EN
EN

گذری بر فولاد های زنگ نزن

فولاد يكي از مهم ترين آلياژها است. همه ساله ميليون ها تن از آن در جهان توليد مي شود. اين فلز مصـرف هاي بسيار گوناگوني دارد. از لوازم آشپزخانه گرفته تا ريل هاي سنگين راه آهن، همه را از فولاد مي سازند. آلياژ فولاد از آميختن»كربن« با» آهن« درست مي شود. اما فولاد ضد زنگ يكي از مهم ترين انواع آلياژ فولاد مي باشد.

جوشکاری فولاد زنگ نزن آستنیتی

جوشپذیری خوب یکی از ویژگی های بارز فولادهای زنگ نزن است و این به دلیل کاربرد وسیع تر و تنوع بیشتر این مواد در ساخت مخازن تحت فشار، تانک های ذخیره، کارخانجات شیمیایی و کاربردهای خانگی است. جوش ها در فولادهای زنگ نزن آستنیتی معمولا ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و چقرمگی قابل قیاس با فلزات پایه را دارند.

ترکیب شیمیایی فولاد زنگ نزن آستنیتی-فریتی (دو فازی)

ترکیب شیمیایی فولادهای زنگ نزن آستنیتی-فریتی (Chemical Composition of Duplex Stainless Steel) نقش بسیار مهمی در خواص نهایی آن ها دارد. عموما خواص مطلوب این فولادها در موازنه فازی ۳۰-۷۰ درصد فریت و آستنیت به دست می آید اگرچه اکثرا مقادیر این دو فاز را یکسان در نظر می گیرند.

نامگذاری فولاد های زنگ نزن

در این فولاد ها بدلبل استفاده از آلیاژ کروم در آنها و تشکیل لایه ی محافظ ، چسیبنده و متراکم اکسید کروم )Cr۲O۳( مقاومت به خوردگی بالا می رود که به چندین دسته تقسیم می شوند

دسته بندی فولادهای زنگ نزن

سته بندی فولادهای زنگ نزن )Classification of Stainless Steel( بر مبنای اختلاف در ساختار و ترکیب شیمیایی آنها بوده که بر این اساس به پنج گروه اصلی تقسیم میشوند

ریزساختار فولاد زنگ نزن فریتی

ساختار فولادهای زنگ نزن فریتی در تمام دماهای معمول عملیات حرارتی بهصورت فریتی ) آهن α ( باقی میماند. بیشتر فولادهای زنگ نزن فریتی را میتوان بر مبنای مقدار کروم به دو گروه تقسیم کرد

فولاد زنگ نزن مارتنزیتی

فولاد زنگ نزن مارتنزیتی )Martensitic Stainless Steel( آلیاژهای آهن- کروم با ۱۷-۱۲%Cr و مقدار کافی کربن بوده که با آبدهی از منطقه آستنیت، ساختار مارتنزیتی بهدست آید، به همین علت به آنها فولادهای مارتنزیتی میگویند چون با عملیات آستنیته کردن و آبدهی ساختار مارتنزیتی ایجاد میشود.

ریزساختار فولاد زنگ نزن مارتنزیتی

ریزساختار فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی اصولا با مقدار کروم و کربن و با عملیات حرارتی مشخص میشود. کروم گستره ای را که فاز آستنیت در آلیاژهای Fe-Cr پایدار است محدود میکند، و بنابراین با حدود ۰,۱% کربن، اگر سختی کامل موردنظر است، میزان کروم از ۱۳% نمیتواند تجاوز کند.

کاربردهای فولادهای زنگ نزن

کاربرد های فولاد زنگ نزن )Stainless Steel Apllications( بسیار گسترده است. فولاد زنگ نزن و به اصطلاح بازار ایران همان استیل، یکی از مهمترین آلیاژ های آهن است که در زندگی روزمره با آن سر و کار داریم. از اشکال مختلف فولاد زنگ نزن در صنایع می توان به ورق ، لوله ، پروفیل و .. اشاره کرد.

فولاد زنگ نزن مغناطیسی و غیر مغناطیسی

به فولاد زنگ نزنی که خاصیت جذب توسط آهن ربا را داشته باشد بگیر و به فولاد زنگ نزنی که توسط آهن ربا جذب نشود نگیر می گویند.

سطح فولاد زنگ نزن

فولاد زنگ نزن برای کار برد های مختلف، طراحی )کاربرد های مختلف فولاد زنگ نزن( و ساخته می شود. به این منظور برای هر کاربردی سطح متفاوتی از پرداخت و صافی مورد نیاز است. فولادهای زنگ نزن خواص منحصر به فردی دارند. این فولاد توسط لایه ای از اکسید کروم که به وسیله واکنش کروم با اکسیژن موجود در اتمسفر ایجاد می شود، محافظت می شود.

