01
خرداد

 استیل چیست؟

 استیل چیست؟

آلیاژی که پایه آن از آهن است و کمتر از ۲% کربن دارد استیل یا فولادنامیده می شود . بسته به نوع و مقدار دیگر عناصر موجود در آن خواص مکانیکی نظیر سختی و شکل پذیری مشخص می شود .

فولاد های ساده کربنی و آلیاژی چیست ؟

فولاد ها به دو دسته ساده کربنی و آلیازی دسته بندی می شوند . در فولاد ساده کربنی بجز کربن و بعضی عناصر معمول ( مثل سیلیسیم ، منگنز ، گوگرد و فسفر ) عنصر دیگری وجود ندارد . دسته بندی فولاد های ساده کربنی به شکل جدول زیر است .

توع فولاد ساده کربنی درصد کربن موارد استفاده
نرم کمتر از ۰٫۱۵ میخ ، پرچ ، لوله های درزدار
کم کربن ۰٫۱۵ الی ۰٫۳ تیر آهن ، میل گرد ، چرخ دنده
با کربن متوسط ۰٫۳ الی ۰٫۶ شفت ، میل لنگ ، فنر
پر کربن ۰٫۶ به بالا اره ، آچار ، مته ، پیچ گوشتی

با افزودن برخی عناصر به آهن آلیاژ هایی تولید می شود که خواص بسیار عالی دارند . به عنوان مثال با اضافه نمودن کروم به آهن ، استیل ضد زنگ یا استینلس استیل بدست می آید که در مقابل خوردگی ها ی مختلف مقاومت بالایی دارد .

چه چیز باعث می شود استینلس استیل ضد زنگ باشد ؟

استیل وقتی ضد زنگ است که حداقل ۱۰٫۵ % کروم داشته باشد . کروم پس از ترکیب با اکسیژن هوا اکسید کروم تشکیل میدهد که لایه ای روی استینلس استیل تشکیل می دهد . این لایه دیده نمی شود ولی باعث می شود ارتباط بین هوا و فلز از بین رفته و استیل سالم بماند . مقدار بیشتر کروم و نیز برخی دیگر از عناصر موجود در آلیاژ شبیه نیکل و مولیبدن این لایه را نقویت کرده و خاصیت ضد زنگ بودن را افزایش می دهد .

فرق استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ چیست ؟

استیل ۳۰۴ حاوی ۱۸% کروم و ۸% نیکل است در صورتیکه استیل ۳۱۶ دارای ۱۶% کروم ، ۱۰% نیکل و ۲% مولیبدن است . مولیبدن برای کمک به مقاومت در برابر خوردگی ناشی ا ز کلراید (مثل آب دریا ) به آن اضافه می شود .

آیا استینلس استیل ها جذب آهنربا می شوند ؟

اسینلس استیل های سری ۳۰۰ که دارای نیکل هستند جذب آهنربا نمی شوند در صورتیکه سری ۴۰۰ که دارای نیکل نبوده و فقط کروم دارند جذب آهنربا می شوند .

حرف L بعد از نام استینلس استیل (مثل ۳۱۶L )   نشانه چیست ؟

حرف L نشانه کلمه Low carbon  بوده ، بیانگر آنست که مقدار کربن آلیاژ به کمتر از ۰٫۰۳% کاهش پیدا کرده است . این مقدار کم کربن باعث می شودبعد از عملیات جوشکاری ، همچنان لایه اکسید محافظتی روی سطح حضور داشته باشد .

آیا استینلس استیل قابل بازیافت است ؟

استینلس استیل ۱۰۰% قابل بازیافت است . استیل ضایعاتی ذوب شده و دوباره قالب گیری می شود . بین ۶۸ تا ۸۰ درصد از تولید استینلس استیل به روش بازیافت ضایعات صورت می گیرد .

آیا استینلس استیل می تواند در دماهای بالا و پائین کار کند ؟

بله ، استینلس استیل مقاومت بسیار خوبی در مقابل دماهای بسیار بالا ( تا هزار درجه سانتیگراد ) و بسیار پائین (تا منفی ۲۰۰ درجه سانتیگراد )دارد.

