پرش به محتوا

فولاد زنگ‌نزن: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
نمایش تاریخچه به صورت تعاملی
→ تفاوت قدیمی‌ترتفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
افزودن {{ادغام از}} (توینکل)
جزبدون خلاصۀ ویرایش
خط ۲۹: خط ۲۹:
فولاد زنگ‌نزن آستنیتی (Austenitic) بزرگترین خانواده از فولاد زنگ‌نزن یا ضدزنگ است، که حدود دو سوم از تولید فولاد ضدزنگ را به خود اختصاص می دهد. این فولادها دارای یک میکروساختار آستنیتی هستند که ساختار کریستال مکعبی وسط-وجهی (Face-Centered) دارند. این ریزساختار با آلیاژ کردن با نیکل و/یا منگنز و نیتروژن کافی برای حفظ ریزساختار آستنیتی در تمام دماها از ناحیه‌ی کریوژنیک تا نقطه ذوب حاصل می شود. از این رو فولاد ضدزنگ آستنیتی قابل سخت‌کاری از طرق عملیات حرارتی نیست چرا که در همه دماها دارای یک نوع ریزساختار یکسان است.
فولاد زنگ‌نزن آستنیتی (Austenitic) بزرگترین خانواده از فولاد زنگ‌نزن یا ضدزنگ است، که حدود دو سوم از تولید فولاد ضدزنگ را به خود اختصاص می دهد. این فولادها دارای یک میکروساختار آستنیتی هستند که ساختار کریستال مکعبی وسط-وجهی (Face-Centered) دارند. این ریزساختار با آلیاژ کردن با نیکل و/یا منگنز و نیتروژن کافی برای حفظ ریزساختار آستنیتی در تمام دماها از ناحیه‌ی کریوژنیک تا نقطه ذوب حاصل می شود. از این رو فولاد ضدزنگ آستنیتی قابل سخت‌کاری از طرق عملیات حرارتی نیست چرا که در همه دماها دارای یک نوع ریزساختار یکسان است.
<br />
<br />
{| class="wikitable infobox" {{ts|fll}}
|+ترکیب شیمیایی برخی از فولاد زنگ‌نزن آستنیتی متداول برحسب درصدجرمی مطابق با EN 10088-1 (2005):
! colspan="3" |نماد
!
!
!
!
!
!
|-
!نوع
!نام
!شماره
!کربن
!کروم
!مولیبدن
!نیکل
!سایر عناصر
!ملاحظات
|-
|301
|X10CrNi18-8
|1.4310
|0,05 to 0,15
|16,0 to 19,0
|”
|6,0 to 9,5| 6.0 تا 9.5
|
|برای ساخت انواع فنر
|-
|304
|X5CrNi18-10
|1.4301
|< 0,07
|17,5 to 19,5| 17.5 تا 19.5
|8,0 to 10,5| _
|8.0 تا 10.5
|
|
|-
|304L
|X2CrNi18-9
|1.4307
|< 0,030
|17,5 to 19,5| 17.5 تا 19.5
|8,0 to 10,5| _
|8.0 تا 10.5
|
|مانند مورد بالا ولی با سطح کربن پایین‌تر در نتیجه مقاومت به خوردگی بین دانه ای بیشتر
|-
|303
|X8CrNiS18-9 <sup>e</sup>
|1.4305
|< 0,10
|17,0 to 19,0| 17.0 تا 19
|8,0 to 10,0
|S: 0,15 to 0,35-
|
|افزودن گوگرد باعث بهبود قابلیت ماشینکاری می‌شود
|-
|321
|X6CrNiTi18-10
|1.4541
|< 0,08
|17,0 to 19,0
|
|9,0 to 12,0
|Ti:5xC to 0,70
|مانند grade 1.4301 ولی دارای مقاومت به خوردگی بین دانه ای بیشتر به دلیل داشتن تیتانیوم که کربن را به دام می اندازد.
|-
|316
|X5CrNiMo17-12-2
|1.4401
|< 0,07
|16,5 to 18,5
|2,00 to 2,50
|10,0 to 13,0| 10.0 تا 13
|
|دومین فولاد معروف آستنیتی. افزودن عنصر مولیبدن باعث مقاومت به خوردگی بیشتر می شود.
|-
|316L
|X2CrNiMo17-12-2
|1.4404
|” < 0,030
|16,5 to 18,5
|2,00 to 2,50
|10,0 to 13,0
|
|مانند ردیف بالا اما با سطح کربن پایین‌تر که باعث مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای بیشتر می شود.
|-
|316Ti
|X6CrNiMoTi17-12-2
|1.4571
|< 0,08
|16,5 to 18,5
|2,00 to 2,50
|10,5 to 13,5
|Ti:5xC to 0,70
|مانند grade 1.4301 ولی دارای مقاومت به خوردگی بین دانه ای بیشتر به دلیل داشتن تیتانیوم که کربن را به دام می اندازد.
|}











