استنلس استیل چیست و کاربردهای آن

در اوايل دهه 1920ميلادي، دانشمندي اهل بريتانيا به نام هري بريرلي كه به دنبال بهبـود عملكـرد لولـه هـاي
تفنگ و جلوگيري از زنگ زدن آن ها بود، با تركيب فلزات، آلياژ هاي متفاوتي بدست آورد. بريرلي با توجـه بـه اينكـه در محيط آزمايشگاهي خود به نتيجه نرسيد، تمامي قطعات را به گوشه اي انداخت. پس از مدتي متوجه شد تمـامي نمونـه ها به غير از يك مورد، كه در معرض رطوبت و باران قرار داشتند، دچار زنگ زدگي و خوردگي شده انـد. بعـد از بررسـي اين آلياژ، تركيبي شامل 13درصد كروم حاصل شد. به اين ترتيب آلياژي با خواص ضد زنگ و مقاوم در برابر خـوردگي كه استنلس استيل ناميده مي شود وارد زندگي بشر شد

استنلس استيل چيست؟

علت نامگذاري اين آلياژ ها به عنوان استنلس استيل اين است كه بر خلاف فولاد هاي معمولي در مقابـل هـوا و
رطوبت لكه نشده و زنگ نمي زنند. استنلس استيل آلياژهايي از آهن با حداقل %11كـروم ) (Crمـي باشـند. كـروم در فولاد باعث ايجاد خاصيت محافظت يا رويين شدن در مقابل خوردگي مي گردد. علت بـه وجـود آمـدن ايـن خاصـيت، تشكيل لايه اكسيد كروم بسيار چسبنده با ضخامت تقريبي 100آنگستروم بر سطح فولاد مي باشد كه اكسيژن موجـود در هوا براي ايجاد آن كافي است. در استنلس استيلي كه فقط حاوي كروم بوده و عناصر آليـاژي ديگـري ندارنـد، ايـن لايه اكسيدي داراي تركيب Cr2O3و در فولاد هايي با عناصر آلياژي ديگر، تركيبي از اكسيد آنها مي باشد كه معمـولاً باعث تثبيت آن در محيط هاي شيميايي مي گردند.

اگرچه بيشترين كاربرد استنلس استيل به علت خاصيت مقاومت به خوردگي آنها در محيط هاي مختلف شـيميايي است، اما كاربرد مهم ديگر آنها در درجه حرارت هاي بالا تحت عنوان آلياژهاي مقاوم به دما مي باشد كه معمولاً كمتـر به آن توجه مي .شود.

وقتي بحث استنلس استيل و استفاده مفيد از آنها در صنعت مطرح مي گردد، آلياژ هـاي معروفـي ماننـد 304و
خصوصاً 316در ذهن عموم و حتي بسياري از كارشناسان به عنوان بهترين انتخاب تداعي مي گردد. اگرچه اين انتخاب ممكن است براي بسياري از كاربردهاي روزمره درست باشد، اما از جنبه علمي تعميم آن به كليه كاربردها بعضـاً نتيجـه اي كاملاً اشتباه و گمراه كننده در پي خواهد داشت.
اگرچه بيشترين كاربرد استنلس استيل به علت خاصـيت مقاومـت بـه خـوردگي آنهـا در محـيط هـاي مختلـف
شيميايي است، اما كاربرد مهم ديگر آنها در درجه حرارت هاي بالا تحت عنوان آلياژ هاي مقـاوم بـه دمـا ماننـد 309و310 مي باشد كه كمتر مورد توجه قرار مي گيرد.

 

انواع گروه ها و ویژگی های استنلس استیل

1. 1گروه فريتي
   آلياژ هاي فريتي با كروم كم )حدود (%11مانند 409و 405داراي مقاومت خوردگي و اكسيداسـيون حـداقل بـوده اما به دليل قيمت پايين و سهولت توليد، كاربرد زيادي در مواردي كه نيازمند مقاومت خوردگي كم باشـند، دارنـد. آليـاژ هاي فريتي با كروم متوسط ) 16تا (%18مانند 430در مقابل اسيد هاي اكسيد كننده ضـعيف و آلـي مقـاوم بـوده و در ساخت قطعات خودرو و ظروف آشپزخانه كاربرد دارند. ولي محدوديت آنها در مشكلات جوشكاري است.