نام گذاری استیل ها( ۳۰۴ ، ۳۱۶ ، …) توسط چه کسی صورت گرفته ؟

انجمن آهن و فولاد آمریکا(AISI)  برای اولین بار اقدام به دسته بندی و نامگذاری استینلس استیل ها نمود و مشخصات فیزیکی و شیمیائی و نیز دستورالعمل تولید آنها را عرضه نمود .

CK45 چه نوع فولادی است ؟

یک نوع فولاد ساده با کربن متوسط ( در حدود ۰٫۴۵%) که بخاطر قیمت پائین بعضا برای ساخت محور پمپ مورد استفاده قرار می گیرد .به علت کم بودن مقدار کروم در مقابل زنگ زدگی و خوردگی مقاوم نیست .

فولاد داپلکس چیست ؟

این نوع فولاد بین ۱۹ تا ۲۸ درصد کروم و تا ۵% مولیبدن داشته و دارای مقاومت  بسیار بالایی در برابر خوردگی می باشد و به این لحاظ بهترین گزینه برای ساخت قطعات در معرض خوردگی ناشی از آب دریا می باشد.

استنلس استیل چیست ؟

نوعی فولاد آلیاژی است که درصد عناصر نیکل و کروم آن نسبت به بقیه عناصر تشکیل دهنده آن بالاتر است . به طور کلی اگر میزان کروم فولاد از ۵/۱۰ درصد بیشتر باشد آن را استنلس استیل می نامند . این مقدار کروم باعث می شود که هنگام خوردگی لایه نازکی روی فولاد تشکیل شود و همین لایه باعث جلوگیری از خوردگی های بعدی می شود و عملاً باعث ترمیم خوردگی می شود . ضمناً کربن آن کمتر از ۵/۱ درصد می باشد .

انواع گرید های استنلس استیل

سری ۳۰۰ یا استیل نگیر ( غیر مغناطیسی ) : آلیاژ آهن ، کروم ، نیکل با کربن کمتر از ۱/۰ درصد .سری ۴۰۰ یا استیل بگیر ( مغناطیسی ) : آلیاژ آهن ، کروم با کربن کمتر از ۱/۰ درصد .

سری ۳۰۰ و موارد کاربرد آن

۳۰۴ رایجترین گرید استنلس استیل است که همان ۸/۱۸ کلاسیک می باشد .۳۱۶ بعد از ۳۰۴ رایجترین گرید است و در صنایع غذایی و جراحی کاربرد دارد ، به علاوه آلیاژ مولیبدن موجود در آن از فرسایش جلوگیری می کند . همچنین بخاطر مقاومت زیاد در بربر کلر در مقایسه با گرید ۳۰۴ در صنایع دریایی هم بکار می رود .

سری ۴۰۰ و موارد کاربرد آن

۴۱۰ مقاوم در برابر سایش است اما در برابر خوردگی مقاومت کمی دارد .۴۲۰ گرید مخصوص کارد و چنگال ، قابلیت پولیش خوبی دارد .۴۳۰ گرید مخصوص دکوراسیون است به عناون مثال در تزئینات داخلی اتومبیل کاربرد دارد . قابلیت شکل پذیری خوبی در درجه حرارت کم دارد و مقاوم در برابر خوردگی است .

خواص استنلس استیل

  • مقاوم در برابر خوردگی
  • ظاهر جذاب
  • مقاومت در برابر حرارت
  • به صورت کامل قابل بازیافت
  • عمر طولانی و مفید در قیاس با هزینه پرداختی

فولاد زنگ نزن آليا‍ژي از فولاد است كه از ۱۰٫۵ درصد يا بيشتر كروم و بيش از ۵۰ درصد آهن تشكيل شده باشد .كروم موجود در استيل باعث به وجود آمدن يك سطح سخت و يكپارچه در برابر زنگ زدگي مي شود .قابليت ضد زنگ بودن  با اضافه كردن درصد بيشتر كروم و همچنين آلياژهاي ديگر نظير  بهبود مي يابد .

