۰ تا ۱۰۰ آشنایی با انواع فولادهای زنگ نزن

۰ تا ۱۰۰ آشنایی با انواع فولادهای زنگ نزن

فولاد‌های زنگ نزن یکی از مواد فلزی پرکاربرد و حیاتی در مجموعه‌ای از صنایع مختلف به شمار می‌آیند. این فولادها به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارند، مورد توجه بسیاری از تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان قرار گرفته‌اند. فولاد‌های زنگ نزن از یک ترکیب خاص شیمیایی تشکیل شده‌اند که اجازه می‌دهد آنها در برابر زنگ‌ زدگی، خوردگی و تغییرات دما و رطوبت مقاومت داشته باشند. این ویژگی‌ها این نوع فولاد را برای مصارف مختلفی مانند تولید ابزارهای پزشکی، تجهیزات صنعتی، و ابزارهای آشپزخانه بسیار مورد توجه قرار داده‌اند.

در ادامه مقاله، به تفصیل انواع مختلف فولاد‌های زنگ نزن را با ارائه یک چارت دقیق از تقسیم‌بندی فولاد‌های زنگ نزن بر اساس عناصر آلیاژی موجود معرفی خواهیم کرد. تا حد امکان به بررسی مزایا و محدودیت‌های استفاده از هر نوع پرداخته خواهد شد تا به مخاطبان کمک شود تا تصمیم بهتری در انتخاب و استفاده از این مواد بگیرند.

تعریف و ویژگی‌های اصلی

فولاد‌های زنگ نزن یک نوع فولاد خاص هستند که به واسطه ترکیبات شیمیایی خاصی که در آنها وجود دارد، از خوردگی و زنگ‌ زدگی محافظت می‌کنند. این ترکیبات شیمیایی عمدتاً شامل کروم (Cr)، نیکل (Ni) و مولیبدن (Mo) هستند. ویژگی‌های اصلی این نوع فولاد عبارتند از:

۱) مقاومت در برابر زنگ‌ زدگی: زنگ‌ زدگی (Rust)، نتیجه در مجاورت قرار گرفتن آهن با اکسیژن و آب می‌باشد. فولاد‌های زنگ نزن به علت حضور کروم در ترکیبات شیمیایی خود، مقاومت عالی در برابر زنگ‌ زدگی دارند. این به معنای این است که تحت تأثیر عوامل محیطی مانند آب، رطوبت و اکسیژن، به سرعت زنگ نمی‌زنند.

۲) مقاومت در برابر خوردگی: این نوع فولاد نیز مقاومت خوبی در برابر خوردگی شیمیایی دارند. این ویژگی آن‌ها را برای محیط‌هایی که احتمال تماس با مواد شیمیایی دارند، مناسب می‌کند.

۳) مقاومت در برابر تغییرات دما و رطوبت: فولاد‌های زنگ نزن در شرایط مختلف دما و رطوبت مقاومت خوبی دارند. این به معنای این است که می‌توانند در محیط‌های گرم، سرد، خشک یا مرطوب عملکرد خوبی داشته باشند.

۴) قابلیت شکل‌دهی و جوش‌پذیری: این فولاد‌ها به راحتی شکل‌دهی می‌شوند و می‌توانند به شکل‌های مختلف تولید شوند. همچنین، قابلیت جوش‌پذیری مناسبی دارند که از آن‌ها در شکل‌های مختلف می‌توان بهره‌ برد.

این ویژگی‌های منحصر به فرد فولاد‌های زنگ نزن آنها را به یک انتخاب برجسته برای بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، پزشکی، صنعت خوراک، و صنایع شیمیایی تبدیل کرده‌اند. 

