کاربرد استنلس استیل

 

تقاضا برای استنلس استیل هر سال با 5 درصد افزایش می یابد. در سال 2019، تولید جهانی آن به بیش از 52 میلیون تن رسید.در حال حاضر، تعداد زیادی از صنایع از استنلس استیل استفاده می کنند. جدا از ساخت و سازهای سنتی و دریایی، لوازم خانگی نیز در حال افزایش استفاده هستند.در حالی که استنلس استیل گرانتر از فولاد نرم است، خواص عالی آن منجر به افزایش عمر مفید و کاهش هزینه چرخه می شود. بنابراین هزینه های اولیه بزرگتر در طولانی مدت جواب می دهد.

استنلس استیل چیست؟

می دانیم که فولاد آلیاژی از آهن و کربن با حداکثر کربن 2.1٪ است. فولادهای زنگ نزن گروهی از فولادها هستند که با افزودن عناصر آلیاژی در برابر خوردگی مقاوم هستند.واژه استنلس استیل برای توصیف خانواده ای متشکل از 200 آلیاژ فولاد با خواص قابل توجه مقاومت در برابر حرارت و خوردگی استفاده می شود. درصد کربن می تواند از 0.03٪ تا 1.2٪ باشد.مشخصه متمایز آن مقدار بالای کروم است.استنلس استیل حاوی حداقل 10.5 درصد کروم است که مقاومت در برابر خوردگی و استحکام آن را بهبود میبخشد.کروم موجود در آلیاژ در هنگام قرار گرفتن در معرض هوا یک لایه غیرفعال در اکسیداسیون ایجاد می کند. این لایه به عنوان یک محافظ در برابر خوردگی بیشتر عمل می کند و اساسا آلیاژ را ضد زنگ می کند. این مکانیسم اجازه می دهد تا ظاهری بدون لک را برای مدت طولانی در شرایط کاری معمولی حفظ کنید.

مزایای استنلس استیل

استنلس استیل بیش از 70 سال است که با موفقیت خارق العاده ای در صنایع مختلف استفاده می شود. هر سال که می گذرد برنامه های کاربردی بیشتری کشف می شود زیرا مزایای آن به طور گسترده شناسایی می شود.با افزایش تقاضا، تولید افزایش یافته و آن را مقرون به صرفه تر از همیشه کرده است. افزایش تقاضا منجر به در دسترس بودن در اندازه های استاندارد و همچنین غیر استاندارد می شود. همچنین، طیف گسترده ای از پوشش های استنلس استیل برای انتخاب در دسترس است.
علاوه بر پرداخت های پرداخت شده، طیف وسیعی از سطوح طرح دار و رنگی موجود است. این امر یافتن گزینه ای مناسب برای نیازهای شما را ممکن میسازد.استنلس استیل نیز 100 درصد قابل بازیافت است. در واقع نیمی از کل تولید استنلس استیل از ضایعات فلزی است. این باعث می شود که این ماده نسبتاً سازگار با محیط زیست باشد.

موارد استفاده استنلس استیل

استنلس استیل یک ماده فوق العاده همه کاره است. ترجیح داده می شود که خواص فولاد و مقاومت در برابر خوردگی به صورت پشت سر هم مورد نیاز باشد.اولین استفاده از آن در کارد و چنگال بود اما به دلیل خاصیت مقاومت در برابر خوردگی آن. سپس راه خود را به صنایع شیمیایی پیدا کرد. امروزه تقریباً همه جا می توانیم استنلس استیل را ببینیم.موارد استفاده از صنعتی به صنعت دیگر متفاوت است. به عنوان مثال، موارد استفاده شامل ساخت قطعات کوچک برای ساعت های مچی است. در عین حال، پانل های بزرگ با سطح خاصی ممکن است کل ساختمان ها را پوشش دهند.