تکنولوژی TITANIUM  ION  PLATING

دربها و نرده های طلایی , رنگ نشده و با استفاده از این روش پیشرفته یونهای تیتانیوم بر روی استیل قرار گرفته و رنگ آن را تغییر می دهند . قابل توجه است که بر خلاف نمونه های مشابه دیگر  مادام العمر تغییر رنگ نداده و زنگ نمی زنند و دلیل آن هم استفاده از همین تکنولوژی جدید می باشد .

فولاد ضد زنگ چیست و مخترع آن چه کسی است؟

فولاد ضد زنگ به گروهی از آلیاژها با پایه آهنی گفته می‌شود که حاوی حداقل ۱۱ درصد کروم (Cr) می‌باشد. کروم عنصری اساسی است که با تشکیل یک فیلم اکسید کروم در سطح فولاد آن را ضد زنگ می‌سازد.هنگامی که فولاد ضد زنگ بریده یا خراش داده می‌شود، کروم موجود در سطح سریعاً اکسید می‌شود و فیلم اکسید ناحیه صدمه دیده را ترمیم می‌کند. به دلیل همین خاصیت خود ترمیمی (خودشفایی/ Self healing) است که فولاد را بدون زنگ (Stainless) می‌نامند.اولین فولاد ضد زنگ به صورت آلیاژ، مارتنزیتی Fe-Cr-C  توسط دانشمند انگلیسی به نام هاری بررلی (Harry Brearley) در ۱۹۱۲ تهیه گردید. اولین ریخته‌گری تجارتی فولاد ضد زنگ در سال ۱۹۱۳ در شفیلد انگلستان به تولید رسید و حق ثبت آمریکایی جهت این اختراع در سال ۱۹۱۶ به آقای هاری بررلی اهدا گردید.

آیا فولاد ضد زنگ، زنگ می‌زند؟

در وا­قع این موضوع که فولاد ضد زنگ، زنگ نمی‌‌زند یک تصور نادرستی است. این برداشت ناصحیح برخی موارد منجر به مشاجرات و حتی تعقیب قانونی بین کارفرمایان و پیمانکاران می‌شود. فولادهای ضد زنگ فقط در شرایطی خاص نظیر محیط‌های غیرآلوده و آب شیرین یا آب دریا (به صورت جاری) بدون زنگ باقی می‌مانند. در هوای مرطوب دریایی یا در داخل آب ساکن (راکد) فولاد ضد زنگ نوع ۳۰۴ زنگ می‌زند، و اغلب به صورت موضعی دچار خوردگی حفره‌ای می‌گردد. به طور کلی ماهیت محیط و ترکیب شیمایی فولاد هر دو در تشکیل زنگ و خوردگی حفره‌ای فولاد ضد زنگ نقش تعیین کننده‌ای دارند.

دلیل پاک شدن لایه کروم در عملیات حرارتی چیست؟

در عملیات حرارتی و یا جوش‌کاری، دمای فولاد ضد زنگ به حدود ۸۵۰-۵۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. کروم و کربن با یکدیگر وارد واکنش می‌شود و کاربایدکروم(  Chromium Carbide)تولید می‌گردد که در امتداد مرز دانه‌ها رسوب می‌کند. به همین

دلیل کروم موجود در منطقه اطراف مرزدانه (ناحیه مرزی) تخلیه می‌شود. ناحیه مرزی که کروم آن تخلیه شده (فقیر نسبت به کروم) نسبت به سایر مناطق سالم سطح فلز که کروم آن مناطق تخلیه نشده‌اند در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارد.

فولاد ضد زنگی را که در ساختار بلوری آن کار باید کروم به وجود آمده باشد “حساس شده (Sensitized)” می‌نامند. فولاد‌های حساس شده نسبت به خوردگی مرزدانه‌ای یا فساد جوش بیشتر مستعد می‌شوند.

استیل های بگیر  و  نگیر

به فولاد زنگ نزنی که خاصیت جذب توسط آهن ربا را داشته باشد بگیر و به فولاد زنگ نزنی که توسط آهن ربا جذب نشود نگیر می گویند. فولاد های زنگ نزن سری ۳۰۰  (مانند ۳۰۴ و ۳۱۶ ) دارای کروم هستند که منجر به نگیر بودن استیل می شوند. و این درحالی است که استیل های سری ۴۰۰ تنها دارای کروم است که خاصیت مغناطیسی فولاد زنگ نزن را حفظ می کند.