آلياژ 430سرگروه اين خانواده است كه با %17كروم مقاومت نسبتاً خوبي بـه اتمسـفر، بعضـي از مـواد شـيميايي مخصوصاً اسيد هاي اكسيد كننده( دارد. اين آلياژ در مواردي جانشين بسـيار مناسـبي بـراي آليـاژ هـاي گـران قيمـت آستنيتي مي باشد. شكل پذيري اين آلياژ خوب است. كاربرد آن در تانك هاي اسيد نيتريك، سبد هاي بازپخت حرارتي و قطعات تزييني است. آلياژهاي 430Fو 430FSeبراي بهبود ماشينكاري آلياژ 430با افزودن گوگرد يا سـلنيم بـه وجـود آمـده انـد.
كاربرد آن در قطعاتي مانند پيچ مي باشد كه در فرآيند آنها كله زني سرد به همراه ماشينكاري لازم مي باشد.

2. گروه مارتنزيتي

آلياژ 410سردسته اين گروه و داراي بيشترين كاربرد در گروه مارتنزيتي مـي باشـد. در آمريكـا ايـن آليـاژ داراي كاربرد گسترده اي در توربين هاي بخار، موتور هاي جت، توربين گازي، كاربرد عمـومي، قطعـات ماشـين آلات، شـفت پمپ ها و غيره مي باشد.

3. گروه آستنيتي

آستنيت يكي از فاز هاي آهن با شبكه FCCاست كه در آهن بدون عناصـر آليـاژي در محـدوده دمـاي 910تـا
1400درجه سانتي گراد پايدار است. با افزودن عناصر آستنيت زا )مانند (Niمي توان آن را در دماي محيط نيـز پايـدار نمود. نورد سرد انجام شده روي اين گروه مقاومت خوبي به آنها مـي دهـد. از ديگـر قابليـت هـاي ايـن گـروه امكـان جوشكاري آن به سبب ميزان پايين كربن و گوگرد موجود در آنهاست.

گروه آستنيتي 3XXبه چهار كلاس تقسيم بندي مي شود:
كلاس A
كه با كمي تفاوت در تركيب شيميايي مي توان آنها را همان آلياژ – 18 8دانست. مقاومت خوردگي كلي اين آلياژ هـا بـا هم تفاوت چنداني ندارند، اما تعدادي كه عناصر آلياژي بيشتري دارند مقاومت خوردگي كمي بـالاتري نيـز دارنـد. مـثلا مقاومت خوردگي آلياژ 304از 301و 302بيشتر است.
آلياژ خوش تراش 303در اين گروه داراي كمترين مقاومت خوردگي، مخصوصاً در مقابل خوردگي حفره اي است. آلياژ هاي 347 ،321و 348نيز داراي مقاومت به خوردگي مشابه 302و 304بوده اما كربن آنها با افزودن تيتانيم يا نئوبيم پايدار گرديده است تا بعد از جوشكاري پديده حساسيت و خوردگي كنار درز جوش به وجود نيايد.
كلاس :B
در اين گروه تنها دو آلياژ 305و 348قرار دارند كه درصد نيكل آنها نسبتاً زيـاد ) 12و (%15مـي باشـد و از نظـر مقاومت به خوردگي، بالاتر از كلاس Aهستند. آلياژ هاي اين كلاس براي انجام كارسرد زياد مانند كشش هـاي فـوق عميق بكار مي روند.

كلاس :C
دراين گروه آلياژ هاي 314 ،310S ،310 ،309S ،309 ،308 ،302Bقرار دارند.
آلياژ هاي 302Bبا افزايش %2.5سيليسيم به آلياژ – 18 8به وجود آمده است. اين آلياژ در مقابل اكسيداسيون در دماي بالا مقاوم مي باشد.
آلياژ 314با افزايش كروم و نيكل آلياژ – 18 8به وجود آمده است تا مقاومت خوردگي بالاتري به وجود آيد. همچنين بـا افزودن مقداري سيليسيم مقاومت به خوردگي آن مخصوصاً در مقابل اسيد سولفوريك افزايش يافته است و بـه همـين دليل داراي مقاومت زياد در مقابل دماي بالا نيز هستند.
كلاس 😀
در اين گروه آلياژ هاي 317L ،317 ،316N ،316F ،316L ،316قرار دارند. خواص كلي مقاومت بـه خـوردگي اين آلياژ ها مانند آلياژ 310مي باشد. اما به دليل دارا بودن موليبدن مقاومت آنها به خـوردگي حفـره اي، مخصوصـاً در محيط هاي احيا كننده و محيط هاي حاوي يون كلريد بيشتر از كلاس هاي ديگر است.

كاربرد هاي عمومي نوع