سالیانه تقاضا برای استیل ضد زنگ ۵% افزایش میابد. در سال ۲۰۱۹ مجموع محصولات ساخته شده از استیل ضد زنگ از جمله لوله و پروفیل استیل در سر تا سر دنیا بالاتر از ۵۲ میلیون تن بوده است. در حال حاضر طیف وسیعی از صنایع از استیل ضد زنگ استفاده میکنند و علاوه بر سازه های سنتی و دریایی، مصارف آن در ساخت وسایل خانگی نیز رو به افزایش است. گرچه قیمت استیل ضد زنگ از فولاد کم کربن گران تر است اما خواص خوب آن باعث افزایش طول عمر و کاهش هزینه چرخه میشود که در نتیجه هزینه های اولیه زیاد آن را طی زمان جبران میکند.
در این مقاله سعی داریم با نگاهی عمیق تر به خواص و ویژگی های این فلز که موجب محبوبیت آن در صنایع گوناگون شده است، بپردازیم.
استیل ضد زنگ چیست؟
فولاد آلیاژی از آهن و کربن است با نهایتا ۲.۱% کربن. استیل های ضد زنگ گروهی از فولاد ها هستند که مقاومت بیشتری در برابر زنگ زدگی به نسبت سایر آلیاژها دارند. واژه ی استیل ضد زنگ برای توصیف گروهی متشکل از ۲۰۰ نوع آلیاژ فولاد که در برابر حرارت و زنگ زدگی مقاومت دارند، استفاده می شود که درصد کربن آنها میتواند در بازه ای از ۰.۰۳ تا ۱.۲ باشد و ویژگی متمایز کننده آن میزان کروم بالایش است.
استیل ضد زنگ حاوی حداقل ۱۰.۵% کروم است که مقاومت در برابر زنگ زدگی و استحکام آن را افزایش میدهد. با قرارگیری در معرض هوا ، کروم درون آلیاژ ، لایه ای واکنش ناپذیر در برابر اکسایش ایجاد میکند. این لایه همانند یک سپر در برابر خوردگی عمل کرده و آلیاژ را مقاوم میکند و این مکانیسم باعث میشود در شرایط کاری معمول برای مدت طولانی بدون لک باقی بماند.
فواید استیل ضد زنگ:
طی ۷۰ سال گذشته، استیل های ضد زنگ در صنایع مختلف چون ساخت پروفیل استیل با اقبال خوبی روبرو شده اند و با گذر زمان و طی سال های اخیر کاربردهای زیادی برایش پیدا شده که فواید استفاده از آن را بیشتر میکند.
گسترش بازار و افزایش تقاضا ، باعث افزایش تولید استیل های ضد زنگ شده که این موجب مقرون به صرفه تر شدن قیمت ها شده است . همچنین افزایش تقاضا باعث شده که در سایز های استاندارد و غیراستاندارد طیف وسیعی از استیل های ضد زنگ پرداخت شده در دسترس باشند.
علاوه بر پرداخت ، انواع سطوح طرح دار و رنگی هم موجود است که این باعث میشود یافتن گزینه مناسب برای همه امکان پذیر باشد. استیل های ضد زنگ ۱۰۰% قابل بازیافت هستند و نیمی از محصولاتی که از استیل های ضد زنگ ساخته شده اند ، مثل لوله استیل ، از آهن های بازیافتی بوده است که این امر آن را ماده ای سازگار با محیط زیست میکند.
موارد مصرف استیل ضد زنگ:
استیل ضد زنگ ماده ای به شدت تطبیق پذیر است. ویژگی اصلی آنها مقاومت در برابر زنگ زدگی و فرسایش میباشد. اولین مورد مصرف آن در ساخت قاشق و چنگال بوده است که این دقیقا به خاطر مقاومت خوب این ماده در برابر زنگ زدگی است و بعد از آن این فلز به صنایع شیمیایی راه پیدا کرد و امروزه موارد مصرف آن بسیار بیشتر شده است.
کاربرد این فلز در صنایع مختلف بسیار متفاوت است. از ساخت قطعات کوچک ساعت های مچی تا پنل های بزرگ که سطح آنها پرداخت شده و کل سطح یک ساختمان را می پوشانند ، استفاده میشوند.