یکی از روش های تشخیص استینلس استیل از کربن استیل نیز این می باشد که در صورتی که آهن ربا به آن نچسبید این قطعی است که فولاد زنگ نزن است ولی اگر آهن ربا به آن بچسبید هنوز دلیل بر تشخیص فولاد زنگ نزن از فولاد کربن دار نیست..

پس برای انتخاب یک استینلس استیل مناسب کاربری باید به موارد زیادی از جمله گرید استیل ، سطح استیل ، کاربری آن و خاصیت مغناطیسی استیل توجه کرد.

تاریخچه استیل ضد زنگ stainless steel

در علم فلزات ، استیل ضد زنگ (stainless steel) به اسم استیل inox steel یا inox شناخته می شود.inox  از   لغت فرانسوی “inoxydable” به معنی “ضد زنگ” گرفته شده است.

استیل ضد زنگ به آسانی زنگ نمی زند .پوسیدگی و یا زنگ زدگی به وسیله آب در استیل معمولی وجود دارد اما علارغم اسمش stainless steel بطور کامل مقاوم در برابر زنگ زدگی نیست ، این فولاد برای مکانهای کم اکسیژن مناسب است ، همچنین آلیازی دیگری از استیل با نام استیل مقاوم در برابر خوردگی یا CRES وجود دارد. زمانی که جزییاتی از نوع و درجه فولاد موجود نبود. این نوع استیل  در صنایع هواپیمایی استفاده می شد. اکنون درجه های مختلفی از استیل وجود دارد با نمایی زیبا و مناسب استفاده در محیط اطراف مبتنی بر نیاز مصرف کننده. استیل ضد زنگ یا همان stainless steel مکانهایی مصرف می شود که ما نیاز به هر مزیت مقاومت بالا و ضد زنگ زدگی را خواستار باشیم.

استیل ضد زنگ (Stainless steel) با فولاد کربن دار و مقدار متفاوت درصد کروم عرضه می گردد. کربن موجود در استیل اگر محافظت نشود زمانی که در مجاورت اکسیژن و رطوبت قرار بگیرد به آسانی زنگ می زد. زنگ زدگی باعث تسریع در خوردگی و زنگ زدگی می شود و در طولانی مدت باعث پوسته پوسته شدن و پوسیدگی و خورد شدن فلز می شود. استیل زد زنگ دارای مقدار کافی از کرم   است که به شکل یک لایه غیر فعال از کرم  است که مانع از خوردگی سطح  و نفوذ آن به داخل سطح فلز می شود.

تاریخچه:

