مدیریت سایت فولاد در بسیاری از کاربردهای روزمره و صنعتی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. از طرفی، وجود رطوبت و میعانات نظیر آب، همواره استفاده از برخی فولادها را در کاربرهای گوناگون محدود می سازد. این امر به دلیل خواص ضعیف فولادها در مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی می باشد. بنابراین فولاد ضدزنگ روی کار آمده تا این مشکل را برطرف کنند.
فولاد ضدزنگ چیست؟
فولاد ضد زنگ که به عنوان Stainless Steel شناخته می‌شود، نوعی آلیاژ آهن با حداقل 10.5 درصد کروم (بطور معمول 12 تا 20درصد کروم) است. علت کروم به کار رفته در این فولاد این است که از خوردگی و زنگ زدگی فولاد جلوگیری شود. نکته قابل توجه اینجاست که با بیشتر شدن مقدار کروم، افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حرارت این فولاد نیز بیشتر می‌شود.
علاوه بر کروم، این نوع فولاد حاوی مقادیری مانند کربن، سیلیسیم و منگنز است که باعث میشوند فولاد ضد زنگ خواص عالی داشته باشد. عناصر دیگری مانند نیکل و مولیبدن برای افزودن سایر عناصر مانند شکل‌پذیری خوب و افزایش مقاومت در برابر خوردگی به فولاد ضد زنگ اضافه می‌شود.
دلیل نامگذاری این فولاد به نام ضد زنگ این است که لکه، زنگ زدگی یا خوردگی در آن اتفاق نمی افتد. در صنعت نیز به آن استیل گفته می شود.
انواع فولاد ضدزنگ
فولادهای زنگ نزن بر حسب نوع ریزساختاری که دارند به انواع مختلفی تقسیم می شوند که هر خانواده دارای خواص منحصر بفردی می باشد. انواع گریدهای فولاد ضد زنگ بر این اساس به گروه های زیر تقسیم بندی می شوند:
فولاد ضد زنگ آستنیتی
فولادهای ضد زنگ آستنیتی، رایج‌ترین فولادهای ضد زنگ هستند که حاوی حداقل 16٪ کروم هستند. همچنین حاوی زیر ساختاری هستند که از اضافه شدن نیکل، منگنز و نیتروژن حاصل شده است.
این فولاد متداول ترین فولادهای ضد زنگ بوده که به زیر مجموعه های سری 300 و سری 200 تقسیم می شوند. ساختار آستنیتی سری 300 با افزودن نیکل متمایز می شود. سری 200 نیز در درجه اول از افزودن منگنز و نیتروژن استفاده می کند. گرید 304 رایج ترین فولاد ضد زنگ است که در این گروه جای دارد که فولاد 8-18 نیز نامیده می شود چون شامل 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است.
فولاد ضد زنگ فریتی
فولادهای فریتی، فولاد ضد زنگ گرید 400 هستند که حاوی محتوای کروم بالا از 5/10 تا 27 درصد هستند. ازجمله خواص مطلوب این گروه می توان به خاصیت مغناطیسی، شکل پذیری خوب، پایداری، استحکام کششی در حد متوسط، مقاومت در برابر خوردگی، خستگی حرارتی و ترک خوردگی ناشی از تنش اشاره کرد.
فولاد ضد زنگ داپلکس
این فولادها دارای ساختار مختلط فریت و آستنیت هستند. محتوای کروم و مولیبدن آنها زیاد است و به ترتیب 22 تا 25 درصد و تا 5 درصد نیکل دارند. ساختار داپلکس به فولاد ضد زنگ خواص مطلوبی ازجمله استحکام کششی دو برابر نوع فریتی و آستنیتی و مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی مناسب می بخشد.
فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی
فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی از سری فولاد ضد زنگ گرید 400 هستند. آنها دارای کربن کم تا متوسط بوده و حاوی 12 تا 15 درصد کروم و تا 1 درصد مولیبدن هستند. هر زمان که مقاومت در برابر خوردگی و یا مقاومت در برابر اکسیداسیون همراه با استحکام بالا در دمای پایین یا مقاومت در برابر خزش در دمای بالا مورد نیاز باشد، از این فولادها استفاده می شود. فولادهای مارتنزیتی همچنین مغناطیسی هستند و از شکل پذیری و چقرمگی نسبتاً بالایی برخوردارند که شکل دهی آنها را آسان می کند.
فولاد ضد زنگ رسوب سخت شونده
فولاد ضد زنگ رسوب سخت شونده را می توان با عملیات حرارتی سخت کرد و استحکام آنها را افزایش داد. این گرید ها دارای بیشترین استحکام کششی در بین تمام فولادهای ضد زنگ هستند. فولادهای ضد زنگ 17Cr-4Ni که به اختصار به نام 17-4 PH خوانده می شوند در این گروه جای دارند.
