فولاد ضد زنگ به دلیل دوام، انعطاف‌پذیری و مقرون‌به‌صرفه بودن، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. اما برخلاف تصور، فولاد ضد زنگ یک آلیاژ واحد نیست، بلکه دسته‌ای گسترده از آلیاژهای مختلف با ترکیبات گوناگون است. هر نوع فولاد ضد زنگ با توجه به ترکیب عناصر خود، ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوتی دارد. درک این تفاوت‌ها به شما کمک می‌کند تا بهترین انتخاب را بر اساس نیاز و بودجه خود داشته باشید.
شناخت انواع مختلف فولاد ضد زنگ به شما کمک می‌کند تا عملکرد و هزینه‌ها را به طور بهینه مدیریت کنید. در ادامه، familise و grade های مختلف فولاد ضد زنگ و ویژگی‌های اصلی آن‌ها بررسی می‌شوند.
دسته بندی stainless steel
طبقه بندی فولاد ضد زنگ بر اساس “خانواده” و “گرید” صورت می‌گیرد.
familise نشان دهنده ترکیب کلی عناصر آلیاژ و ویژگی های آن هستند، در حالی که grade جزئیات دقیق تری مانند میزان مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و مغناطیسی بودن را مشخص می‌کنند.طبقه‌بندی فولاد ضد زنگ معمولاً شامل دو دسته شناسایی اصلی است:
- خانواده: نشان‌دهنده ویژگی‌های کلی و نسبت فلزات مختلف در آلیاژ هستند.
- گرید: مشخصات دقیق ترکیب آلیاژ و عملکرد آن از نظر مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و سایر ویژگی ها را شرح می‌دهند.
Stainless steel families
فولاد ضد زنگ در چهار خانواده اصلی گروه بندی می‌شود که هر کدام دارای ویژگی‌های منحصر به فرد هستند:
Stainless steel Austenitic
فولاد ضد زنگ austenitic، به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و استحکام در دما های بالا، پرکاربرد ترین نوع فولاد ضد زنگ است. این آلیاژ حاوی مقادیر زیادی کروم و نیکل بوده و در برخی موارد شامل مولیبدن و منگنز نیز می‌باشد. فولاد آستنیتی معمولاً غیرمغناطیسی است، اما در اثر کار سرد ممکن است خاصیت مغناطیسی پیدا کند.
- ترکیب: غنی از کروم و نیکل؛ برخی گریدها همچنین شامل مولیبدن یا منگنز هستند.
- ویژگی‌ها:
- غیرمغناطیسی در حالت آنیل شده، اما برخی گریدها پس از کار سرد مغناطیسی می‌شوند.
- مقاومت بالا در برابر خوردگی و خزش.
- مناسب برای جوشکاری و کاربردهای دمای بالا.
- گرید : 303، 304، 316، 310، 321.
Ferritic Stainless steel
فولاد فریتی به دلیل محتوای کم نیکل، مقرون به‌صرفه تر از سایر families است و اغلب حاوی عناصری مانند کروم، مولیبدن، نیوبیوم یا تیتانیوم برای افزایش استحکام می‌باشد. این آلیاژ مغناطیسی بوده و مقاومت مناسبی در برابر خوردگی دارد، اما انعطاف‌پذیری کمتری نسبت به فولاد آستنیتی دارد.
- ترکیب: دارای محتوای کم نیکل، با افزودنی‌هایی مانند کروم، مولیبدن، نیوبیوم یا تیتانیوم برای بهبود سختی.
- ویژگی‌ها:
- مقرون‌به‌صرفه به دلیل محتوای کم نیکل.
- مغناطیسی با مقاومت مناسب در برابر خوردگی و قابلیت جوشکاری خوب.
- اغلب در کاربردهای داخلی مانند لوازم آشپزخانه و سیستم‌های اگزوز استفاده می‌شود.
- گرید: 409، 430
Duplex Stianless steel
فولاد ضد زنگ داپلکس، ویژگی های فولاد ضد زنگ آستنیتی و فولاد ضد زنگ فریتی را ارائه می‌دهد و به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر ترک های ناشی از خوردگی کلریدی، در صنایع دریایی و فراساحلی بسیار محبوب است. فولاد ضد زنگ داپلکس، استحکام بالایی دارد و در مقایسه با آلیاژ آستنیتی، وزن کمتری دارد.
- ترکیب: ترکیبی متعادل از ساختار فولاد ضد زنگ آستنیتی و فولاد ضد رنگ فریتی.
- ویژگی‌ها:
- ترکیبی از مقاومت و ویژگی‌های ضد خوردگی فولاد آستنیتی و فولاد فریتی.
- مقاومت بالا در برابر خوردگی ناشی از کلرید، مناسب برای کاربردهای صنعتی و فراساحلی.
- دارای قابلیت جوشکاری و شکل‌پذیری خوب.
- گرید: 318L، LDX 2101، LDX 2304، 2507، 4501
(همچنین به نام 25CR سوپر داپلکس شناخته می‌شود).
Martensitic stainless steel
فولاد ضد زنگ مارتنزتیک، به دلیل وجود کربن بالا، قابلیت سخت شدن از طریق عملیات حرارتی را دارد. فولاد ضد زنگ مارتنزیتی مغناطیسی است و مقاومت متوسطی در برابر خوردگی دارد. فولاد ضد زنگ مارتنزیتی، به دلیل قابلیت حفظ لبه های تیز، در تولید ابزارهای برشی مانند چاقو و قیچی بسیار پرکاربرد هستند.
