آشنایی با فولاد ضد زنگ و کاربردهای آن

یکی از عنصرهایی که برای ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد، فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل است. فولاد زنگ نزن یکی از آلیاژهای بسیار مستحکم، ساخته شده از آهن، کربن و کروم است. بعضا مشاهده می‌شود که در ترکیب فولاد ضدزنگ از نیکل، سیلیسیم و منگنز نیز استفاده به عمل آمده است. ترکیب استفاده شده روی مقاومت محصول نهایی و کاربرد آن تاثیر گذار است؛ در ادامه این موضوع را بیشتر بررسی می‌کنیم. از آنجایی که استفاده از آهن‌آلاتی که در برابر زنگ زدگی و خوردگی مقاوم باشند امر مهمی در ساخت و ساز و صنعت است در این مقاله ما تصمیم برآن داریم که شما را به طور کامل با انواع آهن زنگ نزن، ویژگی و کاربرد آن آشنا کنیم.

فولاد زنگ نزن چیست؟

قبل از تعریف فولاد زنگ نزن بد نیست بدانید این مقطع با نام‌های فولاد ضد زنگ و استنلس استیل (Stainless Steel) نیز در بازار شناخته می‌شود. فولادهای ضدزنگ در ترکیب خود میزان قابل توجهی کروم دارند، این میزان در کمترین حالت ممکن 11 درصد تعریف شده است. دلیل اضافه کردن کروم به ترکیب فولاد ضد زنگ، افزایش مقاومت آهن در برابر خوردگی است. توجه داشته باشید که کروم استفاده شده در مقاطع فولادی ضد زنگ به هیچ عنوان نباید کمتر از درصد بالا باشد، پس در زمان خریداری مقاطع استنلس استیل حتما درصد کروم را بررسی کنید.

اگر تولیدکننده تصمیم داشته باشد مقاومت در برابر زنگ را تا حد زیادی بالا ببرد، عناصری مانند مولیبدن، نیکل و ازت نیز به کروم موجود اضافه می‌شود. دلایل متفاوتی برای اضافه کردن هر عنصر وجود دارد؛ برای مثال نیکل قادر است انعطاف پذیری را افزایش بدهد. همانطور که بررسی کردیم، فولاد زنگ نزن به انواع مقاطع فولادی تولید شده با کروم می‌گویند؛ از انواع متنوع این کالاها می‌توان پروفیل‌های استنلس استیل، میلگرد ضد زنگ، ورق ضد زنگ و …. را نام برد.

انواع فولادهای زنگ نزن

فولادهای زنگ نزن که با میزان حداقل 10.5 درصد کروم ساخته می‌شوند در گروه‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این دسته بندی به صورت زیر تعریف می‌شود:

1. فولادهای زنگ نزن فریتی
2. فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی
3. فولادهای زنگ نزن آستنیتی
4. فولادهای زنگ نزن دو فازی (آستنیت + فریت)
5. فولادهای زنگ نزن رسوب سختی

برای آشنایی بیشتر با هر یک از انواع فولادهای زنگ نزن با ما همراه باشید.

فولاد زنگ نزن فریتی (Ferritic)

به فولادهای ضد زنگی که با درصد کروم بین 11 الی 30 تولید می‌شوند، فولاد فریتی می‌گویند. در ترکیب فولاد فریتی علاوه بر کروم به میزان کمی نیکل نیز استفاده شده است. البته نیکل استفاده شده در ترکیب این محصول به قدری کم است که عملیات حرارتی روی این محصولات این جنس پیشنهاد نمی‌شود. محصولات تولید شده با فولاد ضد زنگ فریتی عبارتند از اگزوز خودروها، انواع لوازم خانگی و ظروف پخت و پز.

فولاد زنگ نزن مارتنزیتی (Martensitic)

فولاد مارتنزیتی با 11-18 درصد کروم، یک درصد کربن و بدون هیچگونه نیکل تولید می‌شود. استحکام، سختی و مقاومت آن بسیار بالا بوده اما میزان استقامت در برابر خوردگی متوسط است. از نظر قابلیت جوش و شکل پذیری این محصولات در دسته میانه قرار می‌گیرند. از فولاد ضد زنگ مارتنزیتی برای ساخت چنگال، قاشق، وسایل جراحی، تیغه چاقو، شیرآلات و … استفاده می‌شود.