غذا و پذیرایی
مواد شیمیایی و دارویی
تولید تجهیزات پزشکی
معماری و ساخت و ساز
لوازم خانگی
فراساحل و کشتی سازی
خودروسازی
انرژی و صنعت

انواع استنلس استیل

بسته به محیطی که فلز انتظار می رود در برابر آن مقاومت کند، درجه ها و پوشش های سطحی زیادی از استنلس استیل موجود است. بر اساس ریزساختار، آنها را می توان به چهار دسته اصلی طبقه بندی کرد.استنلس استیل آستنیتی فولاد زنگ نزن آستنیتی دارای آستنیت به عنوان ریز ساختار اولیه است. آستنیت محلول جامدی از آهن و کربن است که بالاتر از دمای بحرانی 723 درجه سانتی گراد به وجود می آید. این خانواده از استنلس استیل چقرمگی بالا و مقاومت قابل توجهی در برابر دماهای بالا نشان می دهد.70 درصد کل استنلس استیل آستنیتی است. حداقل 16% کروم و 6% نیکل دارد.تثبیت کننده های آستنیتی عناصری هستند که برای ایجاد ریز ساختار آستنیتی اضافه می شوند. این گرید استنلس استیل یک فلز غیر مغناطیسی است و نمی تواند با عملیات حرارتی سخت شود. مقاومت در برابر خوردگی بسته به محیط سرویس قابل تغییر است.

استنلس استیل فریتی

فولادهای فریتی معمولاً فقط دارای کروم به عنوان عنصر آلیاژی هستند. محتوای کروم بین 10.5 تا 18 درصد است. آنها دارای مقاومت خوردگی متوسط و ویژگی های ساخت ضعیف هستند. روش های عملیات حرارتی نیز به سخت شدن فلز کمک نمی کند.آنها عموماً توانایی های مهندسی بهتری نسبت به درجه های آستنیتی دارند. برخلاف گریدهای آستنیتی، آنها مغناطیسی هستند. آنها همچنین مقاومت خوبی در برابر خوردگی استرس دارند و در نتیجه سایش مواد خورنده کمتری دارند.

استنلس استیل دوبلکس

دوپلکس مخلوطی از فولاد زنگ نزن آستنیتی و فریتی است. بنابراین، خواص هر دو ترکیب آن را دارد. دارای کروم بالا و غلظت نیکل کم است. استنلس استیل دوبلکس با استحکام کششی بالا و جوش پذیری خوب، مزایای منحصر به فردی را ارائه می دهند.مقاومت خوبی در برابر خوردگی تنشی نشان می دهد اما نه به اندازه گریدهای فریتی. سخت تر از گریدهای فریتی است اما کمتر از گریدهای آستنیتی است.

استنلس استیل مارتنزیتی

این نوع استنلس استیل از کربن بالا و محتوای کروم کمتر تشکیل شده است. مانند گریدهای فریتی، مغناطیسی است. در مقایسه با گریدهای دیگر، جوش پذیری ضعیفی را نشان می دهد، اما سختی پذیری بالاتری دارد و می توان برای بهبود خواص، عملیات حرارتی را انجام داد استنلس استیل مارتنزیتی در مقایسه با گریدهای آستنیتی و فریتی با محتوای کروم و آلیاژ یکسان، مقاومت به خوردگی کمتری دارد.

استنلس استیل سخت شدن بارندگی

این زیر گروه ترکیبی از خواص آستنیتی و مارتنزیتی را ارائه می دهد. سخت شدن با افزودن یک یا چند عنصر مانند آلومینیوم، مولیبدن، نیوبیم، تیتانیوم و مس حاصل می شود.این می تواند استحکام کششی بالایی را از طریق عملیات حرارتی ایجاد کند. حاوی کروم و نیکل به عنوان عناصر آلیاژی است. این گریدها در کاربردهای با سرعت بالا مانند پره های توربین استفاده می شوند.

