فولاد زنگ نزن، از انواع فولادهای گران‌قیمت موجود در بازار محسوب میشود که به دلیل ارائه خواص مطلوب مقاومت به خوردگی، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف یافته است.
فولاد زنگ نزن، آلیاژی بادوام و مقاوم در برابر خوردگی است که در صنعت و زندگی روزمره نقش حیاتی دارد. راز ماندگاری آن را کشف کنید!
فولاد زنگ نزن (Stainless Steel) یکی از انواع فولاد محسوب میشود که خاصیت اصلی آن، مقاومت فوق‌العاده خوب در برابر خوردگی است به همین دلیل امکان دارد نام فولاد ضد زنگ را نیز برای این آلیاژها بشنوید.
به طور کلی ۵۷ نوع آلیاژ با ترکیب شیمیایی مختلف در دسته فولادهای زنگ نزن قرار دارند. خاصیت زنگ نزنی ایجاد شده در این فولاد به حضور مقادیر بالای کروم در ساختار آن مربوط میشود. حضور کروم، موجب تشکیل یک لایه پسیو (غیرفعال) روی سطح آن میشود که از تماس مستقیم سطح فلز با اکسیژن و رطوبت هوا جلوگیری می‌کند.
لازم به ذکر است که این نوع فولاد، در داخل کشور ما تولید نمی‌شود و اغلب، نوسانات نرخ ارز، تغییرات قیمتی آن را کنترل می‌کند.
برای استعلام قیمت روز انواع لوله کلیک کنید.
دسته‌بندی‌های مختلفی را می‌توان برای فولادهای زنگ نزن تعریف کرد که ممکن است نام آن‌ها را در بازار فروش مقاطع استیل نیز شنیده باشید.
به عنوان مثال یکی از رایج‌ترین دسته‌بندی آلیاژهای فولاد زنگ نزن، براساس ریزساختار آن‌هاست که از ترکیب شیمیایی فولاد، حاصل میشود.
همچنین بخوانید: آلیاژ چیست؟
فولادهای زنگ نزن به چهار گروه اصلی آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی و دوپلکس تقسیم بندی می‌شوند. فولاد زنگ نزن آستنیتی بزرگ‌ترین گروه این آلیاژها به‌شمار می‌رود. فاز آستنیت، فاز پایدار آهن با ساختار FCC است. این فاز، قابلیت شکل پذیری بسیار مناسب و مقاومت به خوردگی مناسبی دارد.
فولادهای زنگ نزن آستنیتی خاصیت مغناطیسی ندارند، به همین دلیل در بازار با نام استیل نگیر هم شناخته می‌شوند. فولادهای زنگ نزن سری ۲۰۰ و ۳۰۰ در این دسته قرار می‌گیرند.
این دسته قابلیت جوش پذیری ضعیفی دارند به همین دلیل، در نوع کم کربن هم تولید می‌شوند. در نامگذاری آلیاژهای کم کربن، از حرف L استفاده میشود. به عنوان مثال فولاد زنگ نزن 316L، به فولاد زنگ نزن ۳۱۶ کم کربن اشاره دارد.
فولاد زنگ نزن فریتی دسته‌ای دیگر از خانواده استیل محسوب میشود که مشابه فولاد کربنی، فاز فریت در ساختار آن پایدار است.
فاز فریت، فاز پایدار آهن با ساختار BCC است. فولادهای زنگ نزن فریتی بر خلاف استیل آستنیتی، خاصیت مغناطیسی دارند و جذب آهنربا می‌شوند. به همین علت، در دسته استیل بگیر قرار می‌گیرند.
در ترکیب شیمیایی فولاد زنگ نزن فریتی، مقدار نیکل، خیلی کمتر از نوع آستنیتی است همین موضوع، روی قیمت آن‌ها نیز تاثیرگذار بوده و موجب شده تا در قیمت کمتری از آن‌ها معامله شود.
همچنین بخوانید: تفاوت استیل ۴۲۰ و ۴۳۰
مارتنزیت، یکی دیگر از فازهای فولاد محسوب میشود که دستیابی به آن در شرایط عادی دشوار است. این فاز، سختی بسیار بالایی دارد.
فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی خواص مکانیکی بالایی دارند. این دسته از استیل‌ها به چهار زیر گروه، استیل کروم دار ، استیل کروم نیکل دار، پیرسختی پذیر و مقاوم به خزش تقسیم می‌شوند. این سری فولادهای زنگ نزن، قابلیت عملیات حرارتی جهت بهبود خواص مکانیکی دارد.