سطح نوردی

معمولا طیف گسترده ازمحصولات فولاد زنگ نزن تخت سطح نوردی )چه نورد گرم و چه نورد سرد ( دارند. آن ها به طور گسترده در ساختمان ها به کار می روند.

سطحی که به شکل مکانیکی پولیش شده

بسیاری از فرآیندهای پولیش اضافی می توانند با انتخاب درست سطح اولیه کاهش یابند. هر چه سطح نوردی به سطح نهایی نزدیک تر باشد، عملیات بعدی کمتر می شود. پرداخت نقش مهمی در سطح ظاهری و عملکرد محیط دارد و باید به دقت انتخاب شود.

سطح طرح دار

سطوح طرح دار به وسیله نورد با غلتک های طرح دار یا پرس ایجاد می شوند و این سطوح معمولا برای مصارفی مانند روکش کاری ))Cladding مورد استفاده قرار می گیرند. این سطوح به دو نوع مختلف تقسیم بندی می شوند

سطح Bead Blast

فرآیند Bead Blast سطوح یکنواخت، بی جهت و بدون انعکاس را ایجاد می کند. این سطوح در مجاورت سطوح پولیش شده و براق تضاد بصری ایجاد می کنند.

سطح الکتروپولیش

این فرآیند الکتروشیمیایی هم برای ورق ها و هم برای قطعات مناسب است. این فرآیند سطح را بهبود می دهد و نقاط پستی بلندی سطح را از بین می برد و بنابراین انعکاس افزایش می یابد.

سطوح ویژه

روش های جدید راههایی را برای ایجاد خطوط پیچیده به وجود آورده اند و از جمله این روش ها می توان به این موارد اشاره کرد

فولادهای زنگ نزن مورد استفاده در ساخت مبدل حرارتی

برای بررسی فولادهای زنگ نزن مورد استفاده در ساخت مبدل حرارتی باید ابتدا بر بررسی این دسته از فولاد ها پرداخت. فولاد های زنگ نزن آلیاژ هایی هستند که درصد کروم آن ها با یا بدون عناصر آلیاژی دیگر کمتر از ۱۲ درصد نباشد.

کاربردهای فولادهای زنگ نزن برای مبدل های حرارتی

فولادهای زنگ نزن آستنیتی به دلیل قیمت پا9ن، مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی خوب در محدوده وسیعی از دما مورد استفاده قرار می گیرند. آن ها به طور موفق در محیط های مختلف مانند اسیدها، آب های شیرین و آب های شور مورد استفاده قرار گرفته اند.

مکانیزم های مقاومت به خوردگی در فولاد زنگ نزن

مکانیزم های مقاومت به خوردگی در فولاد زنگ نزن )Corrosion Protection Mechanisms of stainless steel( با لایه پسیو ارتباط تنگاتنگی دارد و در واقع فولادهای زنگ نزن مقاومت به خوردگی را مدیون لایه پسیو نازک روی سطح هستند.

حفره دار شدن فولاد زنگ نزن

مقاومت به خوردگی فولاد های زنگ نزن به پایداری و حفظ یکنواختی لایه پسیو روی سطح در معرض خوردگی وابسته است. پایداری لایه پسیو برای مقاومت در برابر حفره دار شدن توسط درصد کروم و مولیبدن در فولاد زنگ نزن مشخص می شود. عنصر دیگری که مقاومت در برابر حفره دار شدن را افزایش می دهد، نیتروژن است.

خوردگی تنشی فولاد زنگ نزن

فولاد های زنگ نزن آستنیتی در معرض خوردگی تنشی قرار دارند. پاره ای از شرایط محیطی در خوردگی تنشی موثرند اما می توان آن ها به دو دسته بر اساس گسترش ترک دانه ای و مرز دانه ای تقسیم بندی کرد. خوردگی تنشی مرزدانه ای در محیط های با یون کلرید و یون های هیدروکسیل ایجاد می شود. ترک های دانه ای در محیط های آبی رخ می دهد اما به ایجاد نواحی حساس وابسته است.

روش های جلوگیری از خوردگی تنشی فولادهای زنگ نزن

از روش های معمولی برای غلبه بر خوردگی تنشی فولادهای زنگ نزن می توان به موارد زیر اشاره کرد

خوردگی شیار چاقو

در حین جوشکاری فولادهای پایدار شده تیپ ۳۲۱ و ۳۴۷، ناحیه HAZ تا دمایی بالاتر از ۱۱۵۰ درجه سانتی گراد گرم می شود و این دما می تواند منجر به حل شدن جزئی TiC و NbC شود. در این حالت کربن در ناحیه باریکی در مجاورت جوش وارد ساختار شده و می تواند در دمای حساس شدن به کاربید کروم تبدیل شود.