اولین بار یک آگهی در مورد کشف Stainless steel در سال ۱۹۱۵ در نیویورک تایمز به چاپ رسیده است.از زمان باستان چند نوع آلیاژ آهن مقاوم در برابر زنگ زدگی به جای مانده است. یک مثال مشهور از این نوع آلیاژ Pillar of Delhi است. این آهن ضد زنگ به دستور Kumara Gupta در سال ۴۰۰ میلادی ساخته شد که این استیل ضد زنگ (stainless steel) ، خاصیت ضد زنگ زدگیش را مدیون کروم نبود این فلز خاصیت ضد زنگ زدگی خود را از میزان بالای فسفر بدست می آورد که با شرایط مناسب آب و هوایی محلی باعث ایجاد یک لایه از اکسید آهن و فسفات مقاوم در برابر زنگ زدگی می شد. اولین بار آلیاژ آهن و کروم توسط متالوژیست فرانسوی به نام “Pierre Berthier” در سال ۱۸۲۱ معرفی گردید که این آلیاژ ، خاصیت مقاوت در برابر برخی از اسیدها را دارا می بود  و مناسب برای ساخت قاشق و چنگال بود. متالوژیست ها از قرن ۱۹  توانایی تولید استیل ضد زنگ (stainless steels) جدیدی با ترکیبی از مقدار کربن کم و کروم بالا را پیدا کردند و آلیاژ با کروم بالا بیش از حد شکننده بودند.
در اواخر دهه ۱۹۸۰ میلادی “Hans Goldschmidt” آلمانی  پیشرفتی در فرآیند تولید کروم و کربن بدست آورد. بین سالهای ۱۹۰۴ و ۱۹۱۱ تعدادی از محققین ، بخصوص “Leon Guillet” فرانسوی آلیاژی تولید کردند که امروزه ما آنرا استیل ضد زنگ ” stainless steel” می شناسیم.
در سال ۱۹۰۸ فردیش کروپ “Friedrich Krupp Germaniawerft” کشتی ۳۶۶ تنی با بدنه از استیل کروم و نیکل دار  در آلمان ساخت. در سال ۱۹۱۱ فیلیپ مونارتز “Philip Monnartz” گزارشی در مورد رابطه بین مقدار نیکل و مقاومت در برابر خوردگی نوشت . در ۱۷ اکتبر ۱۹۱۲ مهندسین شرکت کروپ به نام های بنو اشتراوس “Benno Strauss” و ادوارد مورر ” Eduard Maurer” استیل ضد زنگ (stainless steel) را با نام ThyssenKrupp Nirosta ثبت کردند
پیشرفت مشابه ای همزمان در آیالات متحده آمریکا در حال وقوع بود. که در آن کریستین دانتسیزن ” Christian Dantsizen” و فردریک بکت ” Frederick Becket” موفق به کشف فولاد ضد زنگ فریتی شدند. در سال ۱۹۱۲ الوود هاینز “Elwood Haynes” اقدام به ثبت نوعی فولاد ضد زنگ مارتنزیتی در ثبت اختراعات ایالات متحده کرد که تا سال ۱۹۱۹ اعطا نگردید.
همچنین در سال ۱۹۱۲ هری بریرلی ” Harry Brearley” از آزمایشگاه تحقیقاتی براون فرت در شفیلد انگلستان در حالی که در حال تحقیق برای کشف یک استیل ضد خوردگی برای لوله تفنگ بود موفق به کشف استیل ضد زنگ مارتنزیتی شد. این کشف دو سال بعد در ژانویه ۱۹۱۵ در مقاله روزنامه نیویورک تایمز به چاپ رسید. این فلز بعد با نام تجاری ‘Staybrite’ توسط فرت ویکرز “Firth Vickers” به بازار عرضه شد و برای سایبان ورودی جدید هتل پیچ در لندن در سال ۱۹۲۹ مورد استفاده قرار گرفت. بریالی “Brearley” در طول سال ۱۹۱۵ اقدام به ثبت فولاد خود کرد که متوجه شد هاینز “Haynes” اختراعی مشابه را در ثبت اختراعات امریکا به ثبت رسانده است. بریالی “Brearley” و هاینز “Haynes” بودجه مالی خود را با هم ادغام و با گروهی از سرمایه گزاران ، شرکت فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) آمریکا را تشکیل دادند که دفتر مرکزی آن در پیتسبورگ  پنسیلوانیا بود.
در آغاز فولاد ضد زنگ در ایالات متحده تحت نام های تجاری مختلف مانند Allegheny metal  وNirosta steel  فروخته شد. حتی در صنعت متالوژی نام منحصر بفردی برای آن وجود نداشت. در سال ۱۹۲۱ یک مجله تجاری آنرا به اسم “unstainable steel” نامگذاری کرد. در سال ۱۹۲۹ قبل از رکود بزرگ اقتصادی آمار نشان می داد بیش از ۲۵٫۰۰۰ تن stainless steel در کشور آمریکا ساخته می شد و بفروش می رسید.فولاد زنگ‌ نزن (Stainless Steel) به علت داشتن مقاومت به خوردگی عالی یکی از پر کاربردترین مواد مهندسی می باشند. این مقاومت از وجود مقدار زیاد کروم در آن‌ها ناشی می‌شود. مقدار کم کروم، مثلاً ۵%، مقاومت به‌ خوردگی آهن را مقداری افزایش می‌دهد، اما برای رسیدن به فولاد زنگ‌ نزن، حداقل ۱۲Cr% لازم است. مطابق با نظریه‌های کلاسیک، کروم با تشکیل یک لایه اکسید سطحی که لایه‌های

زیرین را از خوردگی محافظت می‌کند، سطح آهن را رویین می‌سازد. برای ایجاد این لایه محافظ، سطح فولاد زنگ‌ نزن باید در تماس با عوامل اکسید کننده باشد.