انواع فولاد‌های زنگ نزن

فولاد‌های زنگ نزن به تناسب میزان ترکیبات شیمیایی مختلفی که در ترکیب آنها وجود دارد، به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در شکل زیر به معرفی انواع فولاد‌های زنگ نزن اشاره می‌شود:

۱) فولاد زنگ‌ نزن آستنیتی (Austenitic Stainless Steel)

این نوع فولاد دارای مقاومت در برابر زنگ‌ زدگی و خوردگی بالاست و در بسیاری از تجهیزات مرتبط با صنایع خوراکی، تجهیزات پزشکی (مانند وسایل جراحی) و صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد، پر مصرف‌ترین فولاد در بین بقیه فولاد‌های زنگ نزن می‌باشد.

ویژگی‌های اصلی این نوع فولاد شامل موارد زیر می‌شود:

۱) مقاومت بالا در برابر زنگ‌ زدگی: فولاد زنگ‌ نزن آستنیتی به دلیل حداقل ۱۶-۱۸ درصد کروم و ۸-۱۰ درصد نیکل در ترکیبات شیمیایی خود، دارای مقاومت بسیار بالا در برابر زنگ‌ زدگی است. این به معنای این است که تحت تأثیر عوامل محیطی مانند آب، رطوبت، و اکسیژن، به سرعت زنگ نمی‌زند.

۲) مقاومت در برابر خوردگی: فولاد زنگ‌ نزن آستنیتی نیز مقاومت خوبی در برابر خوردگی شیمیایی دارد. این ویژگی آن را مناسب برای محیط‌هایی که احتمال تماس با مواد شیمیایی دارند، می‌کند.

۳) مقاومت در برابر تغییرات دما و رطوبت: این نوع فولاد به راحتی تحت تأثیر تغییرات دما و رطوبت کار می‌کند. این ویژگی آن را برای کاربردهای با محدوده دما و رطوبت متفاوت مناسب می‌کند.

۴) قابلیت شکل‌دهی و جوش‌پذیری: فولاد زنگ‌ نزن آستنیتی به راحتی شکل‌دهی می‌شود و می‌تواند به شکل‌های مختلف تولید شود. همچنین، قابلیت جوش‌پذیری مناسبی دارد که از آن در ساختارهای مختلف می‌توان بهره‌برد.

این ویژگی‌های منحصر به فرد فولاد زنگ‌ نزن آستنیتی آن را به یک انتخاب برجسته برای بسیاری از صنایع از جمله صنعت خودروسازی، پزشکی (برای تجهیزات جراحی و دستگاه‌های پزشکی)، صنعت خوراک، و صنایع شیمیایی تبدیل کرده‌اند.

۲) فولاد زنگ‌ نزن فریتی (Ferritic Stainless Steels)

این نوع فولاد دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ‌ زدگی است و به طور معمول در تولید لوله‌ها و تجهیزات در صنایع نفت و گاز و تولید قطعات برای تجهیزات خانگی استفاده می‌شود.

ویژگی‌های اصلی این نوع فولاد شامل موارد زیر می‌شود:

۱) ساختار فرریتی: ساختار اصلی فولاد‌ فریتی است که در دمای اتاق به صورت بلورهای مگنتیکی تشکیل می‌شود. این ساختار باعث می‌شود که این فولاد‌ها مغناطیسی باشند.

۲) مقاومت در برابر زنگ‌ زدگی: فولاد‌های فریتی دارای مقاومت خوبی در برابر خوردگی و زنگ‌ زدگی در مقابل آب، رطوبت، و اکسیژن هستند. این ویژگی آن‌ها را برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی دارند، مناسب می‌کند.

۳) مقاومت در برابر خوردگی حرارتی: برخی از فولاد‌های فریتی دارای مقاومت خوبی در برابر خوردگی حرارتی در دماهای بالا هستند. این ویژگی موجب می‌شود که برای برخی از کاربردها مناسب باشد.

۳) فولاد زنگ‌ نزن دوفازی (Duplex Stainless Steel)

این نوع فولاد دارای ترکیبی از خصوصیات فولاد‌های فریتی و آستنیتی است و مقاومت بالایی در برابر خوردگی ترکیبی و تغییرات دما دارد. از آن به عنوان مواد سازنده لوله‌ها و تجهیزات دریایی استفاده می‌شود.

