کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

خانه » مقالات آموزشی » کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن در متالورژی، فولاد زنگ‌ نزن یا فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل، (به انگلیسی: Stainless Steel) که Inox نیز خوانده می‌شود ، آلیاژی از فولاد می‌باشد . اصلی‌ترین عناصر تشکیل‌دهنده آن آهن، کروم و نیکل است .حداقل درصد جرمی کروم در آن ۱۰٫۵ درصد و حداکثر درصد جرمی کربن آن ۱٫۲ درصد می‌باشد.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 2 1 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

فولادهای زنگ‌ نزن به دلیل ویژگی غیرفعال شدن خود می‌توانند مقاومت بسیار خوبی دربرابر خوردگی از خود نشان دهند. این فولادها به دلیل شکل گرفتن یک لایه غیرفعال بر روی سطح‌شان که به شدت به ماده زیرین پیوند خورده‌است . از تماس بیشتر ماده به محیط اطراف جلوگیری می‌کند . برای اینکه این پدیده غیرفعال‌سازی به‌طور پایدار در فولاد اتفاق بیفتد نیاز است که حداقل ۱۰٫۵ درصد از ماده را کروم تشکیل دهد.

با داشتن چنین سطحی از کروم حتی اگر خراشی بر روی سطح فولاد ایجاد شود و این لایه از میان برود فولاد می‌تواند خودش را ترمیم کند . اگر گرید به درستی برای محیط کاری انتخاب شده باشد این لایه غیرفعال دوباره شکل می‌گیرد. در غیراین‌صورت شکست غیرفعالی رخ می‌دهد و فولاد زنگ‌ نزن، زنگ‌زده و خورده می‌شود. فولادهای زنگ‌ نزن به خاطر مقاومت دربرابر خوردگی خود بسیار مورد توجه هستند که این ویژگی با افزایش میزان کروم افزایش می‌یابد.

افزودن عنصر مولیبدن باعث افزایش مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ‌نزن در مقابل اسیدهای کاهنده و دربرابر خوردگی در محلول‌های کلرایدی می‌شود. به همین دلیل، انواع مختلفی از فولاد زنگ‌نزن با میزان مختلف کروم و مولیبدن برای مطابقت با محیطی که آلیاژ باید تحمل کند وجود دارد. مقاومت فولاد زنگ‌نزن به خوردگی و زنگ‌زدگی، نیاز به نگهداری کم و درخشش بالا، آن را تبدیل به یک ماده ایدئال برای بسیاری از کاربردها که در آن هم نیاز به استحکام بالا و هم نیاز به مقاومت به خوردگی بالا است کرده‌است .

انواع این محصول و کاربردها

فولاد زنگ‌نزن به شکل ورق، صفحه، میله، سیم و لوله ساخته می‌شود . در وسایل آشپزخانه، کارد و چنگال، ابزارهای جراحی، لوازم خانگی بزرگ؛ مصالح ساختمانی، تجهیزات صنعتی (برای مثال در کارخانجات کاغذسازی، کارخانه‌های شیمیایی، تصفیه خانه آب)؛ و مخازن ذخیره آب و مخازن مواد شیمیایی و محصولات غذایی (به عنوان مثال، تانکرهای مواد شیمیایی و تانکرهای کامیونی) استفاده گردد.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 6 1 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

مقاومت خوب دربرابر خوردگی، راحتی تمیز و استریل نمودن با بخار و عدم نیاز به پوشش دادن سطحی، استفاده از فولاد زنگ‌نزن را در آشپزخانه‌های تجاری و صنعتی متداول کرده‌است. ارزش بازار جهانی فولاد زنگ‌نزن در سال ۲۰۱۹ معادل ۱۱۱٫۴ میلیارد دلار ارزیابی شده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۷ با ۶٫۳٪ نرخ رشد مرکب سالانه این مقدار به ۱۸۲٫۱ میلیارد دلار برسد. چین بزرگترین تولیدکننده و مصرف‌کننده محصولات فولاد زنگ‌نزن در سطح جهان است که دلیل آن صنایع روبه‌رشدی مانند خودرو، ساخت‌وساز و کالاهای مصرفی است

کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن آستنیتی

راحتی تمیزکاری، زیبایی، مقاومت به زنگ‌زدگی و بسیاری خواص دیگر استفاده از فولادهای زنگ‌نزن را در ساخت وسایل آشپزخانه محبوب کرده‌است.اصلی‌ترین کاربرد آن‌ها در مخازن ذخیره مواد غذایی و بهداشتی و بیمارستانی می‌باشد. هم‌چنین این دسته از فولادهای زنگ‌نزن متریال استاندارد در ساخت تجهیزات شیمیایی و قاشق و چنگال و لوازم آشپزخانه می‌باشد.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 8 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

۳۰۴ و 304L

فولاد ۳۰۴ متداول‌ترین فولاد زنگ‌نزن مورد استفاده است. از این فولاد برای کاربردهای خانگی و صنعتی مانند تجهیزات حمل مواد غذایی و فرآوری مواد غذایی، پیچ‌ها، اجزا و قطعات ماشین‌آلات استفاده می‌شود. مقاومت خوب دربرابر خوردگی اتمسفریک و زنگ‌زدگی از ویژگی‌های این فولاد است. گونه کم کربن این فولاد یعنی 304L در حالت بیشینه تنها دارای ۰٫۰۳٪ کربن است که باعث می‌شود از حساس شدن فولاد (رسوب کاربید در مرزِ دانه‌ها) در هنگام جوشکاری جلوگیری گردد و به همین دلیل اگر نیاز به جوشکاری باشد باید از گونه 304L استفاده گردد.