کاربرد استیل ضد زنگ در زندگی روزمره

 

استیل ضد زنگ در واقع مهم ترین آلیاژ فلز آهن می باشد و کاربرد استیل در صنایع امروزی بسیار زیاد است. تقریبا بیشتر صنایع از این آلیاژ استفاده می کنند. در واقع با این کار کیفیت محصولات خود را در سطح بالا نگه می دارند.

از استیل ضد زنگ در صنایع خودروسازی، ساخت دستگیره های زیبا برای درب های فروشگاهی و آپارتمان، وسایل آشپزخانه، آسانسور و … استفاده می شود. در این میان استفاده از استیل ضد زنگ در آشپزخانه کاربرد زیادی دارد.

فولاد ضد زنگ یا همان استیل ضد زنگ دارای مقاومت بسیار بالایی است که به راحتی با اکسیژن هوا ترکیب نمی شود و از این رو خوردگی در این آلیاژ صورت نمی گیرد.

همین امر سبب شده تا این آلیاژ طرفداران زیادی را در مناطق مرطوب و شرجی داشته باشد. در این مطلب اشاره ای کوتاه بر مصارف استیل می کنیم .تا پایان با ما همراه باشید.

استفاده از استیل ضد زنگ در ساخت مبلمان

 

کاربرد استیل ضد زنگ در صنایع مبلمان بسیار اهمیت دارد. در این صنعت مهم است که مواد به کار رفته در ساخت مبل مقاومت بالا داشته باشد. در بعضی مناطق از چوب نمی توان در این صنعت استفاده کرد از این رو استیل اهمیت زیادی پیدا می کند.

همچنین استیل ضد زنگ دچار خوردگی نمی شود و نیازی به رنگ آمیزی ندارد.

استفاده از استیل ضد زنگ در تولید برق

 

این آلیاژ مقاوم در اکثر قطعات توربین های برق مورد استفاده قرار می گیرد. از این رو که بسیار مقاوم است در ساخت انواع پیچ و مهره، ساخت چرخ دنده و قطعات دیگر استفاده می شود. کاربرد استیل ضد زنگ در صنایع تولید برق بسیار گسترده است که ما به همین مقدار بسنده کردیم.

استفاده از استیل ضد زنگ در آشپزخانه

 

امروزه بیشترین کاربرد استیل در همین صنعت است. بیشتر ظرف های مورد استفاده در آشپزخانه ها را از استیل می سازند. انواع قاشق و چنگال، قابلمه ها و ظروف دیگز از همین استیل است.

علاوه بر این ها، صنایع بسته بندی مواد غذایی، لبنی و شیرینی پزی هم از این نوع استیل استفاده می کنند.

استفاده از استیل ضد زنگ در ساخت تجهیزات بیمارستانی

 

تجهیزات و ابزاری که با این نوع استیل ساخته می شوند به آسانی تمیز و استریل شده و هرگز دچار خوردگی و آسیب نمی شوند. کاربرد بسیار مهم این آلیاژ در ساخت تجهیزات بیمارستانی ، ساخت ایمپلنت می باشد چرا که آلیاژ استیل ضد زنگ با بدن انسان هم سازگاری خوبی دارد و با کاشت ایمپلنت در دهان، واکنش منفی صورت نمی گیرد.

استفاده از استیل ضد زنگ در ابزارآلات کشاورزی

 

به این دلیل که در مزارع از کودها و اسپری های شیمیایی به صورت مداوم استفاده می شود، محیط خورنده ای برای خورده شدن ابزارآلات کشاورزی فراهم می شود و دستگاه ها و ماشین آلات کشاورزی به صورت خورده می شود و آسیب می بیند.

بنابراین از این آلیاژ استفاده می شود و ابزارآلات این صنعت را ضد زنگ می کنند. شاید در نگاه اول این فکر متصور شود که هزینه خرید این دستگاه ها بسیار بالا است ولی با این کار سال های طولانی دستگاه ها بیمه هستند و آسیبی نمی بینند.

با تشکر –ابراهیم زارعی