فولاد زنگ‌ نزن دوفازی، یک نوع ویژه از فولاد زنگ‌ نزن است که مختصراً از دو فاز آستنیتی و فرریتی تشکیل شده است. این دو فاز به ترتیب از نیکل و کروم برای فاز آستنیتی و آهن برای فاز فرریتی تشکیل شده و به این دلیل به نام دوفازی شناخته می‌شود. ویژگی‌های اصلی فولاد زنگ‌ نزن دوفازی عبارتند از:

۱) مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی: یکی از ویژگی‌های برجسته فولاد دوفازی، مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی به هر دو نوع خوردگی شیمیایی و خوردگی الکتروشیمیایی است. این ویژگی باعث می‌شود که این نوع فولاد در محیط‌هایی که با مواد شیمیایی در تماس هستند، مانند صنایع شیمیایی و نفت و گاز، بسیار مورد توجه قرار گیرد.

۲) مقاومت در برابر خوردگی ترکیبی: با داشتن همزمان ویژگی‌های فولاد‌های آستنیتیک و فولاد‌های فرریتی، فولاد دوفازی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی حفره‌ایی (Pitting Corrosion) دارد. این خوردگی ممکن است در تماس با محیط‌هایی که حاوی یون‌های کلریدی هستند، ایجاد شود.

۳) مقاومت در برابر خوردگی شکافی: این نوع فولاد همچنین مقاومت بالایی در برابر خوردگی شکافی (Crevice Corrosion) دارد، که در مناطق شکاف و در نقاط مخفی و رطوبتی ممکن است ایجاد شود.

۴) مقاومت در برابر ترک خوردگی تنشی یا SCC: فولاد زنگ‌ نزن دوفازی معمولاً به ترک خوردگی تنشی (Stress Corrosion Cracking) مقاومت نسبتاً بالایی دارد. این ویژگی آن را در برابر خستگی و ترک‌ خوردن در محیط‌های معرض تنش و خوردگی تنشی مناسب می‌کند.

این نوع فولاد به عنوان یک جایگزین مطلوب در محیط‌هایی که مقاومت در برابر خوردگی و ترکیبی از ویژگی‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است، استفاده می‌شود. کاربردهای متداول آن شامل لوله‌ها و تجهیزات در صنایع نفت و گاز، کشتی‌سازی، صنایع شیمیایی، و پالایشگاه‌ها می‌شود.

۴) فولاد زنگ‌ نزن مارتنزیتی (Martensitic Stainless Steel)

این نوع فولاد دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی و زنگ‌ زدگی در شرایط خاصی مانند مواد تشکیل‌دهنده برخی از تجهیزات هسته‌ای استفاده می‌شود.

فولاد زنگ‌ نزن مارتنزیتی، یکی از انواع فولاد‌های زنگ نزن است که به ویژه برای ویژگی‌های سختی و مقاومت در برابر خوردگی شناخته می‌شود. ویژگی‌های اصلی این نوع فولاد عبارتند از:

۱) ساختار مارتنزیتی: این فولاد دارای ساختار مارتنزیتی است که باعث افزایش سختی فولاد می‌شود. این سختی آنها را مناسب برای کاربردهایی که نیاز به ابزار یا قطعات با سطح سخت برای برش دارند، می‌کند.

۲) مقاومت متوسط در برابر زنگ‌ زدگی: این فولاد‌ها دارای مقاومت متوسطی در برابر زنگ‌ زدگی هستند. این به معنای این است که در مقابل آب، رطوبت، و محیط‌های معمولی معمولاً مقاومت دارند، اما در معرض مواد شیمیایی تند اغلب آسیب می‌بینند.

۳) تقویت از طریق حرارت: این فولاد قابلیت تقویت از طریق حرارت بهره می‌برد. این به معنای آن است که با اجرای فرآیندهای حرارتی خاص، می‌توان سختی و مقاومت آن را افزایش داد.