<br />






=== فولادهای زنگ نزن آهنی(Ferritic): ===
=== فولادهای زنگ نزن آهنی(Ferritic): ===
فولاد ضد زنگ آهنی داراي یک ریزساختار فریتی مانند فولاد کربنی است که یک ساختار کریستالی مکعبی بدنه-مرکزی (body-centered cubic) محسوب می شود و حاوی 10.5 تا 27 درصد کروم و مقدار بسیار کمی نیکل و یا بدون نیکل است. این ریزساختار به علت اضافه شدن کروم در تمام درجه حرارت ها وجود دارد و مانند فولاد ضدزنگ آستنیتی با عملیات حرارتی سخت‌کاری نمی شود. مانند فولاد ضد‌زنگ آستنیتی آنها را نیز با کار سرد نمی توان تقویت کرد. این فولادها مانند فولاد کربنی مغناطیسی هستند.
فولاد ضد زنگ آهنی داراي یک ریزساختار فریتی مانند فولاد کربنی است که یک ساختار کریستالی مکعبی بدنه-مرکزی (body-centered cubic) محسوب می شود و حاوی 10.5 تا 27 درصد کروم و مقدار بسیار کمی نیکل و یا بدون نیکل است. این ریزساختار به علت اضافه شدن کروم در تمام درجه حرارت ها وجود دارد و مانند فولاد ضدزنگ آستنیتی با عملیات حرارتی سخت‌کاری نمی شود. مانند فولاد ضد‌زنگ آستنیتی آنها را نیز با کار سرد نمی توان تقویت کرد. این فولادها مانند فولاد کربنی مغناطیسی هستند.

نسخهٔ ‏۲۷ فوریهٔ ۲۰۱۹، ساعت ۱۲:۲۸

با فولاد گالوانیزه اشتباه نشود.

یک ساختمان که با فولادزنگ‌نزن ساخته شده است.


فولاد و سایر فازهای آلیاژی آهن-کربن
ریزساختار
رده ها و کلاسهای مختلف
سایر مواد پایه-آهنی

در متالوژی، فولاد زنگ‌نزن یا فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل (به انگلیسی: Stainless Steel)، که Inox نیز خوانده می شود، آلیاژی از فولاد می باشد، که اصلی‌ترین عناصر تشکیل دهنده آن آهن، کروم و نیکل است که حداقل درصد جرمی کروم در آن ۱۰.۵ درصد و حداکثر درصد جرمی کربن آن ۱.۲ درصد می باشد.[۱]

فولاد زنگ‌نزن به خاطر مقاومت در برابر خوردگی خود مورد توجه است که این خاصیت با افزایش میزان کروم افزایش می یابد. افزودن عنصر مولیبدن باعث افزایش مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ‌نزن در مقابل اسیدهای کاهنده و در برابر خوردگی در محلول های کلرایدی می شود. 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 زنگ زدگی، نیاز به نگهداری کم و درخشش بالا، آن را تبدیل به یک ماده ایده آل برای بسیاری از کاربردها که در آن هم نیاز به استحکام بالا و هم مقاومت به خوردگی بالا مورد نیاز است کرده است.

فولاد زنگ‌نزن به شکل ورق، صفحه، میله، سیم و لوله ساخته می شود تا در :وسایل آشپزی، کارد و چنگال، دستگاه های جراحی، لوازم خانگی بزرگ؛ مصالح ساختمانی در ساختمان های بزرگ، تجهیزات صنعتی (برای مثال در کارخانجات کاغذ، کارخانه های شیمیایی، تصفیه آب)؛ و مخازن ذخیره سازی آب و مخازن برای مواد شیمیایی و محصولات غذایی (به عنوان مثال، تانکرهای شیمیایی و تانکرهای کامیونی) استفاده گردد.

