چرا نیکل برای صنعت استیل ضد زنگ مهم است؟

نیکل که اولین بار در سال 1700 میلادی شناسایی شد، برای اولین بار با نام “kupfernickel” شناخته شد، زیرا در سنگی شبیه سنگ مس یافت شد. معدنچیان در ابتدا فکر می‌کردند که نیکل هیچ اهمیتی ندارد از آنجایی که این عنصر استخراج مس از سنگ‌ها را برای آن‌ها دشوار می‌کرد، آن را مزاحم کار خود می‌دانستند. آن‌ها نمی‌دانستند که نیکل به زودی به یکی از ضروری‌ترین فلزات صنعتی در جهان تبدیل خواهد شد.

استیل ضد زنگ: نقش نیکل

امروزه بیش از دو سوم تولید جهانی نیکل برای تولید استیل ضد زنگ (فولاد ضد زنگ) استفاده می‌شود. نیکل به عنوان یک عنصر آلیاژی، خواص مهم خود مانند شکل‌پذیری، جوش‌پذیری و شکل‌پذیری را افزایش می‌دهد و در عین حال مقاومت به خوردگی را در کاربردهای خاص افزایش می‌دهد.

فولاد ضد زنگ بیش از صد سال است که مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شامل طیف گسترده‌ای از آلیاژهای مبتنی بر آهن است، اما برخلاف فولاد معمولی در برابر خوردگی مقاوم هستند و زمانی که به تنهایی در معرض آب قرار می‌گیرند، زنگ نمی‌زنند.

این افزودن نیکل است که استیل ضد زنگ را قادر می‌سازد تا به چنین آلیاژی همه کاره تبدیل شود.

نیکل چیزی است که فولاد ضد زنگ یا همان استیل را به شکل سری 300 (به عنوان مثال 302، 303، 304) و بسیاری از آلیاژهای ضد زنگ درجه PH (مثلاً 17-4) در برابر خوردگی بسیار مقاوم می‌کند. برخی از فولادهای ضد زنگ سری 400 فولادهای با کربن بالا هستند که علی‌رغم اینکه در دسته استیل قرار می‌گیرند، کاملاً در برابر خوردگی مقاوم نیستند. آلیاژهای 416 و 440C هنگامی که برای مدتی در آب باقی می‌مانند یا زمانی که آب روی آن‌ها خشک می‌شود، خوردگی خفیفی (نقاط زنگ زدگی) را نشان می‌دهند.

علاوه بر مقاومت ذاتی در برابر خوردگی، فولادهای ضد زنگ حاوی نیکل، به راحتی شکل می‌گیرند و جوش می‌شوند. آن‌ها در دماهای بسیار پایین انعطاف‌پذیر می‌مانند و در عین حال می‌توانند برای کاربردهای در دمای بالا استفاده شوند. علاوه بر این، بر خلاف فولاد معمولی و فولاد ضد زنگ غیر حاوی نیکل، غیر مغناطیسی هستند. این بدان معنی است که می‌توان آن‌ها را به طیف وسیعی از محصولات تبدیل کرد که کاربردهای گسترده‌ای در صنایع شیمیایی، بخش بهداشت و مصارف خانگی دارد. در واقع، نیکل آنقدر مهم است که گریدهای حاوی نیکل 75 درصد از تولید فولاد ضد زنگ را تشکیل می‌دهند. شناخته شده‌ترین آن‌ها نوع 304 است که 8 درصد نیکل دارد و نوع 316 که 11 درصد دارد.

نیکل این خواص را با تغییر ساختار بلوری فولاد به ساختار آستنیتی (کریستال مکعبی محور) در تقریباً تمام دماها فراهم می‌کند. فولاد معمولی دارای ساختار فریتی (کریستال مکعبی بدنه) در دمای محیط است. این افزودن نیکل کافی – معمولاً 8 تا 10 درصد – است که این خواص منحصر به فرد را ایجاد می‌کند.

به طور عمده دو دلیل وجود دارد که چرا نیکل برای صنعت استیل ضد زنگ مهم است؟

1. افزودن کروم، چقرمگی فولاد را کاهش می‌دهد، نیکل کاهش چقرمگی را جبران می‌کند.
2. کروم همچنین باعث ایجاد فرومغناطیس در فولاد می‌شود که در برخی از کاربردها مطلوب نیست، نیکل نیز در مقابله با این مشکل کمک می‌کند.

به طور خلاصه، عنصر آلیاژی که فولاد را ضد زنگ می‌کند کروم است. با این حال، افزودن نیکل است که فولاد ضد زنگ را قادر می‌سازد تا به چنین آلیاژی همه کاره تبدیل شود. نیکل مقاومت در برابر خوردگی را در دماهای بالا افزایش می‌دهد. با توجه به درصد زیادی که از نیکل در استیل به کار برده می‌شود، این عنصر تاثیر زیادی بر قیمت لوله استیل نیز می‌گذارد.

بیشتر بدانید: تفاوت بین آبکاری نیکل و آبکاری کروم

کاربرد استیل ضد زنگ

آلیاژهای آستنیتی متداول حاوی نیکل به وضوح عملکرد همه جانبه خوبی دارند. آن‌ها به طور گسترده در دسترس هستند، خواص و کاربردهای آن‌ها به خوبی شناخته شده است و آن‌ها همه کاره و آسان برای استفاده هستند. این نوع از استیل همچنین دوام بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد و پس از پایان عمر مفیدش، به طور گسترده بازیافت می‌شود. آن‌ها اغلب کاربردی‌ترین و کم‌خطرترین انتخاب مواد را ارائه می‌دهند، به این معنی که این گریدها در طیف گسترده‌ای از کاربردها یافت می‌شوند:

1. مواد در تماس با غذا و بخش بهداشت، به دلیل سهولت در تمیز کردن و ضد عفونی کردن آن‌ها، حفظ بهداشت را آسان می‌کند.
2. صنعت، کارخانه‌ها، نفت و گاز، تولید برق، کنترل آلودگی، تولید مواد شیمیایی و دارویی
3. حمل و نقل، در اتومبیل، قطار، هوافضا و کشتیرانی
4. معماری، برای روکش، مبلمان، کاربردهای سازه‌ای و تقویت در بتن
5. در حوزه آب، در تصفیه فاضلاب، توزیع آب، لوله کشی و نمک زدایی.

پرسش و پاسخ

استیل, فلزات, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 20 آبان 1402