ویژگیهای فولاد ضدزنگ
- فولاد ضد زنگ قابلیت بازیافت دارد.
- فولاد ضد زنگ بادوام است.
- فولاد ضد زنگ خطری برای سلامتی انسان ندارد.
- فولاد ضد زنگ از نظر اقتصادی به صرفه است.
مزایای استفاده از فولاد ضد زنگ
- مقاوم در برابر خوردگی
- مقاوم در برابر کشش و سایش
- قابلیت جوشکاری
- مقاوم در برابر دمای بالا
- بهداشتی بودن
- رسانایی الکتریکی بالا
- ماندگاری بالا و عدم نیاز به تعمیر
کاربرد فولاد ضدزنگ
- معماری و ساخت‌وساز
- صنعت خودرو
- قابل استفاده در کارخانه شیمیایی
- صنعت کشتی‌سازی
- ساخت لوازم خانگی
- صنعت مواد غذایی و همچنین داروسازی
روش ساخت فولاد ضدزنگ
برای ساخت فولاد ضدزنگ یکسری فرآیند طی میشوند که در ادامه به آن میپردازیم.
1. ذوب شدن مواد اولیه
این فرآیند شامل ذوب شدن مواد اولیه در کوره قوس الکتریکی است. با جداسازی سرباره و ته نشین شدن، مواد اولیه مذاب تصفیه میشوند.
2. حذف محتوای کربن
در این مرحله، مقدار اضافی کربن باید حذف شود. این کار را می‌توان با پردازش فلز مذاب در مبدل ( AOD آرگون اکسیژن زدایی) انجام داد. استفاده از AOD با تزریق مخلوط اکسیژن و آرگون به کاهش کربن کمک می‌کند.
3. ریخته‌گری پیوسته
در این مرحله، مذاب تصفیه شده باید در قالب ریخته‌گری قرار گیرد و در نهایت به صورت تختال یا شمشال برش داده می‌شود.
4. شکل‌گیری
در نهایت فولاد مذاب به اشکال مختلف شکل می‌گیرد؛ این فرم‌ها می‌توانند به شکل مستطیل، گرد یا مربع، میله یا لوله باشند.
5. نورد گرم یا عملیات حرارتی
بیشتر فولاد های ریخته گری با نورد گرم تشکیل می شوند. اسلب، بلوم یا بیلت، گرم می شوند و از غلطک های بزرگ عبور می کند و فولاد به شکل نازک تر و کشیده تر در می آید. نورد گرم بالاتر از دمای تبلور مجدد فولاد رخ می دهد. هر اسلب به صورت ورق، صفحه یا نوار شکل می گیرد، در حالی که بلوم ها و بیلت ها به صورت سیم و میله شکل می گیرند.
6. نورد سرد
این نورد نیز زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که ابعاد دقیق تر یا درخشندگی سطح مورد نیاز باشد و در زیر دمای تبلور مجدد فولاد اتفاق می افتد. نورد سرد از غلتک های با قطر کوچک با یک سری چرخ های پشتیبانی کننده برای تولید ورق فولادی صاف و پهن از فولاد ضد زنگ با کمترین تغییرات ابعادی استفاده می کند.
7. آنیل کردن
عملیات آنیل کردن یا (بازپخت) فرآیندی است که برای نرم کردن فولاد ضد زنگ، افزایش شکل پذیری و تصفیه ساختار دانه‌ای استفاده می شود. در این فرآیند فولاد در شرایط کنترل شده گرم و سرد می شود.
8. رسوب زدایی
فرآیند آنیل باعث تشکیل اکسیدهای سطحی روی فولاد می‌شود. سطح قطعه اکسید شده علاوه بر تاثیرات نامناسب بر خواص مکانیکی، از زیبایی سطح قطعه می‌کاهد؛ بنا بر این باید طی عملیاتی به نام رسوب زدایی، اکسیدها از روی سطح فولاد برداشته شوند.
9. برشکاری
فرآیند برش کمک می‌کند تا فولاد ضد زنگ را به اندازه دلخواه برش دهید. فولاد ضد زنگ را می‌توان با چاقوهای گیوتین برش داد، با استفاده از چاقوهای دایره‌ای قیچی کرد و همچنین با تیغه‌های پرسرعت اره کرد.
برشکاری کمک می‌کند تا محصولات فولادی، بهترین شکل ظاهری را داشته باشند؛ برای آسیاب یا صیقل دادن فولاد، از چرخ‌های آسیاب یا تسمه‌های ساینده استفاده می‌شود.
10. تمام‌کاری
در مرحله آخر، عملیات پرداخت سطحی بر روی فولاد انجام می‌شود تا در نهایت فولاد تولید شده سطحی صاف و زیبا داشته باشد.