نشان می دهد. برای جلوگیری از رسوب کاربید، سطح کربن به 0.03 درصد و یا کمتر نگهداری می شود که می تواند منجر به خوردگی شود. با توجه به درجه حرارت ایجاد شده در طی فرآیند جوشکاری (که می تواند منجر به رسوب کربن) شود، گرید " "Lبه طور معمول استفاده می شود. به طور معمول، کارخانه های ضد زنگ این دسته از ضد زنگ را به عنوان گواهی دوگانه، مانند 304 / 304L یا 316 / 316L عرضه می کنند.

 

گریدهای با کربن بالا (گرید H)

گریدهای ""H ضدزنگ، دارای حداقل کربن 0.04 درصد و حداکثر 10 درصد کربن می باشد. کربن بالاتر باعث حفظ استحکام در دماهای بالا می باشد. این گریدها پس از عدد گرید ضدزنگ با حروف " "Hنشان داده می شود.

 

فولاد ضد زنگ فریتی

گریدهای ضد خوردگی فریتی علاوه بر اینکه در برابر خوردگی و اکسیداسیون مقاوم هستند، در برابر استرس و ترک خوردگی هم خصوصیت فوق العاده ای از خود نشان می دهند. اگر چه این فولادها مغناطیسی هستند، اما با استفاده از عملیات حرارتی سخت نمی‌شوند. آنها دارای مقاومت در برابر خوردگی بالاتر نسبت به گریدهای مارنزیتی هستند، اما این ویژگی بیشتر از گریدهای آستنیتی می‌باشد. این گریدها فولادهای کرومی بدون هیچ نیکلی می باشند و اغلب برای دکورهای تزئینی، سینک ظرفشویی و برخی از کاربردهای خودرو مانند سیستم های اگزوز استفاده می شود.

 

 فولاد های فریتی استاندارد حاوی 10.5 تا 27 درصد کروم و بدون نیکل هستند. و میزان کربن آنها پایین می باشد (کمتر از 0.2 درصد). این نوع فولاد ضد زنگ به دلیل عدم وجود نیکل ارزانتر از فولاد آستنیتی می باشد و مقاومت بالایی دربرابر خوردگی دارد. اما قابلیت جوش پذیری کمی دارند و شکل پذیر هم نیستند. آنها از طریق عملیات حرارتی سخت نمی‌شوند، اما به طور قابل توجهی از طریق کار سرد سخت می شوند. هیچ کدام از گریدهای این دسته مغناطیسی نیستند.

 

 

گرید 430: یک گرید پایه که دارای مقاومت خوردگی کمتر نسبت به نوع 304. این گرید دارای مقاومت در برابر مواد خورنده مانند اسید نیتریک، گازهای سولفور و بسیاری از اسیدهای آلی و مواد غذایی است.

 

گرید 405: این نوع دارای محتوای کروم کمتری همراه با آلومینیوم اضافه شده است. این ترکیب شیمیایی به هنگام سرد شدن در دمای بالا از سخت شدن جلوگیری می کند. کاربردهای معمول عبارتند از مبدل های حرارتی.

 

گرید 409: یکی از کمترین گریدهای ضد زنگ به علت کاهش محتوای کروم است. این نوع فقط برای قسمت های داخلی و خارجی در محیط های غیر خورنده استفاده می شود. کاربردهای معمول شامل مخازن خنک کننده است.

 

گرید 434: این گرید دارای محتوای مولیبدن است که باعث بهبود مقاومت در برابر خوردگی می شوند. کاربردهای معمولی این نوع فولاد شامل ترمیم خودرو و اتصال دهنده ها است.

 

گرید 436: این گرید حاوی کلومبیوم برای مقاومت در برابر خوردگی و حرارت، می‌باشد.

 

گرید 442: با توجه به افزایش محتوای کروم، مقاومت در برابر پوسته پوسته شدن را افزایش داده است. کاربردهای این گرید شامل قطعات کوره و بخاری است.

 

نوع 446: برای افزودن مقاومت در برابر خوردگی و پوسته پوسته شدن در دمای بالا، مقدار زیادی کروم افزوده شده است. این گرید برای مقاومت در برابر اکسیداسیون بسیار بالا در یک محیط سولفوریک، بسیار خوب است.