- ترکیب: دارای محتوای بالای کربن که امکان سخت شدن از طریق عملیات حرارتی را فراهم می‌کند.
- ویژگی‌ها:
- مغناطیسی با مقاومت متوسط تا خوب در برابر خوردگی.
- به دلیل داشتن لبه‌های تیز و سخت، برای ابزارهای برشی مانند چاقو، قیچی و ابزارهای پزشکی مناسب است.
- می‌توان با عملیات تمپرینگ یا رسوب سختی، استحکام آن را افزایش داد.
- گریدهای رایج: 410، 420.
بررسی precipitation hardening (PH)
فولاد ضد زنگ پیر سختی، به‌گونه ای طراحی شده است که با رسوب دهی عناصر آلیاژی مانند آلومینیوم، مس و تیتانیوم طی فرآیند عملیات حرارتی، استحکام بالایی به دست آورد. ویژگی‌های کلیدی این نوع فولاد عبارت‌اند از:
- استحکام بالا: استحکامی بسیار بالاتر از فولاد ضد زنگ مارتنزیتی ارائه می‌دهد.
- مقاومت در برابر خوردگی: محافظت عالی در برابر خوردگی دارد.
- کاربرد صنعتی گسترده: برای کاربردهای مختلف صنعتی مناسب است.
- ترکیب شیمیایی: دارای کربن کم (0.03–0.07%) و عناصر آلیاژی است که قابلیت رسوب سختی را فراهم می‌کند.
- عملیات حرارتی: تحت عملیات حرارتی محلول‌سازی و سپس پیرسازی برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی قرار می‌گیرد.
- گریدهای متداول: گریدهای محبوب شامل 17-4PH و 15-5PH هستند.
مقایسه مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ مارتنزیتی و فولاد ضد زنگ PH
فولاد ضد زنگ مارتنزیتی: مقاومت متوسطی در برابر خوردگی در محیط‌هایی با قرارگیری کم در معرض مواد شیمیایی دارد و اغلب در کاربردهایی مانند کارد و چنگال، تیغه‌های توربین و شیرآلات استفاده می‌شود.
فولاد ضد زنگ پیرسخت: مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی ارائه می‌دهد و برای استفاده در محیط‌های دریایی، صنایع هوافضا و فرآیندهای شیمیایی مناسب است.
توضیح گریدهای فولاد ضد زنگ
گریدهای هر خانواده اطلاعات دقیق تری در مورد ویژگی های خاص آلیاژ ارائه می‌دهند. گرید های فولاد ضد زنگ توسط سیستم‌های زیر شناسایی می‌شوند:
- SAE (انجمن مهندسان خودرو): دارای کدهای سه‌رقمی (مانند 304، 316).
- ASTM و UNS (سیستم شماره‌گذاری متحد): شامل شناسه‌های شش‌کاراکتری (مانند S30400).
استانداردهای بین‌المللی دیگر شامل:
- استاندارد بریتانیا (BS)
- سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO)
- استاندارد صنعتی ژاپن (JIS)
- استاندارد اروپا (EN)
- استاندارد آلمان (DIN)
- استاندارد چین (GB)
برای مثال، فولاد ضد زنگ 304 بر اساس استاندارد SAE می‌تواند به صورت زیر نیز شناسایی شود:
- شماره EN: 1.4305
- نام EN: X8CrNiN18-9
- UNS: S30400
- DIN: X5CrNi18-9، X5CrNi18-10
- JIS: SUS 304، SUS 304-CSP
هر طبقه‌بندی باید از دستورالعمل‌های ترکیبی دقیقی پیروی کند. برای مثال، فولاد ضد زنگ 304 SAE باید شامل موارد زیر باشد:
- 18% تا 20% کروم
- 8% تا 10.5% نیکل
- 0.08% کربن
- 2% منگنز
- 0.75% سیلیسیم
- 0.045% فسفر
- 0.03% گوگرد
- 0.1% نیتروژن
تغییر در ترکیب می‌تواند به طور قابل توجهی بر ویژگی‌های آلیاژ مانند استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و تحمل حرارتی تأثیر بگذارد.
فولاد ضد زنگ به دلیل ویژگی‌های خاص خود، از سازه‌های تزئینی گرفته تا ماشین‌آلات صنعتی سنگین، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. انتخاب نوع مناسب فولاد ضد زنگ مستلزم شناخت دقیق خانواده‌ها و گریدها است تا بتوان عملکرد بهینه و طول عمر بالا را در کنار صرفه‌جویی در هزینه تضمین کرد. چه به دنبال مقاومت در برابر خوردگی باشید، آگاهی از این ویژگی‌ها به شما کمک می‌کند تصمیمی هوشمندانه بگیرید.
تیم فنی و مهندسی فولاد تبار در تقاطع تخصص و دقت در تلاش است راه حل های بی نظیری را در سیستم های تجاری، مهندسی و صنعتی ارائه دهد. ما در مجموعه فولاد تبار، به دنبال آموزش مطالب علمی در زمینه piping material هستیم تا بتوانیم باعث افزایش مهارت های فنی و مهندسی شما باشیم تعهد ما شما را به اهداف عملیاتی خود تضمین می نماید.
با ما همراه شوید تا عملکرد مهندسی خود را با راه حل های نوآورانه و قابل اعتماد ارتقا دهید
دیدگاهتان را بنویسید