فولاد زنگ نزن دوپلکس، استیلی است که دو فاز فریت و آستنیت در آن به طور همزمان پایدارند. در ترکیب شیمیایی این سری استیل‌ها، بین ۱۹ تا ۳۲ درصد کروم، حداکثر ۵ درصد مولیبدن و مقادیر نیکل کمتر از استیل‌های آستنیتی وجود دارد. این ریز ساختار مخلوط، قابلیت مقاومت خوردگی ویژه‌ای در برابر یون کلر ایجاد می‌کند و در مقایسه با استیل‌های آستنیتی معروف مثل ۳۰۴ و ۳۱۶ قابلیت بهتری در این زمینه دارد.
بیشتر بخوانید: تفاوت ورق استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ در چیست؟
فولاد زنگ نزن نیز مانند سایر انواع فولادها، فلزی آهنی است که پایه آلیاژی آن را آهن و کربن تشکیل می‌دهد. علاوه بر آهن و کربن، عناصر آلیاژی دیگری نیز در ترکیب شیمیایی استیل حضور دارند که حتی تغییر بسیار اندک در مقدار آن‌ها می‌تواند تاثیر بسزایی در خواص نهایی استیل داشته باشد. از مهم‌ترین این عناصر، می‌توان به کروم و نیکل اشاره کرد.
بیشتر بخوانید: فولاد داپلکس چیست؟
در ساخت تمامی گریدهای آهن زنگ نزن به طور متوسط بین ۱۲ تا ۲۰ درصد کروم استفاده شده است. همچنین حضور نیکل در ترکیب استیل، خصوصا انواع آستنیتی، موجب افزایش استحکام و چقرمگی آن شده و در مقادیر بیش از ۵ درصد، مقاومت به خوردگی را بیشتر می‌کند.
از سوی دیگر، عناصری چون مولیبدن، سیلیسیوم، منگنز، مس، نیتروژن، تیتانیوم و … نیز در گریدهای مختلف استیل، وجود دارند و تاثیر خود را بر خواص آن‌ها می‌گذارند. به عنوان مثال، حضور مقدار کمی مولیبدن در ترکیب گرید ۳۱۶ موجب شده تا مقاومت به خوردگی آن در محیط‌های دریایی و اسیدی، نسبت به سایر گریدهای فاقد این عنصر مانند ۳۰۴ بیشتر شود.
تولید محصولات نهایی استیل در چند مرحله انجام میشود که در ادامه به شرح آن‌ها خواهیم پرداخت:
فولادسازی فولادهای زنگ نزن به کمک کوره‌های قوس انجام میشود. حرارت مورد نیاز برای ذوب فولاد در این کوره‌ها به کمک قوس ناشی از اختلاف پتانسیل شدید و توسط الکترودهای گرافیتی، تامین میشود.
با توجه به حضور عناصر با ارزش در ساختار فولاد زنگ نزن، باید شرایطی برای جلوگیری از اکسیداسیون آن‌ها اتخاذ شود، این مسئله با کنترل اتمسفر کوره صورت می‌گیرد. بنابراین، فرآیند فولادسازی فولادهای زنگ نزن در کوره‌های مخصوصی انجام میشود که عبارتند از:
در نوع AOD، اتمسفر کوره توسط گاز نجیب آرگون از حالت فعال خارج میشود. شرایط کاری کوره VOD نیز در حالت خلا است تا مقدار اکسیژن فضای کوره به حداقل برسد. به دلیل لزوم استفاده از گاز خنثی یا خلا، روش تولید فولاد زنگ نزن، گران قیمت است.
یکی دیگر از فرآیندهای مهم برای فولاد سازی فولاد زنگ نزن، کربن زدایی است. جهت دستیابی به خواص مورد نظر، مقادیر کربن فولاد زنگ نزن باید کمتر فولاد معمولی باشد به همین دلیل در کوره با استفاده از نازل‌های دمش اکسیژن، کربن موجود در مذاب، اکسید میشود و به صورت گاز مونوکسید کربن از کوره خارج می‌گردد.
در این مرحله، مقداری از کروم موجود در ساختار هم اکسید شده و به سرباره منتقل میشود، البته با کنترل دقیق فرآیند، این مقدار اکسیداسیون به حداقل می‌رسد.
قابلیت اضافه کردن عنصر کروم و سایر عناصر آلیاژی پس از کربن زدایی وجود دارد. پس از آماده سازی مذاب فولاد، آن را در پاتیل‌های نگه دارنده (ladle furnace) نگه می‌دارند تا برای مرحله‌ی ریخته گری پیوسته آماده شوند.
پس از آماده سازی مذاب فولاد زنگ نزن با ترکیب شمیایی مورد نظر، به کمک ریخته گری پیوسته، شمش فولادی و یکی از مقاطع میانی تختال، بیلت و بلوم تولید میشود. از تختال برای تولید ورق استیل استفاده میشود. استفاده عمده بیلت و بلوم برای ساخت سایر مقاطع استیل از جمله، لوله استیل، میلگرد استیل، پروفیل استیل صنعتی، نبشی و ناودانی استیل است.