 

فولاد مارنزیتی

فولاد مارنزیتی معمولا دارای 11.5 تا 18 درصد کروم و 1.2 درصد کربن می باشد و گاهی اوقات نیکل نیز اضافه می شود. گریدهای فولاد ضدزنگ مارنزیتی، گروهی از آلیاژهای ضد زنگ هستند که برای مقاومت در برابر خوردگی ساخته شده اند. تمام ارقام مارنزیتی، فلز کروم بدون نیکل است. همه این گریدها مغناطیسی هستند. گریدهای مارنزیتی عمدتا برای مواردی استفاده قرار می شوند که در آن سختی، استحکام و مقاومت در برابر سایش مورد نیاز است. این فولاد ها مقاومت در برابر خوردگی متوسطی دارند و در کارد و چنگال، ابزار جراحی، کلید های پیچ و مهره و توربین استفاده می شود

 

انواع گرید فولاد مارنزیتی

گرید 410: گرید پایه مارنزیتی است که دارای آلیاژ کمتری می باشد. نسبتا کم هزینه است، و برای اهداف کلی استفاده می شود، روی این فولاد عملیات حرارتی قابل اجرا است. در مواردی استفاده می شود که در آن محیط، خوردگی بسیار شدید نیست (مانند هوا، آب، برخی مواد شیمیایی و اسیدهای غذایی). کاربردهای این فولاد شامل قطعاتی است که نیاز به ترکیبی از استحکام و مقاومت دربرابر خوردگی دارند، مانند اتصال دهنده ها.

 

گرید S410 :محتوای کربن این فولاد پایین تر از نوع 410 است، اما قابلیت جوش پذیری بهتر با سختی پایین تر را به همراه دارد. این یک فولاد کروم مقاوم در برابر خوردگی و حرارت است.

 

گرید 414: این نوع فولاد، محتوای نیکل بیشتری (2٪) برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی دارد.

 

 گرید 416: فسفر و گوگرد اضافه شده در این نوع فولاد برای ماشینکاری پیشرفته مناسب است.  کاربردهای معمول این فولاد شامل قطعات پیچ و مهره است.

 

استیل 420: افزایش کربن در این نوع فولاد، باعث بهبود خواص مکانیکی می شود. کاربردهای معمول این نوع فولاد شامل ابزار جراحی هستند.

 

استیل 431: محتوای کروم بالاتری دارد که آن را برای مقاومت بیشتر در برابر خوردگی و خواص مکانیکی مناسب می کند. کاربردهای معمول این نوع گرید شامل قطعات با استحکام بالا مانند شیرها و پمپ ها هستند.

 

استیل 440: افزایش محتوای کروم و کربن، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی این نوع را بهبود می بخشد. کاربردهای معمول این نوع فولاد شامل ابزار جراحی هستند.

 

 گروه های فریتی و مارتنزیتی هر دو دارای میکروساختار bcc هستند. میزان مقاومت دربرابر خوردگی این دونوع فولاد ضد زنگ نسبت به فولاد ضد زنگ آستنیتی کمتر است.

 

فولاد ضدزنگ داپلکس

فولاد ضدزنگ داپلکس ترکیبی از فولاد ضد زنگ آستنیتی و فریتیک با مقادیر مساوی از هرکدام است. آنها حاوی 21 تا 27 درصد کروم، 1.35 تا 8 درصد نیکل، 0.05 تا 3 درصد مس و 0.05 تا 5 درصد مولیبدن است. فولاد ضدزنگ داپلکس نسبت به  فولادهای ضد زنگ آستنیتی و فریتی، قوی ترهستند و مقاومت بیشتری دربرابر خوردگی دارند و به همین دلیل از آنها در ساخت و ساز مخازن، فرایندهای شیمیایی و ظروف حمل مواد شیمیایی استفاده می شود.