درجات استنلس استیل

امروزه صدها نوع استنلس استیل در بازار وجود دارد. انتخاب مناسب برای برنامه شما مهم است زیرا خواص آنها می تواند کاملاً متفاوت از یکدیگر باشد.سیستم AISI (موسسه آهن و فولاد آمریکا) برای نامگذاری استنلس استیل هنوز توسط صنعت استفاده می شود. سیستم شماره گذاری از اعداد سه رقمی استفاده می کند که با 2، 3 یا 4 شروع می شوند.

سری 200

این سری برای گریدهای آستنیتی حاوی منگنز استفاده می شود. این فولادهای کروم منگنز دارای محتوای نیکل کم (زیر 5 درصد) هستند.

200 سری کاربرد در:

ماشین های لباسشویی
کارد و چنگال
تجهیزات غذا و نوشیدنی
صنعت خودرو
تجهیزات داخلی و غیره

سری 300

از این سری برای نام بردن فولادهای زنگ نزن آستنیتی با کربن، نیکل و مولیبدن به عنوان عناصر آلیاژی استفاده می شود. افزودن مولیبدن مقاومت به خوردگی را در محیط های اسیدی بهبود می بخشد در حالی که نیکل انعطاف پذیری را بهبود می بخشد.AISI 304 و 316 رایج ترین گریدهای این سری هستند. AISI 304 معمولاً به عنوان فولاد 18/8 نیز شناخته می شود زیرا حاوی 18٪ کروم و 8٪ نیکل است.

ظروف غذای استیل ضد زنگ
غذای داغ در ظروف استیل ضد زنگ
کاربردهای فولاد ضد زنگ سری 300 عبارتند از:
صنعت غذا و نوشیدنی
صنعت خودرو
سازه برای محیط های بحرانی
تجهیزات پزشکی
جواهرات و غیره

سری 400

آلیاژهای فریتی و مارتنزیتی این سری از استنلس استیل را تشکیل می دهند. این گریدها برای عملیات حرارتی در دسترس هستند. ارائه ترکیبی خوب از استحکام و مقاومت در برابر سایش بالا. اگرچه خواص مقاومت در برابر خوردگی کمتر از سری 300 است.

برنامه های کاربردی برای سری 400 عبارتند از:

تجهیزات کشاورزی
شفت موتور
قطعات توربین گاز و غیره
نمرات SAE
سیستم شماره گذاری SAE از یک کد 1 حرفی + 5 رقمی UNS برای تعیین استنلس استیل استفاده می کند. گرید 304 معمولی AISI دارای S30400 به عنوان نام SAE است. در حالی که اکثر نمرات دارای یک نام گذاری هستند، نمرات انحصاری جدید توسعه یافته ممکن است توسط صاحبان آنها نامگذاری شوند و هیچ کد SAE نداشته باشند.

خواص مکانیکی استنلس استیل

قدرت تسلیم

بسته به درجه، ضد زنگ ممکن است استحکام بالا و ازدیاد طول کم یا استحکام کم و خواص ازدیاد طولی را نشان دهد. وقتی صحبت از استحکام تسلیم می شود، آنها به خوبی با فولادهای کربنی مقایسه می شوند.

استحکام در دماهای بالا
استنلس استیل نسبت به سایر فولادهای کربنی در دماهای بالاتر عملکرد نسبتاً بهتری دارد. به دلیل ضریب حفظ استحکام بالا در دماهای بالا (بالای 500 درجه سانتیگراد) مقاومت بهتری در برابر آتش نشان می دهد. همچنین دارای ضریب حفظ سختی بهتری نسبت به فولاد کربنی بالای 300 درجه سانتیگراد است.

استحکام کششی
وقتی صحبت از استحکام کششی می شود، استنلس استیل نسبت به موادی مانند آلومینیوم، برنج و فولاد نرم برتری دارد.بیشترین استحکام کششی در سخت شدن بارندگی و گریدهای مارتنزیتی دیده می شود. این گریدها می توانند مقاومت کششی داشته باشند که دو برابر گریدهای 304 و 316 در همه جا حاضر هستند. فولاد دوبلکس، همتراز تیکولار، دارای نسبت استحکام / شکل پذیری بالایی است.