مقاومت در برابر خوردگی، راحتی تمیز و استریل نمودن با بخار و عدم نیاز به پوشش دادن سطحی، استفاده از فولاد زنگ‌نزن را در آشپزخانه های تجاری و صنعتی متداول کرده است.


مقاومت به خوردگی

فولادهای زنگ‌نزن(ردیف پایین) تحمل بیشتری در مقابل خوردگی نسبت به آلیاژهای مس-نیکل (ردیف وسط) و آلیاژهای آلومینیوم-برنز(ردیف بالا) در آب-نمک از خود نشان می دهند.

فولاد زنگ‌نزن برخلاف فولادکربنی وقتی که در معرض محیط های مرطوب قرار می گیرد دچار خوردگی یکنواخت نمی شود. فولادهای کربنی محافظت نشده در هنگام ترکیب با هوا و رطوبت به راحتی زنگ می‌زنند. لایه اکسید آهن سطحی (زنگ) متخلخل و شکننده است. از آنجایی که اکسید آهن حجم بزرگتری نسبت به فولاد اصلی را اشغال می کند، این لایه گسترش می یابد و تمایل به لایه برداری دارد و باعث حمله بیشتر به لایه های زیرین فولاد می شود. در عوض، فولادهای زنگ‌نزن حاوی کروم کافی برای غیرفعال شدن هستند. این پدیده در صورت قرار گرفتن در معرض اکسیژن موجود در هوا یا آب خود به خود اتفاق می‌افتد و باعث ایجاد یک لایه اکسیدکروم خنثی نازک روی سطح می شود. این لایه نازک غیرفعال با مسدود کردن مسیر اکسیژن به سطح فولاد از خوردگی آن جلوگیری می کند و باعث می شود که خوردگی به قسمت داخلی فلز نرسد. این لایه نازک در صورت خراشیده شدن یا از بین رفتن به دلیل قرار گرفتن در شرایط شدیدتر از میزان حد تحمل خوردگی به طور موقتی، خود را تعمیر می کند.

مقاومت این لایه به خوردگی بستگی به ترکیب شیمیایی فولاد زنگ‌نزن، به ویژه درصد کروم دارد.

خوردگی فولاد زنگ‌نزن می تواند زمانی رخ دهد که درجه یا گرید آن برای محیط کاری مناسب نباشد.

معمولا بین 4 نوع خوردگی تفاوت در نظر می گیرند: یکنواخت، ناحیه ای(پیتینگ)، گالوانیک و SCC (ترک خوردگی ناشی از تنش).


خانواده فولادهای زنگ‌نزن

پنج خانواده اصلی از فولادهای زنگ‌نزن وجود دارد که عمدتا توسط ساختار کریستالی (بلورین) آنها طبقه بندی می شوند:

فولادهای زن‌نزن آستنیتی:

فولاد زنگ‌نزن آستنیتی (Austenitic) بزرگترین خانواده از فولاد زنگ‌نزن یا ضدزنگ است، که حدود دو سوم از تولید فولاد ضدزنگ را به خود اختصاص می دهد. این فولادها دارای یک میکروساختار آستنیتی هستند که ساختار کریستال مکعبی وسط-وجهی (Face-Centered) دارند. این ریزساختار با آلیاژ کردن با نیکل و/یا منگنز و نیتروژن کافی برای حفظ ریزساختار آستنیتی در تمام دماها از ناحیه‌ی کریوژنیک تا نقطه ذوب حاصل می شود. از این رو فولاد ضدزنگ آستنیتی قابل سخت‌کاری از طرق عملیات حرارتی نیست چرا که در همه دماها دارای یک نوع ریزساختار یکسان است.