ساخت فولادهای زنگ نزن آستنیتی

ساخت فولادهای زنگ نزن آستنیتی )Austenitic Stainless Steel Fabrication( معمولا با فرآیندهایی مانند کشش، خمش، چرخش، پرس و غیره انجام می گیرد. فولادهای زنگ نزن آستنیتی از شکل پذیری خوبی برخوردار بوده اند و کار سرد زیادی تحمل می کنند، به سرعت کارسخت می شوند و با افزایش ضخامت به عملیات حرارتی پس از شکل دهی نیاز دارند.

فولاد زنگ نزن سوپرآستنیتی

فولاد زنگ نزن سوپرآستنیتی )Superaustenitic Stainless Steels( آلیاژی با ساختار fcc و عناصر آلیاژی بالا هستند که معمولا حاوی مقداری از عناصر جانشین مانند کروم، مولیبدن، نیتروژن و مقدار کافی نیکل برای پایدار ساختن ریزساختار کاملا آستنیتی هستند.

فولادهای زنگ نزن سوپر فریتی

فولادهای زنگ نزن سوپر فریتی )Superferritic Stainless steels( به فولادهای زنگ نزن آلیاژی آهن – کروم گفته می شود که برای بهبود مقاومت به حفره دار شدن در ترکیب خود مولیبدن دارند و از تیتانیم و نیوبیوم برای بهبود مقاومت به خوردگی بین دانه ای در ترکیب آن ها استفاده شده است.

مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن فریتی

به دلیل آنکه مقدار کم فولادهای زنگ نزن فریتی در محدوده ۱۱ تا ۲۹ درصد است، مقاومت به خوردگی عمومی می تواند از متوسط تا عالی تغRر کند. یک ویژگی مهم فولادهای زنگ نزن فریتی مقاومت آن ها به خوردگی تنشی کلریدی است.

فولادهای زنگ نزن دوپلکس برای مبدل حرارتی

فولادهای زنگ نزن دوپلکس برای مبدل حرارتی )Duplex stainless steels for Heat Exchangers( همانطور که از نامشان برمی آید ریز ساختاری مخلوط از فریت و آستنیت به نسبت تقریبی ۵۰/۵۰ دارند.

فولاد زنگ نزن آستنیتی-فریتی )دو فازی(

فولاد زنگ نزن آستنیت-فریتی یا دوفازی )Duplex Stainless Steel( تقریبا از مقادیر یکسان آستنیت و فریت تشکیل شده است. این آلیاژها تقریبا حاوی ۲۲-۲۵%Cr ، ۵-۷%Ni ،تا ۴%Mo و مقادیری مس و نیتروژن هستند.

فولاد زنگ نزن فریتی

فولاد زنگ نزن فریتی )Ferritic Stainless Steel( آلیاژهای آهن- کروم با ۳۰-۱۲% کروم میباشند. از آنجا که ساختار این آلیاژها در شرایط معمولی عملیات حرارتی بهصورت فریت )آهن α ( باقی میماند، فریتی نامیده میشوند.

مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن دوبلکس

اگر چه مقدار نیکل این فولادها ۴ تا ۷,۵ درصد است بوده و از مقدار نیکل فولادهای زنگ نزن آستنیتی کمتر است، مقاومت به خوردگی تنشی آن ها بهتر از آن چیزی است که از درصد نیکل آن ها استنباط می شود.

استیل درجه ۲۰۱

درجه ۲۰۱ دارای شکل پذیری، مقاومت خوردگی و حالت پذیری خوبی است. با استیل ضد زنگ ۳۰۱ شباهت دارد. این درجه از استیل برای محیط‌هایی که با عوامل طبیعی ( باد، آب، هوا، نور) در تماس هستند، سفارش نمی‌شوند.

استیل درجه ۲۰۲

درجه ۲۰۲ یک گونه ای از استیل ضد زنگ کروم-نیکل-منگنز با شباهت به مشخصات استیل ۳۰۲ است. سختی درجه ۲۰۲ در دمای پایین عالی است. یکی از پرکاربرد ترین درجه هاست به گونه ای که دارای سخت پذیری سریع و مقاومت خوب در برابر خوردگی، مهار بالا و استحکام است. ولی شایان توجه است این درجه از استیل برای محیط‌هایی که با عوامل طبیعی ( باد، آب، هوا، نور) در تماس هستند، سفارش نمی‌شوند.

استیل درجه ۳۰۴

استیل ۳۰۴ از جمله استاندارد های ۱۸/۸ می‌باشد که همه کارترین و پرکاربرد ترین استیل ضد زنگ به شمار می‌رود که نسبت به بقیه در طیف گسترده ای از انواع و گونه ها در دسترس است. دارای بهترین شکل و نوع جوش حرارت است و ساختار حرارت پذیر آن شرایطی را فراهم می آورد تا در برابر فشار زیر دستگا‌ه‌های پرس مقاومت کند.