مقاومت برودتی
برخی از گریدهای استنلس استیل در مدیریت طیف وسیع تری از دماها بسیار ماهر هستند. فولادهای آستنیتی چقرمگی استثنایی و افزایش استحکام کششی در دماهای زیر صفر دارند. این امر دامنه استفاده از آنها را به طور قابل توجهی گسترش می دهد که راه های جدیدی را برای کاربردهای مدرن باز می کند.از سوی دیگر، درجه های سخت شدن فریت، مارتنزیتی و بارشی، در دماهای برودتی به اندازه ای که چقرمگی آنها با کاهش دما کاهش می یابد، خوب نیستند.

شکل پذیری
شکل پذیری درجات مختلف استنلس استیل می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. برخی از گریدها شکل پذیری بالایی دارند که امکان استفاده از فرآیندهای کشش عمیق عمیق را فراهم می کند.

نرخ سخت شدن کار بالاتر
این ویژگی به توانایی فلز در افزایش استحکام خود از طریق فرآیندهای سرد کاری اشاره دارد.استنلس استیل را می توان آنیل کرد و به صورت سرد کار کرد تا استحکام آن را تا حد مورد نظر تغییر دهد.این بدان معنی است که یک درجه می تواند در چندین کاربرد با تغییر قدرت آن استفاده شود. به عنوان مثال، از همان درجه ممکن است به عنوان فنر یا سیم خم شونده با آنیل و کار سرد استفاده شود.

خواص الکتریکی استنلس استیل

مانند تمام فلزات، فولاد ضد زنگ نیز رسانای الکتریسیته است. با این حال، این رسانایی مانند همه فولادها بسیار کم است.در صنایعی که استانداردهای بهداشتی بالاست یا ممکن است وسیله الکتریکی در معرض محیط های خورنده یا مرطوب قرار گیرد، از محفظه های استنلس استیل برای محافظت استفاده می شود.فولادهای زنگ نزن آستنیتی غیر مغناطیسی هستند، با این حال، می توان از کار سرد برای القای خواص مغناطیسی در برخی گریدها استفاده کرد. همه انواع دیگر خواص مغناطیسی را نشان می دهند.

خواص شیمیایی استنلس استیل
خواص شیمیایی آن چیزی است که این ماده را خاص می کند و به آن منحصر به فرد می شود.

مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا
این ویژگی متمایز استنلس استیل مسئول بسیاری از کاربردهای منحصر به فرد آن در صنعت است. مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا نتیجه کروم در استنلس استیل است. درصد کروم در برخی از گریدها می تواند تا 26 درصد افزایش یابد.فلزات دیگر ممکن است با پوشش ها و رنگ های ضد خوردگی محافظت شوند، اما پس از از بین رفتن، خوردگی شروع می شود. در مورد فولاد ضد زنگ استنلس استیل، هرگونه حذف پوشش طبیعی اکسید کروم به دلیل آسیب سطحی، با تشکیل یک پوشش جدید بر روی سطح در معرض دید که از زوال خوردگی جلوگیری می کند، به دنبال دارد.

از نظر بیولوژیکی بی اثر

استنلس استیل از نظر بیولوژیکی خنثی است و آن را به یک انتخاب منطقی برای تجهیزات پزشکی مانند ابزارهای جراحی، پیچ‌های ضربه‌ای و صفحات تبدیل می‌کند. این ویژگی همچنین آن را به یک فلز ایده آل برای محصولات کارد و چنگال و لوازم آشپزخانه تبدیل می کند.