 

 این گریدها حدود دو برابر قوی تر از گریدهای آستنیتی و فریتی هستند. در حالی که آنها دارای چقرمگی و انعطاف پذیری بیشتری نسبت به گریدهای فریتی می باشند، به سطح گریدهای آستنیتی نمی رسند. گریدهای داپلکس دارای مقاومت در برابر خوردگی بسیار نزدیک به گریدهای آستنیتی مانند 304 و 316 است. گرید 2205 به طور گسترده در دسته ی داپلکس استفاده می شود.

 

استیل 2205: داپلکس 2205 برای محیط های با فشار بالا و خوردگی بسیار مناسب است. این فولاد همچنین دارای خواص خستگی و فرسایش زیاد و همچنین انبساط گرمایی کم تر و رسانایی گرمایی بالاتر از آستنیتی است. استفاده از این گرید باید محدود به دمای زیر 315 درجه سانتیگراد باشد، زیرا افزایش شدید درجه حرارت می تواند موجب شکننده شدن مواد شود.

 

استیل 2304: داپلکس 2304 به طور کلی در  مواردی استفاده می شود که در آن از آلیاژهای 304 و 316L استفاده می شود. مقاومت در برابر خوردگی این گرید خیلی نزدیک یا کمی بهتر از گریدهای آستنیتی 304 و 316 است، اما تقریبا دو برابر نقطه تسلیم است. این گرید برای استفاده در دمای بین -50 و 300 درجه سانتیگراد مناسب است. این گرید دارای مقاومت مکانیکی بالا و مقاومت بالا در برابر ترک خوردگی است. دارای قابلیت جوش پذیری خوب و ماشینکاری است.

 

استیل 2507: داپلکس 2507 یک فولاد ضد زنگ  سوپرداپلکس است. این فولاد در مواردی استفاده می شود که به مقاومت استثنایی و مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارند، مانند فرآیند شیمیایی، پتروشیمی و تجهیزات دریایی. این گرید دارای مقاومت عالی در برابر ترک خوردگی، هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین است. سطوح بالای کروم، مولیبدن و نیتروژن در این گرید، مقاومت زیادی در برابر خوردگی ناحیه ای، شکاف و خوردگی عمومی ایجاد می کند.

 

 

فولاد ضد زنگ رسوب سخت شده

فولاد ضد زنگ رسوب سخت شده، به سختی که دارد معروف است، که از اضافه شدن آلومینیوم، مس و نیوبیوم به آلیاژ در مقادیر کمتر از 0.5 درصد از جرم کل آلیاژ حاصل می شود.  این فولادها مقاومت دربرابر خوردگی  قابل مقایسه ای نسبت به فولادهای آستنیتی دارند و حاوی 15 تا 17.5 درصد کروم، 3 تا 5 درصد نیکل و 3 تا 5 درصد مس است. از این فولاد در ساخت شفت های بلند استفاده می شود.

 

فولاد ضد زنگ رسوب سخت شده می تواند توسط عملیات حرارتی تقویت شده و سخت تر شود. این گرید ترکیبی منحصر به فرد از استحکام، سهولت در استفاده از عملیات حرارتی، و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهد که در هیچ دسته دیگری از مواد یافت نمی‌شود. این گریدها شامل 17Cr-4Ni (17-4PH)  و  15Cr-5Ni (15-5PH) است.

 

نوع 17-4: آلیاژ 17-4  یک فولاد ضدزنگ رسوب سخت شده ی کروم مس است که برای فضاهای با مقاومت بالا و سطح متوسط از مقاومت در برابر خوردگی مورد استفاده قرار می گیرد. این گرید دارای استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی در تمام شرایط حرارتی است. این گرید را می توان در درجه حرارت های مختلف تحت عملیات حرارتی قرار داد. این گرید نباید در دمای بالاتر از 300 درجه سانتیگراد یا درجه حرارت بسیار پایین استفاده شود.

 

نوع 15-5: این گرید یک نوع از 17-4 کروم نیکل مس است . آلیاژ 15-5 برای چقرمگی بیشتر از 17-4 طراحی شده است. این گرید در مواردی استفاده می شود که به مقاومت در برابر خوردگی بیشتری در مقایسه با سایر مارنزیت های مشابه نیاز باشد.