استیل درجه ۳۰۴L

استیل ۳۰۴ از جمله استاندارد های ۱۸/۸ می‌باشد که همه کارترین و پرکاربرد ترین استیل ضد زنگ به شمار می‌رود که نسبت به بقیه در طیف گسترده ای از انواع و گونه ها در دسترس است. دارای بهترین شکل و نوع جوش حرارت است و ساختار حرارت پذیر آن شرایطی را فراهم می آورد تا در برابر فشار زیر دستگا‌ه‌های پرس مقاومت کند. گونه ۳۰۴L نوع کم کربن درجه ۳۰۴ است که نیاز به پخت پس از جوش ندارد،‌ لذا به صورت گسترده در ضخامت های بزرگ (بیش از ۶میل) کاربرد دارد.

استیل درجه ۳۰۹

درجه ۳۰۹ استیل ضد زنگ در برابر خوردگی مقاومت و خوردگی بیشتری نسبت به استیل ۳۰۴ دارد.

استیل درجه ۳۱۰

استیل ۳۱۰ به بهترین نحو خصوصیات درجه حرارت بالا را، با شکل پذیری و جوش پذیری تلفیق کرده است و در واقع برای خدمات درجه حرارتی بالا طراحی شده است. به صورت مداوم تا حدی حرارتی ۱۱۵۰ درجه سانتیگراد در مقابل اکسیده شدن مقاومت می‌کند و گاز گوگرد از خود منتشر نمی‌کند. همچنین برای خدمات حرارتی متناوب تا حد ۱۰۴۰ سانتیگراد نیز استفاده می‌شود.

استیل درجه ۳۱۶

درجه ۳۱۶، درجه مقاوم شده به واسطه مولیبدن است، دومین استیل از نظر اهمیت در مقابل حرارت بعد از ۳۰۴ دسته‌بندی می‌شود. مولیبدن به ۳۱۶ خاصیت ضد اسیدی بیشتری نسبت به ۳۰۴ می‌دهد. مخصوصا مقاومت بیشتری در برابر ایجاد حفره و شکاف در محیط های کلریدی دارد.

استیل درجه ۳۱۶L

درجه ۳۱۶، درجه مقاوم شده به واسطه مولیبدن است، دومین استیل از نظر اهمیت در مقابل حرارت بعد از ۳۰۴ دسته‌بندی می‌شود. مولیبدن به ۳۱۶ خاصیت ضد اسیدی بیشتری نسبت به ۳۰۴ می‌دهد. مخصوصا مقاومت بیشتری در برابر ایجاد حفره و شکاف در محیط های کلریدی دارد. درجه ۳۱۶L نسخه کربن پایین درجه ۳۱۶ است و در مقابل حساسیت ایمن است. بنابراین به صورت گسترده در ترکیبات با ضخامت بالا جوش داده شده کاربرد دارد.

استیل درجه ۳۲۱

درجه ۳۲۱ و ۳۴۷ از گروه ۱۸/۸ استیل های پایه حرارتی ساخته شده از تیتانیم اضافی (۳۲۱) یا نیوبیوم اضافی (۳۴۷) می‌باشند. این درجه به دلیل اینکه در مقابل خوردگی های دانه جوش بارشی کربنی، در دمای ۸۵۰-۴۲۵ درجه سانیتگراد حساس است، استفاده می‌شود

استیل درجه ۴۲۰

استیل ضد زنگ ۴۲۰ یک استیل با کربن بالا و کروم پایین به میزان ۱۲٪ است. به مانند دیگر استیل های ضد زنگ، درجه ۴۲۰ می‌تواند به وسیله گرما سخت تر شود. این شرایط موقعیت خوب شکل پذیری را برای زمانی که فلز پولیش می‌شود و یا سطح آن برای پوششی نیاز است با حفظ شرایط دوام و موقعیت خوب در برابر خوردگی به وجود می‌آورد. این درجه بالاترین سختی را در میان تمامی استیل های ضد زنگ با ۱۲٪‌ کروم را دارد.

استیل درجه ۴۳۰

درجه ۴۳۰، استیلی سختی ناپذیر که دارای کروم و جز گروه استیل های آهنی دسته‌بندی می‌شود، این استیل به جهت مقاومت در برابر خورندگی و فرم پذیری به همراه خصوصیات مناسب برای صنعت به خوبی شناخته شده است و تا زمانی که در مجاورت با اسید نیتریک قرار نگیرد می‌تواند کاربری های مشخص شیمیایی نیز داشته باشد.

کلیه حقوق وب‌سایت متلعق به شرکت سورن استیل آسیا می‌باشد.