مقاومت در برابر اسیدها، بازها و مواد آلی
استنلس استیل در برابر طیف وسیعی از ترکیبات مقاوم است. در برابر اسیدها، بازها و همچنین ترکیبات آلی مقاوم است. مقاومت در برابر اسیدها برای گریدهای مختلف متفاوت است. برخی از گریدها می توانند در برابر اسیدهای بسیار غلیظ مقاومت کنند در حالی که برخی دیگر ممکن است فقط در برابر غلظت های پایین مقاوم باشند.عدم واکنش مشابهی با ترکیبات اساسی و ترکیبات آلی مشاهده می شود. این امر استنلس استیل را به ماده ای بسیار مناسب برای استفاده در صنایع شیمیایی برای ذخیره سازی، جابجایی و سایر فرآیندها تبدیل می کند.استنلس استیل همچنین در برابر رطوبت، نمک، گوگرد، دی اکسید کربن و ترکیبات کلرید به راحتی مقاومت می کند. این به آن کمک می کند تا در چندین محیط سخت برای مدت طولانی تری نسبت به سایر فلزات زنده بماند.

سایر خواص
خواص مهم فقط به مکانیکی و شیمیایی محدود نمی شود. موارد دیگری در لیست زیر وجود دارد که برای کاربردهای مختلف مفید هستند.

قابلیت بازیافت
همانطور که قبلا ذکر شد، بازیافت استنلس استیل برای ساخت محصولات جدید امکان پذیر است. این کار با نیاز به مواد خام کمتر و همچنین کاهش تشکیل ضایعات، فشار بر روی محیط را برای نیازهای فولادی ما کاهش می دهد.طبیعت غیرقابل تجزیه زیستی آن نیز از آلوده شدن منابع جلوگیری می کند زیرا تجزیه نمی شود و به مخازن آب یا خاک نفوذ نمی کند.

کار با آن آسان است
استنلس استیل بسیار قابل ماشینکاری و کار است و به طراح اجازه می دهد تا اشکال و محصولات پیچیده ایجاد کند. برش لیزری از جنس استنلس استیل، خدمات ماشینکاری CNC، خمکاری و غیره همگی بدون هیچ گونه تجهیزات خاصی در دسترس هستند.

قابلیت تمیز کردن
محصولات استنلس استیل با محصولات غیر سمی خانگی مانند مواد شوینده، صابون ها یا مایعات پاک کننده به راحتی تمیز می شوند. این باعث می شود که آنها برای مدت طولانی جدید به نظر برسند و طول عمر آنها افزایش یابد. این در نهایت اتلاف را کاهش می دهد و باعث می شود خرید نسبتاً گران قیمت اولیه در دراز مدت ارزش آن را داشته باشد.

جاذبه زیبایی شناسی
محصولات استنلس استیل دارای درخشندگی بالایی هستند که آن را به گزینه ای ایده آل برای سطوح در معرض دید تبدیل می کند. این در طیف گسترده ای از پرداخت های روشن تا مات ارائه می شود. ممکن است برای اثر برس، حکاکی، برجسته و رنگ آمیزی شود.

عناصر آلیاژی

هنگامی که صحبت از استنلس استیل میشود، تعداد زیادی گرید برای انتخاب وجود دارد. بسته به عنصر آلیاژی اضافه شده، خواص می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. این به الزامات برنامه مربوط می شود برای انتخاب مناسب ترین گزینه مقرون به صرفه.

بیایید ببینیم چه عناصر آلیاژی ممکن است اضافه شوند و چگونه بر محصول نهایی تأثیر می‌گذارند.

ترکیب شیمیایی استنلس استیل

کروم

کروم عنصر آلیاژی تعیین کننده در استنلس استیل است. این به فولاد خاصیت “ضد زنگ” بودن خود را می دهد. لایه غیرفعال اکسید کروم همراه با محافظت از سطح، مانع از انتشار اکسیژن در فلز می شود و ساختار داخلی فلز را از خوردگی نجات می دهد.یون‌های اکسید کروم نیز از نظر اندازه شبیه به مولکول‌های فولاد هستند که در نتیجه پیوند قوی بین این دو ایجاد می‌شود. این امر یون های اکسید را قادر می سازد در شرایط کاری عادی به شدت به سطح چسبیده باقی بمانند.حداقل 10.5 درصد برای ضد زنگ بودن فولاد لازم است. با این حال، افزودن کروم بیشتر برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی رایج است.کروم همچنین به عنوان یک تثبیت کننده فریت عمل می کند و باعث تشکیل ریزساختار فریت در آلیاژ می شود.

