استنلس استیل یا فولاد زنگ نزن

یکی از مهم‌ترین دسته‌های مواد مهندسی که در صنعت امروزی جایگاه ویژه‌ای را به خود اختصاص داده است، استنلس استیل می‌باشد. استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ، توانسته است به کمک عناصر آلیاژی به کار رفته در ساختار خود، یکی از بزرگترین مشکلات فولادها را که همان بحث مقاومت به خوردگی و زنگ زدن است، برطرف نماید.
در این مقاله بر آن شده‌ایم تا با نگاهی دقیق‌تر به استنلس استیل، انواع آن، کاربردهای هر دسته و مزایا و معایب آن‌ها بپردازیم.

استنلس استیل چیست؟

استنلس استیل یکی از متداول‌ترین انواع فولاد در دنیا است. این دسته از محصولات طیف گسترده‌ای از گریدهای فولادی را در بر می‌گیرند. این گریدها علی رغم تفاوت‌هایی که با هم دارند در یک چیز اشتراک دارند و آن، مقاومت به خوردگی چشم‌گیرشان است. استنلس استیل‌ها همانطور که از نامشان نیز مشخص است، دچار زنگ زدگی کمتری نسبت به سایر فولادها می‌شوند. عموم گریدهای استنلس استیل علاوه بر آهن و کربن، مقادیر قابل ملاحظه‌ای از سایر عناصر مانند نیکل و مولیبدن دارند که نوع و مقدار آن‌ها تعیین کننده خواص نهایی هر گرید هستند.

تاریخچه ساخت و استفاده از استنلس استیل

در مورد تاریخچه استنلس استیل مطالب گوناگونی ذکر شده است و افراد زیادی به صورت مجزا برای رفع عیب فولادهای معمولی، تلاش‌هایی را انجام داده‌اند اما می‌توان گفت نخستین تلاش موفق برای ساخت استنلس استیل در سال ۱۹۱۳میلادی توسط شخصی به نام Harry Brearley در شفیلد انگلستان به ثمر نشسته است. او در حال پیدا کردن راه حلی برای رفع مشکل خوردگی سایشی لوله‌های تفنگ ارتش بریتانیا بود که متوجه شد عنصر کروم می‌تواند نقشی کلیدی در بهبود زنگ‌زدگی فولاد داشته باشد. درست از این نقطه بود که شفیلد انگلستان به یکی از قطب‌های اصلی مهندسی متالورژی و تولید فولاد تبدیل شد.

پس از این اختراع اولیه، ساخت و بهبود استنلس استیل در دنیا سرعت بیشتری گرفت به طوری که در سال ۱۹۱۹ آقای Elwood Haynes پتنت ساخت فولاد مارتنزیتی خود را به ثبت رساند. سپس در ۱۹۲۹، William J. Kroll در لوکزامبورگ اولین استیل پیر سختی را ساخت. همچنین اولین استیل‌ دوپلکس ساخته شده را به کارخانه Avesta سوئد در سال ۱۹۳۰ نسبت داده‌اند.

استنلس استیل چگونه ساخته می‌شود؟

استنلس استیل بر خلاف تصور عموم مردم، روش ساخت خیلی پیچیده یا متفاوت از فولادهای معمولی را ندارد. چیزی که در واقع باعث تفاوت خواص فولاد زنگ نزن با فولادهای معمولی می‌شود، نوع و میزان عناصر آلیاژی به کار رفته در آن‌ها می‌باشد. همانطور که می‌دانید، استنلس استیل‌ها گریدهای بسیار متنوعی دارند و نمی‌توان در مورد ترکیب شیمیایی آن‌ها به طور کلی صحبت کرد اما به طور کلی و بر اساس یک قاعده پذیرفته شده، تمامی استنلس استیل‌ها باید حداقل ۱۰/۵ درصد کروم را در ساختار خود داشته باشند. در واقع، عنصر اساسی که خواص ضد زنگ برای استیل ایجاد می‌کند همین عنصر کروم است. این عنصر از طریق تشکیل لایه پسیو (passive layer) بر روی فولاد، از زنگ زدگی آن در بیشتر محیط‌ها جلوگیری می‌کند.
از دیگر عناصر آلیاژی موجود در غالب استنلس استیل‌ها می‌توان به عناصر زیر اشاره کرد:

• نیکل
• مولیبدن
• مس
• کربن

خواص کلی فولاد زنگ نزن

فولادهای زنگ نزن علاوه بر خواص بسیار مناسب در برابر خوردگی، دارای مزیت‌های دیگری نیز هستند که از آن‌ها ماده‌ای برتر و پرکاربرد ساخته است. از جمله این خواص عمومی می‌توان به توانایی کار در دمای بالا و دماهای خیلی پایین، استحکام بالا و سختی بسیار مناسب اشاره کرد. نکته حائز اهمیت در تهیه استنلس استیل‌ها این است که آن‌ها عموما مقدار کربن کمی دارند. اما علت چیست؟
کربن علی رغم توانایی ایجاد سختی بالا، می‌تواند در فولاد زنگ نزن یک عیب بزرگ به وجود بیاورد. استنلس استیل‌ها دارای عناصر آلیاژی با درصدهای بالایی هستند که می‌توانند در تماس با کربن به کاربید تبدیل شوند. کاربید‌های فلزی به شدت ترد بوده و از مقاومت به ضربه استنلس استیل می‌کاهد. به همین دلیل، میزان کربن در استنلس استیل عموما مقادیر بسیار کمتری نسبت به فولادهای معمول را به خود اختصاص می‌دهد.