فولادهای زنگ نزن آهنی(Ferritic):

فولاد ضد زنگ آهنی داراي یک ریزساختار فریتی مانند فولاد کربنی است که یک ساختار کریستالی مکعبی بدنه-مرکزی (body-centered cubic) محسوب می شود و حاوی 10.5 تا 27 درصد کروم و مقدار بسیار کمی نیکل و یا بدون نیکل است. این ریزساختار به علت اضافه شدن کروم در تمام درجه حرارت ها وجود دارد و مانند فولاد ضدزنگ آستنیتی با عملیات حرارتی سخت‌کاری نمی شود. مانند فولاد ضد‌زنگ آستنیتی آنها را نیز با کار سرد نمی توان تقویت کرد. این فولادها مانند فولاد کربنی مغناطیسی هستند.

فولادهای ضد زنگ فریتی معمولا خود به 4 زیر-خانواده طبقه بندی می شوند:

گروه 1 که حاوی 10 تا 14 درصد کروم و عدد معادل مقاومت به خوردگی (PREN، Pitting resistance Equivalent Number = %Cr + 3.3 %Mo+16 %N) حدود 10 است، در شرایط غیر سخت و یا زمانی که مقداری خوردگی سطحی قابل قبول است استفاده می شود. گرید های معمول (EN 1.4003) AISI 403 و AISI 409Cb (EN A/4601) است که در لوله های اگزوز خودروها استفاده می شود.

گروه 2 که حاوی 14 تا 18 درصد کروم و با عدد PREN حدود 16 است. معروف ترین گرید آن AISI 430 (EN 1.4017) است. این گرید برای جوشکاری مناسب نیست، زیرا رشد دانه در منطقه آسیب دیده حرارتی (HAZ) جوش موجب شکنندگی می شود.

گروه 3 بسیار شبیه به گروه ۲ است، اما افزودن Nb، Ti و/یا Zr در مقادیر کم، ته نشینی کاربید را افزایش می دهد که به نوبه خود سبب جلوگیری از رشد دانه ها و شکنندگی جوش ها می شود. بنابراین آنها بدون هیچ مشکل خاصی قابل جوشکاری هستند.

گروه 4 گریدهای این گروه را می توان "فوق آهنی" نامید که دارای مقادیر بیشتری Mo، و/یا Cr می باشد. عدد PREN آنها بالای 18 است، که آنها را برابر یا بهتر از (EN 1.4301) AISI 304 می کند. شناخته شده ترین گرید این خانواده AISI 434 و 444 (به ترتیب EN 1.4113 و EN 1.4521) است.

گریدهای با مقاومت الکتریکی بالا Fri-Cr-Al شامل این گروه ها نمی شود، زیرا آنها را برای مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا طراحی کرده اند.

فولاد ضد زنگ مارنزیتی:

چاقوهای همه کاره سویسی از فولاد مارتزیتی ساخته می شوند.

فولاد ضد زنگ مارنزیتی طیف وسیعی از خواص را ارائه می دهد و به عنوان فولادهای ضد زنگ مهندسی، فولاد ضد زنگ ابزاری، فولاد مقاوم در برابر خزش استفاده می شود.

آنها به 4 دسته تقسیم می شوند (با مقداری همپوشانی):

  • گریدهای Fe - Cr - C: آنها اولین گرید استفاده شده بودند و هنوز هم به طور گسترده در کاربردهای مهندسی و مقاوم در برابر سایش استفاده می شوند
  • گریدهای Fe-Cr-Ni-C: در این گریدها، مقداری از کربن با نیکل جایگزین شده است. آنها دارای سختی بالاتر و مقاومت به خوردگی بالاتر هستند.
  • گربدهای پیرسخت‌کاری شونده: گرید EN 1.4542 (a.k.a. 17 / 4PH)، شناخته شده ترین گرید، قابلیت سخت شدن مارتنزیتی پیرسخت‌کاری را هردو باهم دارد. این فولاد میتواند استحکام بالا و چقرمگی خوب را به دست آورد و در صنایع هوافضا و دیگر صنایع کاربرد دارد.
  • گرید مقاوم در برابر خزش: افزودن مقدار کمی Nb، V، B، Co استحکام و مقاومت خزش را تا حدود 650 درجه سلسیوس افزایش می دهد.