همانطور که پیش از این نیز توضیح داده شد، تولید مقاطع استیل ازطریق نورد گرم مقاطع میانی آن صورت می‌گیرد. به منظور شکل‌دهی راحت‌تر استیل، دمای این فرآیند معمولا بین ۸۵۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد انتخاب میشود. در این دما امکان اکسیداسیون سطح استیل وجود دارد که با تغییر خواص آن همراه است.
بنابراین به منظور حفظ کیفیت سطحی استیل حین فرآیند نورد، در فرآیندی نوین، این اتفاق در محفظه‌های با اتمسفر خنثی رخ می‌دهد. در فرآیندهایی که نورد تحت اتمسفر کنترل شده انجام نمی‌شود، یک مرحله برای حذف لایه اکسیدی تشکیل شده، در نظر گرفته میشود.
برای حذف لایه‌های اکسیدی ایجاد شده روی مقاطع استیل و پس از فرایند نورد گرم، از دو روش متداول استفاده میشود. هرکدام از این روش‌ها به شرح زیر است:
فرآیندهای مختلفی برای حذف لایه اکسیدی وجود دارد، از این بین، روش اسید شویی معمول‌ترین آن‌هاست. اسید شویی به کمک غوطه‌وری محصول پس از نورد در یک حمام اسید نیتریک – فلوئوریک انجام میشود.
از دیگر روش‌های حذف لایه اکسیدی، می‌توان به روش Electro cleaning اشاره کرد که در آن، با برقراری جریان الکتریکی، اکسید سطحی از بین می‌رود.
در روش الکتروشیمیایی، به یک جریان الکتریکی و اختلاف پتانسیل نیاز است. محصول نورد شده در قطب مثبت به عنوان آند قرار می‌گیرد و از یک کاتد هم برای کامل شدن واکنش های الکتروشیمیایی استفاده میشود.
در این فرایند، به عنوان الکترولیت نیز می‌توان از محلول اسید فسفریک استفاده کرد.
شماتیک مراحل تولید استنلس استیل در شکل زیر دیده میشود:
فولاد زنگ نزن به دلیل ارائه خواص بسیار مطلوب که در صدر آن، مقاومت به خوردگی قرار دارد، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف مانند خودروسازی، صنایع غذایی، صنایع دکوراتیو، پزشکی و دارویی، ساختمان‌سازی، صنایع شیمیایی و … یافته است.
از پرکاربردترین آلیاژهای استیل زنگ نزن که بالاترین میزان خرید و فروش را در بازار دارند، می‌توان به آلیاژهای ۳۰۴، ۳۱۶، ۳۲۱، ۴۲۰، ۴۳۰ و استیل دوپلکس اشاره کرد که مهم‌ترین کاربردهای آن‌ها در ساخت مقاطع استیل مانند میلگرد، پروفیل، ورق و …. است.
برای بسیاری افراد ممکن است این سوال مطرح باشد که فولاد زنگ نزن بهتر است یا گالوانیزه؟ در پاسخ باید گفت که به نوع نیاز و شرایط کاری محصول مورد نظرتان، وابسته است. البته باید شناخت کافی از این دو محصول داشته باشید تا بهترین انتخاب خود را رقم بزنید.
تا به اینجای مطلب، سعی کردیم اطلاعات کاملی را درباره اینکه اصلا فولاد زنگ نزن چیست و چه کاربردی دارد، ارائه کنیم. اما فولاد گالوانیزه چیست؟
فولاد گالوانیزه به نوعی از فولاد گفته میشود که با ایجاد پوششی از فلز روی بر سطح آن، یک لایه محافظ درمقابل خوردگی روی آن تشکیل شده و مقاومت به خوردگی و زنگ زدن فلز پایه افزایش می‌یابد.
تفاوت فولاد گالوانیزه و استیل را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد.
محصولات استیل در داخل ایران به طور عمده تولید نمی‌شوند و تمامی آن‌ها وارداتی‌اند. از معتبرترین تولید کنندگان ورق استیل می‌توان به برندهای چین، کره و تایوان اشاره کرد. به دلیل روش خاص تولید فولاد زنگ نزن، قیمت مقاطع مختلف استیل در تمامی آلیاژها گران‌تر از مشابه فولاد ساده کربنی آن‌ها است.
بازرگانی فولاد آیرومارت، تامین‌کننده انواع مقاطع فولادی و استیل در سبدی متنوع از برند، سایز، نوع، کیفیت و قیمت است. جهت استعلام قیمت پروفیل استیل طلایی و دیگر کالاهای زنگ‌نزن، ثبت سفارش و دریافت مشاوره پیش از خرید، کافیست با شماره ۰۲۱۴۵۳۰۶ تماس بگیرید.
عباس ابراهیمی
کارشناس ارشد بازرگانی
۰۲۱-۴۵۳۰۶