۳۱۶ و 316L

خواص مکانیکی بهتر از فولاد ۳۰۴ و ۳۲۱ و مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به عواملی مانند اسیدهای چرب در دماهای بالا و محلول‌های ملایم اسید-سولفوریک.فولاد 316L گونه‌ای از فولاد ۳۱۶ می‌باشد که درصد کربن آن کم می‌باشد. (حرف L در آن نماد Low carbon Content می‌باشد) فولاد ۳۱۶ گونه کم کربن یعنی 316L دربرابر رسوب کاربید در مرزِ دانه‌ها مقاوم است . به همین دلیل زمانی که نیاز به جوشکاری باشد از آن استفاده می‌شود.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 10 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

۳۲۱ و ۳۴۷

می‌توان از آن‌ها در جاهایی استفاده کرد که عملیات حرارتی محلول پس از انجام جوشکاری امکان‌پذیر نیست، مانند لوله‌های اصلی بخار، لوله‌های سوپرهیترهای بخار و سامانه‌های تخلیه دود موتورهای پیستونی و توربین‌های گاز که در دماهای کاری میان ۴۲۵ تا ۸۵۰ درجه سلسیوس کار می‌کنند.

۳۰۴H

گونه‌ای از فولاد ۳۰۴ است که مقاومت به خزش بالایی دارد و حداقل میزان کربن آن برای دماهای کاری تا ۸۰۰ درجه سلسیوس هوای خشک تنظیم و استانداردسازی شده‌است.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 12 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

۴۸۲۸

برای دماهای کاری ۹۵۰ تا ۱۰۰۰ درجه سلسیوس هوای خشک استفاده می‌شود. استفاده از آن در دماهای ۶۰۰ تا ۹۰۰ درجه سلسیوس ممکن است باعث تردی فولاد شود. این گرید از فولاد برای کاربردهایی استفاده می‌شود که در آن هم بارگذاری‌های مکانیکی بالا و هم دماهای بالا وجود دارد. از کاربردهای متداول آن می‌توان به پایه‌های لوله‌ها در کوره‌ها، زنگوله ای بازپخت (Annealing Bell)، جعبه‌های سخت‌کاری و سمنت کاری، و دیگ‌های بازبخت (Annealing pot) اشاره کرد.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 13 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

۳۰۹S و ۳۱۰S

به دلیل وجود درصدهای زیاد نیکل و کروم، این فولادها درجه بالاتری نسبت به ۴۸۲۸ دارند. فولاد 310S در کاربردهایی که سرمایش و گرمایش‌های متعدد و منقطع وجود دارند استفاده می‌شوند، چرا که لایه رسوب غیرفعال آن نسبت به 309S با قدرت چسبندگی بیشتری به سطح زیرین پیوند دارد. از هر دو گرید این فولادها برای ساخت سطوح فایرباکس‌ها، آسترهای داخلی کوره‌ها، دیواره‌های انحراف جریان داخل بویلرها (Baffle)، ترموول‌ها، هیترهای کابین هواپیما و آسترهای محفظه احتراق موتورهای جت استفاده می‌شود.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 14 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن آهنی (Ferritic)

فولادهای ۱۱٪ کروم در ساخت اگزوز خودروها استفاده می‌شود. گریدهای ۱۷٪ کروم آن برای ساخت تجهیزات خانگی کاربرد دارد. گریدهای ۲۹٪ کروم آن مقاومت بسیار بالایی به خوردگی دارد و در آب‌های شور دریا کاربرد دارد.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 15 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

۴۰۹

به دلیل راحتی در دسترس بودن و خواص ساخت و شکل دهی خوب آن منجمله جوشکاری راحت، از این فولاد به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. از کاربردهای دما بالای شناخته شده آن استفاده در سامانه‌های اگزوز خودروها است که در آن دمای فلز محفظه مبدل کاتالیتیک بیشتر از ۵۵۰ درجه سلسیوس است. از این فولاد همچنین در کانال‌های اگزوز و صداخفه‌کن‌های توربین‌های گاز (Silencer) استفاده می‌شود.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 16 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

۴۳۰ و ۴۳۹

برای مبدل‌های حرارتی، تانکرهای آب گرم، کندانسورها و اجزای کوره‌ها استفاده می‌شود.

۴۴۶

در اجاق‌های صنعتی، دمنده‌ها، سامانه‌های اگزوز، اجزای کوره‌ها، جعبه‌های بازپخت و تف سنج‌ها (پیرومترها) استفاده می‌شود.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 17 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن مارتنزیتی

مانند بسیاری از فولادهای ساده کربنی این فولادها در حالت کوئنچ شده و برگشت داده شده -که سختی مناسبی دارند- استفاده می‌شوند. بستگی به گرید مورد استفاده از این دسته فولادها برای ساخت تجهیزات آشپزخانه و لوازم جراحی استفاده می‌شود.

۴۱۰

گونه‌ای فولاد کاربرد عمومی است که برای شیرهای صنعتی بخار، شفت پمپ‌ها، پیچ‌ها (Bolts) و اجزای مختلفی که نیاز به مقاومت خوردگی و استحکام متوسط در دماهای کاری تا ۵۰۰ درجه سلسیوس دارند.

%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF %D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C %D8%B2%D9%86%DA%AF%E2%80%8C %D9%86%D8%B2%D9%86 18 - کاربرد فولادهای زنگ‌ نزن

فولاد زنگ‌نزن دوپلکس

معروف‌ترین گرید آن ۱٫۴۴۶۲ یا AISI 318LN با ترکیب شیمیایی ۰٫۰۲٪ کربن – ۲۲٪ کروم – ۵٫۵٪ نیکل – ۳٪ مولیبدن، می‌باشد. که اصلی‌ترین کاربرد آن در ساخت تجهیزات کارخانجات کاغذ و شیمیایی و تجهیزات روی آب دریا است.