چند نمونه از صنایعی که به طور گسترده از استیل ضد زنگ استفاده میکنند:
- غذا و کترینگ
- شیمیایی و دارویی
- ساخت تجهیزات پزشکی
- معماری و ساخت و ساز
- وسایل خانه
- صنایع دریایی و کشتی سازی
- صنایع خودرو سازی
- انرژی و صنایع
انواع استیل های ضد زنگ:
بسته به این که چه میزان مقاومتی در محیط نیاز هست، انواع متفاوتی از استیل های ضد زنگ وجود دارد که براساس ریز ذراتشان میتوان آن ها را به ۴ دسته اصلی تقسیم کرد.
- استیل ضد زنگ آستنیتی : آستنیت ریز ذره ی اصلی در این نوع استیل است. آستنیت محلول جامدی از آهن و کربن است که در دمایی بالاتر از دمای بحرانی ۷۲۳ درجه سانتی گراد به وجود می آید. این گروه از استیل های ضد زنگ به شدت محکم هستند و مقاومت خوبی در دماهای بالا دارند. ۷۰% از استیل های ضد زنگ از نوع آستنیتی هستند که حاوی حداقل ۱۶%کروم و ۶% نیکل اند. تثبیت کننده های آستنیتی عواملی اند که برای ایجاد ریزساختار های آستنیتیی اضافی میشوند. این رده از استیل های ضد زنگ ، فلز های غیرمغناطیسی اند و با عملیات های حرارتی سخت نمشوند. مقاومت آن ها در برابر زنگ زدگی بسته به شرایط محیطی ، متفاوت است.
- استیل ضد زنگ فریتی: استیل های ضد زنگ فریتی معمولا فقط کروم را به عنوان عنصر آلیاژی در خود دارند که در بازه ای از ۱۰.۵% تا ۱۸% میتواند متفاوت باشد. آنها مقاومتی عادی و ساخت ضعیفی دارند که عملیات حرارتی هم کمکی به سخت تر شدنشان نمیکند. در مجموع توانایی ساخت بهتری نسبت به رده ی آستینی دارند و برخلاف آن رده خاصیت مغناطیسی و مقاومت خوبی در برابر زنگ زدگی دارند.
- استیل ضد زنگ دوبلکس: این نوع ترکیبی از استیل های ضد زنگ آستنیتی و فریتی است در نتیجه خواص هر دو ترکیب را دارد. دارای غلظت بیشتر از کروم و کمتر از نیکل اند ، با قدرت کششی بالا و قابلیت جوش خوردگی خوب. استیل ضد زنگ دوبلکس خواص بی نظیری را ارایه میدهد. مقاومت خوبی در برابر زنگ زدگی نشان میدهد اما در مقایسه با رده ی فریتی ، ضعیف تر عمل میکند. از نظر سختی بالاتر از رده ی فریتی و پایین تر از رده ی آستنیتی قرار میگیرد.
- استیل ضد زنگ مارتنزیتی: این نوع از استیل های ضد زنگ شامل کربن بیشتر و کروم کمتر است و همچون رده ی فریتی خاصیت مغناطیسی دارد. در مقایسه با سایر رده ها قابلیت جوش خوردگی کمتری دارد اما مقاومتی بالا که با عملیات حرارتی میتواند بهتر هم بشود. استیل ضد زنگ مارتنزیتی با میزان کروم و عناصر آلیاژی مشابه در مقایسه با رده های آستینی و فریتی مقاومت کمتری در برابر زنگ زدگی از خود نشان میدهد.
- استیل ضد زنگ سخت شده: این زیر گروه ترکیبی از خواص مارتنزیتی و آستینی را دارا میباشد. سخت شدگی با افزودن یک یا چند عنصر مثل آلومینیوم ، مولیبدن ، نیوبیوم ، تیتانیوم و مس قابل دست یابی است. با عملیات حرارتی میتوان استحکام کششی بالایی در آن ایجاد کرد. دارای کروم و نیکل به عنوان عناصر آلیاژی است. این رده ها در تجهیزات با سرعت بالا مثل پره های توربین ها کاربرد دارد .