فولاد زنگ نزن آستنیتی (Austenitic)

فولاد ضد زنگ آستنیتی در ترکیبات خود 16 درصد کروم و 7 درصد نیکل دارد. این نوع فولاد یکی از پراستفاده‌ترین ترکیبات فولاد ضد زنگ در بازار است، میزان نیکل استفاده شده در این محصول باعث بوجود آمدن انعطاف‌پذیری و مقاومت زیاد شده است. محصولات آستنیتی برای جوشکاری بسیار مناسب بوده و در صنایع شیمیایی، خودروسازی و … به کار می‌روند.

فولاد زنگ نزن دو فازی (Duplex or ferritic-austenitic)

این نوع فولاد ضد زنگ دارای خواصی مابین فولاد فریتی و آستنیتی است. استفاده از ترکیب این دو نوع فولاد زنگ نزن باعث شده است فولاد دو فازی دارای مقاومت ترک خوردگی، استحکام و مقاومت خوردگی بالاتری نسبت به دو نوع دیگر داشته باشد. به دلیل مغناطیسی بودن، قابلیت جوشکاری و شکل پذیری متوسط، این مقاطع را می‌توان در صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار داد.

فولاد زنگ نزن رسوب سختی (Precipitation-Hardening or PH)

فولاد زنگ نزن رسوب سختی از عناصر کروم، نیکل، مس، تیتانیوم و مولیبدن ساخته شده است. این مقاطع انعطاف پذیری بسیار بالایی داشته و در برابر خوردگی بسیار مقاوم است. این دسته از فولادها به دلیل استحکام بالای آن ها در صنایع هوافضا و دیگر صنایع پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تاثیر عناصر آلیاژی بر روی فولاد ضد زنگ

شاید این سوال پیش آید که چرا عناصر بالا را به آهن اضافه می‌کنیم؟ دلیل این کار چیست؟ برای پاسخ به این سوالات می‌خواهیم ویژگی هر یک از این عناصر را به طور دقیق بررسی کنیم.

• آلیاژ کروم که به عنوان اصلی‌ترین آلیاژ فولاد ضد زنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد دارای خاصیت ضدخوردگی است. برای استفاده از این آلیاژ آن را با اکسیژن واکنش داده، اکسید کروم بوجود آمده را روی سطح مقاطع فولادی مورد نظر می‌زنند. برای اینکه لایه‌ پوشاننده از مقاومت بالایی برخوردار باشد، حداقل از 11 درصد کروم استفاده می‌شود.
• دومین آلیاژ مورد استفاده برای تولید فولاد ضدزنگ، نیکل است. نیکل نیز به منظور حصول خواص خوردگی مناسب به خصوص در محیط اسید سولفوریک اضافه می گردد. زمانی که لایه مقاوم تخریب و یا از بین رود حضور نیکل به منظور ایجاد مقاومت به خوردگی ضروری است. نیکل همچنین از طریق استحکام دهی محلول جامد سبب افزایش استحکام فولاد می شود.
• مولیبدن به منظور مقاومت به خوردگی شیاری در محیط های کلریدی و مقاومت به خوردگی حفره ای به فولاد زنگ نزن اضافه می‌شود. همچنین تمایل لایه اکسیدی به تجزیه را کاهش می دهد.
• برای تشکیل ترکیبات اکسیدی و سولفیدی به منظور بهبود مقاومت نسبت به اکسیداسیون و جلوگیری از تشکیل ناخالصی های سولفیدی که عامل پارگی داغ است، به فولاد زنگ نزن آلیاژ منگنز را اضافه می‌کنند.
• آلیاژ کربن به عنوان پایدارکننده آستنیت شناخته شده و افزایش استحکام فولاد ضد زنگ را شامل می‌شود. البته از آنجایی که تمایل این آلیاژ به ترکیب کاربید کروم و در نتیجه کاهش مقاومت محصول نهایی به خوردگی زیاد است، میزان کربن استفاده شده در فولاد زنگ نزن پایین تعبیه می‌شود.
• آلیاژ نیتروژن برای اینکه محصول نهایی در برابر خوردگی‌های موضعی، خوردگی بین دانه‌ای و حفره دار شدن مقاطع، به ترکیبات اضافه شده است. این آلیاژ به خصوص در ترکیب با فولادهای کم کربن باعث بوجود آمدن استحکام بسیار بالا می‌شود. نیتروژن قیمت پایینی را دارا بوده و می‌تواند به عنوان جایگزین نیکل در ترکیبات فولاد زنگ نزن اضافه شود.