نیکل

نیکل برای بهبود بیشتر مقاومت در برابر خوردگی اضافه می شود. همچنین یک تثبیت کننده آستنیت است که باعث تشکیل آستنیت می شود.با افزودن 8 تا 9 درصد نیکل، ساختاری کاملا آستنیتی حاصل می شود که خواص جوشکاری عالی را ارائه می دهد. افزایش بیشتر درصد نیکل خواص بهتری برای کارایی و مقاومت در برابر خوردگی به همراه دارد.

فلز مس

مس همچنین به عنوان یک تثبیت کننده آستنیت عمل می کند و خاصیت مقاومت در برابر خوردگی و سخت شدن کار را بهبود می بخشد.با افزودن آن، محصولات استنلس استیل تولید می شود که برای شرایط سرد کاری لازم با پیچ و میخ مناسب هستند.

سیلیکون

افزودن سیلیکون مقاومت استنلس استیل را در برابر اسیدهای نیتریک و سولفوریک بسیار غلیظ بهبود می بخشد. همچنین باعث تشکیل فریت می شود و فلز را در برابر اکسیداسیون مقاوم می کند.

نیتروژن

نیتروژن یک تثبیت کننده آستنیت است و استحکام و مقاومت در برابر خوردگی موضعی را بهبود می بخشد. خوردگی موضعی به پدیده هایی مانند خوردگی حفره ای، خوردگی شکافی و خوردگی بین دانه ای اشاره دارد.

مولیبدن

مولیبدن و تنگستن خواص مقاومت در برابر خوردگی عمومی و موضعی را بهبود می بخشد. اولی یک تثبیت کننده فریت است و از این رو، هنگامی که در آلیاژهای آستنیتی استفاده می شود، باید با تثبیت کننده های آستنیت متعادل شود تا ترکیب آستنیت حفظ شود.مولیبدن همچنین هنگامی که به استنلس استیل مارتنزیتی اضافه می شود، استحکام در دمای بالا را افزایش می دهد. افزودن تنگستن با مولیبدن نیز خواص فوق را بهبود می بخشد.

منگنز

منگنز خواص استحکام، چقرمگی و سختی را در استنلس استیل بهبود می بخشد. افزودن منگنز به فلز کمک می کند تا در فرآیندهای گرم کار بهتر عمل کند.منگنز همچنین محلول نیتروژن در فولاد ضد زنگ را تقویت می کند و بنابراین ممکن است برای جایگزینی نیکل در فولاد ضد زنگ با نیتروژن به آن اضافه شود.

نتیجه

استنلس استیل علاوه بر خواص معمولی فولاد، مقاومت در برابر خوردگی و حرارت را نیز به همراه دارد. این همه مزایای فولاد را به همراه تعدادی از مزایای خود فراهم می کند. به راحتی خورده نمی شود، محیط های ناهموار را بهتر تحمل می کند و عمر طولانی تری دارد.اما کاملاً درست نیست که ضد لک است. اولاً، مقاومت در برابر خوردگی به درجه بستگی دارد. با این حال، شرایط غیر طبیعی اطراف مانند اکسیژن کم، گردش خون ضعیف و شوری بالا ممکن است آن را به طور غیر قابل برگشتی لکه دار کند.علیرغم خطرات فوق، استنلس استیل یک ماده شگفت انگیز است و تاثیر بسیار مثبتی بر کل صنعت دارد. با توجه به درجه های زیاد با ویژگی های مختلف، همیشه درجه ای وجود دارد که برای یک برنامه عالی است. برای اطمینان از سرمایه گذاری مقرون به صرفه، انتخاب درجه عاقلانه ضروری است.