از این نوع فولاد در تولید ابزارهای برشی، قطعات ماشین‌آلات، ابزارهای دندانپزشکی، و تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود. همچنین، برای قطعاتی که نیاز به سختی بالا و مقاومت در برابر فشار دارند، از این فولاد‌ها استفاده می‌شود.

به طور کلی، فولاد مارتنزیتی به دلیل سختی بالا و تقویت از طریق حرارت، در کاربردهایی که نیاز به قطعات سخت و مقاوم دارند، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما باید توجه داشت که مقاومت آن در برابر زنگ‌ زدگی نسبت به برخی از دیگر انواع فولاد‌های زنگ‌ نزن کمتر است.

۵) فولاد زنگ‌ نزن پیر سختی (Precipitation Hardening Stainless Steel)

این نوع فولاد دارای خصوصیات مقاومت در برابر زنگ‌ زدگی و خوردگی است و در صنایع هوا و فضا، خودروسازی و ابزارهای پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد زنگ‌ نزن پیر سختی، یک نوع ویژه از فولاد‌های زنگ‌ نزن است که توانایی تقویت از طریق تشکیل پرسیپیت‌های (تجمع‌های دقیق از فازهای معدنی درون ساختار فولاد) را دارا می‌باشد. این پرسیپیت‌ها به طور تدریجی در ساختار فولاد تشکیل می‌شوند و باعث افزایش سختی و مقاومت فولاد می‌شوند. ویژگی‌های اصلی فولاد زنگ‌ نزن پیر سختی عبارتند از:

۱) تقویت پس از حرارت: این فولاد دارای توانایی تقویت از طریق حرارت است. این به معنای این است که با اعمال یک فرآیند حرارتی خاص، پرسیپیت‌ها درون ساختار فولاد شکل می‌گیرند و باعث افزایش سختی و مقاومت آن می‌شوند.

۲) مقاومت در برابر خوردگی: فولاد زنگ‌ نزن پیر سختی دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی، به ویژه خوردگی حفره‌ایی (Pitting Corrosion) و خوردگی تنشی (Stress Corrosion Cracking) هستند. این ویژگی‌ها آنها را مناسب برای استفاده در محیط‌هایی با شرایط خوردگی مختلف می‌کند.

۳) مقاومت در برابر خستگی: این نوع فولاد نیز دارای مقاومت خوبی در برابر خستگی (Fatigue Resistance) می‌باشد، که این ویژگی به تحمل قطعات در برابر تنش‌های مکانیکی متناوب کمک می‌کند.

فولاد زنگ‌ نزن پیر سختی به دلیل توانایی تقویت از طریق حرارت و مقاومت در برابر خوردگی، در صنایعی مانند صنایع هوا و فضا (برای ساختارهایی که در معرض شرایط فضایی سخت قرار دارند)، صنعت خودرو (برای قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر فشار و تنش دارند)، صنایع پزشکی (برای تجهیزات پزشکی و ابزار جراحی)، و صنایع نفت و گاز (برای لوله‌ها و تجهیزات در محیط‌های خورنده) استفاده می‌شود.

توصیه می شود برای آشنایی با جزئیات بیشتر انواع فولاد‌های زنگ نزن، مقاله‌ی ۰ تا ۱۰۰ آموزش جوشکاری فولاد زنگ نزن را مطالعه فرمایید.

بررسی فولاد‌های زنگ نزن بر اساس ترکیب شیمیایی

در مرکز تصویر زیر فولاد ۳۰۴، که شناخته شده‌ترین فولاد زنگ نزن است قابل مشاهده است. به طریق نشان داده شده مشخص است که افزودن عناصر آلیاژی به فولاد چه تأثیری بر روی فولاد نهایی دارد. همچنین نام برخی از مهمترین فولاد زنگ نزن در شکل قابل مشاهده است.