انواع استنلس استیل کدامند؟

فولاد ضد زنگ دسته‌ی وسیعی از گریدها را در بر می‌گیرد. هرکدام از این دسته‌ها می‌توانند خواصی متفاوت از هم داشته باشند که در ادامه به بررسی برخی از این دسته‌ها می‌پردازیم.

استیل سری ۳۰۰

استیل‌های سری ۳۰۰ پرکاربردترین دسته از فولادهای زنگ نزن می‌باشند. استیل‌های سری ۳۰۰ عموما آستنیتی هستند. ویژگی بازر استنلس استیل آستنیتی، مقاومت به خوردگی و پایداری حرارتی بالاتر آن نسبت به سایر دسته‌ها می‌باشد. میزان کروم در این دسته از فولادهای ضد زنگ، بیش از سایر دسته‌ها می‌باشد.

از جمله مهم‌ترین استنلس استیل‌های موجود در این دسته می‌توان به استیل ۳۰۴، استیل ۳۱۶ و استیل ۳۰۸ اشاره کرد.

استیل سری ۴۰۰

یکی دیگر از مهم‌ترین دسته‌های استنلس استیل، استیل سری ۴۰۰ می‌باشد. استیل‌های فریتی و مارتنزیتی در این دسته قرار می‌گیرند. استیل فریتی خواصی مشابه فولادهای معمولی دارد اما مقاومت به خوردگی، حرارت و ترک خوردگی آن، بهتر از فولادهای معمولی است.

فولادهای مارتنزیتی هم سختی بسیار بالایی دارند اما در مقابل، مقاومت به خوردگی پایین‌تری نسبت به استیل فریتی و آستنیتی دارند. استیل‌های سری۴۱۰، سری۴۲۰ و سری ۴۳۰ نیز  از مهم‌ترین استیل‌های این دسته هستند.

استیل نسوز

استیل نسوز از جمله محبوب‌ترین فولادهای زنگ نزن در بازار فولاد ایران می‌باشد. نام استیل نسوز، نامی بازاری است و نشان از مقاومت حرارتی بالای این دسته از استیل‌ها دارد. استیل نسوز به دلیل دارا بودن این خاصیت می‌تواند در دماهای کاری بالاتری نسبت به فولادهای معمولی و حتی سایر استیل‌های معرفی شده دارد. مهم‌ترین گریدهای استیل نسوز، استیل ۳۰۹، استیل ۳۲۱، استیل ۳۱۰ و استیل ۴۳۱ می‌باشند.

استیل دوپلکس

استیل دوپلکس یکی از جدیدترین دسته‌های استنلس استیل است که توانسته به کمک خواص ممتاز  خود، سهم خوبی از استیل‌های مصرفی در صنایع حساس را به خود اختصاص دهد. این خواص ممتاز ناشی از ساختار استیل دوپلکس می‌باشد.

استیل دوپلکس به استیل فریتی-آستنیتی معروف هستند و خواص برتر این دو دسته را به طور همزمان دارا می‌باشد.

استیل سری ۲۰۰

استیل سری ۲۰۰ یکی دیگر از دسته‌بندی‌های استیل‌ است. سری ۲۰۰ به طور کلی خواص ضعیف‌تری نسبت به سایر دسته‌بندی‌ها دارد از این رو، کاربردهای خیلی محدودتری نسبت به آن‌ها به خود اختصاص داده است.

اطلاعات تکمیلی در مورد این استیل را در صفحه اختصاصی آن مطالعه بفرمایید.

کاربرد فولاد زنگ نزن

همانطور که در قسمت‌های پیشین در مورد آن صحبت شد، فولاد زنگ نزن دارای دسته‌ها و گریدهای زیادی می‌باشد. همین امر باعث شده است که فولادهای ضد زنگ خواص بسیار متفاوتی را به خود گرفته و به تبع آن، کاربردهای بسیار گسترده‌ای داشته باشند. به عنوان مثال، فولادهای سری ۳۰۰ که به فولادهای آستنیتی نیز معروف هستند، در صنایع هوافضا، الکترونیک، مخازن مواد شیمیایی و غذایی کاربرد دارند. همچنین از استیل‌های سری ۴۰۰ در ساخت سیستم احتراق خودرو، تانک آب داغ و تجهیزات آشپزی بهره می‌برند. برای اطلاعات کامل در خصوص کاربرد هر کدام از سری‌های نامبرده شده می‌توانید صفحات مربوط به آن‌ها را مطالعه کنید.

استیل بگیر چیست؟ تفاوت استیل بگیر و استیل نگیر

استیل بگیر و استیل نگیر از جمله لغات و اصطلاحات پرکاربرد و مرسوم در بازار می‌باشند. استیل بگیر به فولاد ضد زنگی گفته می‌شود که مقدار کروم آن کم‌تر از استیل نگیر است. هرچه مقدار کروم در ساختار فولاد زنگ نزن کم می‌شود، خاصیت مغناطیسی آن تقویت شده و آهن ربا  را به خود جذب می‌کنند. استیل بگیر در دسته‌های فریتی و مارتنزیتی قرار می‌گیرند و این به معنای این است که استیل‌های سری ۴۰۰ عموما بگیر هستند. اما استیل نگیر کروم بالاتری داشته و نسبت به آهن ربا حساسیت کمتری از خود نشان می‌دهند. استیل آستنیتی عموما نگیر می‌باشد پس می‌توان گفت با یک تقریب مناسب، استیل‌های سری ۳۰۰ نگیر هستند.