کاربرد فولاد ضد زنگ

ما به طور جزئی پس از معرفی هر یکی از انواع فولاد زنگ نزن، کاربرد آن‌ها را بررسی می‌کنیم. به طور کلی آهن ضد زنگ در شکل کویل، شیت، میله، لوله فولادی و سیم مورد استفاده قرار می‌گیرد. از کاربردهای اصلی و شناخته شده این مقاطع می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. برای ساخت انواع لوازم آشپزخانه مانند: کارد، چنگال، قاشق، کفگیر و دیگر وسایل آشپزی، سینک‌های ظرفشویی
2. ساخت ابزار و تجهیزات پزشکی مانند: ابزار جراحی، تاج موقت دندان، هموستات و …
3. بناهای معماری مانند مجسمه‌های فلزی، سقف سازه‌ها از جمله سقف فرودگاه
4. ساخت بدنه خودرو
5. ساخت واگن‌های قطار و هواپیما
6. ساخت آسانسور و پله‌های برقی
7. نما سازی ساختمان
8. مبلمان خانه
9. نیروگاه‌های هسته ای
10. نیروگاه‌های خورشیدی
11. نیروگاه‌های سوخت زیستی

رایج‌ترین فولادهای زنگ نزن در بازار

فولاهای استنلس استیل با دو گرید شناخته شده 304 و 316 به عنوان رایج‌ترین نوع فولاد ضدزنگ شناخته می‌شوند. هر دو این محصولات در دسته آستنیتی قرار دارند. محصولات تولید شده از گرید 304 و 316 در بیشتر مواقع مشابه بوده و تنها تفاوت آن‌ها وجود 2 الی 3 درصد مولبیدن در فولاد ضد زنگ 316 است. مولبیدن به طور کلی برای سخت کردن ترکیبات فولاد مورد استفاده قرار گرفته و به خوردگی در برابر گاز کلر نیز کمک می‌کند. درصد کروم و نیکل استفاده شده در این دو نیز کمی با هم متفاوت است.

با تمام این تفاصیل می‌توان گفت هر دوی این محصولات بسیار کاربردی و پراستفاده هستند هرچند در بازار فعلی، فولاد ضد زنگ 304 بیشتر به فروش رسیده و مورد توجه قرار می‌گیرد. مقاومت بالا در کنار قیمت مناسب اصلی‌ترین دلیل این موضوع است.

قیمت فولاد ضد زنگ

قیمت فولاد ضد زنگ با توجه به نوع مقطعی که شما قصد تهیه آن را دارید مشخص می‌شود. هرچه پروسه تولید طولانی تر باشد قیمت به مراتب بالاتر خواهد رفت. شما می‌توانید قیمت ورق استیل، میلگرد استیل 316، میلگرد استیل 304 و قیمت پروفیل استیل با توجه به آلیاژ را در وبسایت مرکزآهن بررسی کنید. پس حتما در زمان بررسی قیمت فولاد زنگ نزن به نوع کالا توجه داشته باشید.

کارخانه تولید کننده نیز به عنوان یکی دیگر از فاکتورهای مهم در زمان قیمت‌گذاری روی فولاد زنگ نزن باید مورد بررسی قرار گیرد؛ دستگاه‌هایی که برای تولید هر مقطع فولادی استفاده می‌شوند، استاندارد تولید، وضعیت کلی بازار آهن و …. همه و همه روی قیمت فولاد ضد زنگ تاثیر گذار بوده و باید بررسی شوند. برای اینکه مشتریان با این موارد سروکله نزنند، تیم پشتیبانی مرکزآهن وظیفه بررسی تمامی این فاکتورها و بارگذاری قیمت را برعهده گرفته است. علاوه بر محصولات استنلس استیل امکان بررسی قیمت ورق آهن، لوله، میلگرد و دیگر مقاطع فولادی از طریق سایت برای شما بوجود آمده است.

جمع بندی

فولاد ضد زنگ خواص استثنایی برای کاربردهای خاص ساختمانی دارد که از ترکیب دوام ذاتی همراه با زیبایی، استحکام، چکش خواری و فرم پذیری حاصل شده است. قیمت بالای آن توجیهی برای تحقیقات در دست اقدام جهت بهره برداری حداکثری از خواص این فلز است. به طوری که قیمت پروفیل تولیدی از فولادهای ضدزنگ نسبت به سایر محصولات بالاتر است. در انتها اقدامات بیشتری باید انجام شود تا بتوان از گریدهای به صرفه تر فولاد ضد زنگ مانند گریدهای دوبلکس نازک( با نیکل کم) و فریتی برای ساختمان سازی استفاده کرد.