فولاد ضد زنگ دوپلکس:

فولاد ضد زنگ دوپلکس دارای میکروساختار ترکیبی آستنیتی و فریتی است که هدف آن معمولا تولید ترکیب 50/50 است، اگر چه در آلیاژهای تجاری این نسبت می تواند 40/60 باشد. آنها با کروم بالا (19-32 درصد) و مولیبدن (تا 5 درصد) و محتوای نیکل پایین تر از فولاد ضدزنگ آستنیتی مشخص می شوند. فولاد ضدزنگ دوپلکس در مقایسه با فولاد ضد زنگ آستنیتی تقریبا دو برابر استحکام دارد. میکروساختار ترکیبی آنها مقاومت به ترک ناشی از خوردگی توسط کلراید بیشتری نسبت به فولاد ضدزنگ فولاد آستنیتی نوع 304 و 316 فراهم می کند.

خواص فولاد ضد زنگ دوپلکس با مقادیر آلیاژ پایین تر از مقادیر فولادهای گرید فوق-آستنیتی با خواص آن مشابه است و استفاده از آن برای بسیاری از کاربردهای مهندسی مقرون به صرفه است. گریدهای فولاد دوپلکس بر اساس مقدار آلیاژ و مقاومت به خوردگی آنها در گروه های مختلفی تقسیم بندی می شوند.

تاریخچه

پیر بارتیه مهندس فرانسوی در سال ۱۸۲۱، مشاهده کرد که با افزایش مقدار مشخصی کروم به آهن، سفتی و مقاومت به خوردگی اسیدی آن بسیار افرایش می‌یابد. در ۱۹۰۹، لئون گویله و آلبرت پورتوین بطور مستقل در فرانسه ریزساختار آلیاژهای Fe-Cr و Fe-Cr-Ni را بررسی کردند.

فولاد زنگ‌نزن حساس‌شده

فولاد زنگ‌نزن حساس‌شده، فولاد زنگ نزنی است که با فرایند گرمایی اتم‌های کروم آن از حلالیت خارج و به صورت کاربید و زیگما در مرزدانه رسوب کرده‌اند.

چنانچه این فولاد در آب دریا باشد، خوردگی بین دانه‌ای در آن رخ می‌دهد.

انواع پرداخت سطح

برای رسیدن به حد پرداخت استاندارد نورد به طور مستقیم می توان از طریق غلتک ها و ساینده های مکانیکی استفاده کرد. در ابتدا فولاد برای رسیدن به ضخامت مورد نظر از داخل نورد عبور می کند و سپس فرآیند بازپخت برای رسیدن به خواص مکانیکی مطلوب انجام می شود. اکسیداسیونی که روی سطح تشکیل می شود (رسوب نورد) با اسیدشویی حذف می شود و یک لایه غیرفعال بر روی سطح ایجاد می شود. سپس می توان پرداخت نهایی را برای رسیدن به زیبایی مورد نظر اعمال کرد:

   شماره 0: نورد گرم، بازپخت شده، ورق های ضخیم

   شماره 1: نورد گرم، بازپخت شده و غیرفعال سازی شده

   شماره 2D: نورد سرد، بازپخت شده، اسیدشویی و غیرفعال شده

   شماره 2B: همانگونه که در بالا آمده است، به علاوه عبور از داخل غلتک های بسیار صیغلی

   شماره 2BA: بازپخت روشن (BA یا 2R) همانگونه که در بالا ذکر شد، به علاوه تحت شرایط هوای آزاد بدون اکسیژن بازپخت روشن می شود

   شماره 3: از ساینده های درشت به صورت مکانیکی استفاده می شود

   شماره 4: پرداخت به وسیله برس

   شماره 5: پرداخت به وسیله الیاف

   شماره 6: پرداخت مات (برس کشی اما صاف تر از شماره 4)

   شماره 7: پرداخت منعکس کننده

   شماره 8: پرداخت آینه ای

   شماره 9: پرداخت با Bead Blast (پرتاب دانه های ریز شیشه ای صاف با فشار بالا به سطح)

   شماره 10: پرداخت حرارت رنگی، ارائه طیف گسترده ای از سطوح الکتروپولیشی و گرم رنگی

منابع

  1. ↑ 14:00-17:00. "ISO 15510:2014" (به انگلیسی). Retrieved 2019-02-27. {{cite web}}: Unknown parameter |وب‌گاه= ignored (help)CS1 maint: numeric names: فهرست نویسندگان (link)
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=فولاد_زنگ‌نزن&oldid=25606896»