استنلس استیل چیست و چگونه ساخته میشود

استنلس استیل (فولاد ضد زنگ) بعد از حذف اکسیژن و سایر ناخالصی های موجود در سنگ های آهن، ساخته می شود. عناصر و مواد مختلفی برای ساخت استنلس استیل به فلز آهن اضافه می‌شوند. یکی از عناصری که طی یک فرآیند شیمیایی به آهن افزوده شده و در ساخت استنلس استیل به کار می رود نیکل و کروم میباشند

مواد تشکیل دهنده استنلس استیل می‌توانند ویژگی‌های آلیاژ آن را تغییر ‌دهند. برای مثال کربن باعث ایجاد خاصیت مقاومت میشود

استنلس استیل (فولاد ضد زنگ) نوعی فولاد آلیاژی است که درصد عناصر نیکل و کروم در آن نسبت به بقیه عناصر تشکیل دهنده استیل بالاتر است . به زبان ساده‌تر اگر میزان کروم در آلیاژ استیل از ۱۰٫۵ درصد بیشتر باشد، آن را استنلس استیل یا  فولاد ضد زنگ می‌گویند.

این مقدار کروم باعث می شود که در هنگام خوردگی لایه نازکی روی فولاد تشکیل شود و همین لایه از خوردگی‌های بعدی جلوگیری کند و عملاً خوردگی را ترمیم کند .

در بین عناصر استیل ضد زنگ، میزان کربن نیز کمتر از 0.15 درصد است. خواص مکانیکی و سختی و شکل پذیری استیل به میزان و مقدار سایر اجزای تشکیل دهنده استیل از جمله نیکل ، مولیبدنیوم ، تیتانیوم و فلز مس بستگی دارد

انواع استنلس استیل

فولاد ضد زنگ در کل 4 نوع دارد :

فرآیند تولید استنلس استیل (فولاد ضد زنگ ) :

تولید فولاد ضد زنگ شامل یک سری فرآیند ها میشود

در گام اول ، فولاد ذوب میشود و سپس به اشکال مختلف تبدیل میگردد. پس از گام های گوناگون حرارت فولاد کاهش یافته و پس از آن پاک سازی شده و جلا داده میشود تا سطح پایانی مورد نظر به دست آید. سپس محصول تولیدی جهت تولید مصنوعات گوناگون وارد بازار میگردد. فرآیند تولید به شرح زیر است :

1 – ذوب و ریخته گری : برای شروع مواد خام در کوره الکتریکی ذوب میشوند. این مرحله معمولا نیاز به 8 تا 12 ساعت گرمای شدید دارد. هنگامی که مرحله ذوب به پایان رسید، فولاد مذاب به شکل نیمه آماده قالب ریزی میشود.

2 – تشکیل : در مرحله دوم ، فولاد نیمه آماده فرم دهی میشود. این کار با استفاده از نورد گرم و رول های بزرگ انجام میشود تا اسلب و بیلت به نوار و سیم تبدیل گردد. در حالی که اسلب ها به ورق ، نوار و ورق رول تبدیل میشوند. میله ها در همه رده ها و در اشکالی مانند دایره،مربع،هشت ضلعی یا شش ضلعی در دسترس است

3 – عملیات حرارتی : در این مرحله استنلس استیل پس از انجماد باید از مرحله فرم دهی عبور کنند. پس از عملیات فرم دهی که معمولا به صورت کار مکانیکی مانند نورد، گودکشی، فورجینگ و … میباشد . قطعات ساخته شده گاها دارای تنش های داخلی زیادی میباشند که عمر قطعات را کاهش میدهند که برای رفع این نقیصه از عملیات حرارتی استفاده میشود

4 – برش دادن : عملیات برش معمولا برای به دست آوردن شکل یا اندازه مطلوب انجام میگیرد، پس لازم است تا قطعات در اندازه نهایی برش داده شوند. برش های مکانیکی با استفاده از روش های مختلف از جمله برش مستقیم با استفاده از گیوتین، برش دایره ای ، با استفاده از تیغه های فولادی با سرعت بالا انجام میشود

5 – مرحله پایانی : ایجاد سطوح نهایی از مهمترین مراحل تولید فولاد ضد زنگ است زیرا سطح نهایی و ظاهری برای کاربری نهایی بسیار با اهمیت است. فرآیند ایجاد سطوح نهایی باعث تمیز شدن فولاد ضد زنگ میشود که برای استفاده بهداشتی بسیار مهم است. سطح صاف به دست آمده با پرداخت باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی نیز میشود. پایان سریع که ابتدا با نورد گرم سپس نورد سرد بر روی رول ها سطحی صیقلی به دست می آید

ویژگی مغناطیسی استنلس استیل

به آلیاژی که در ترکیب آن وجود دارد بستگی دارد

• مغناطیسی : از جمله فولادهایی که دارای خاصیت مغناطیسی هستند می توانیم به فریتی و مارتنزیتی اشاره کنیم
• غیر مغناطیسی : از جمله انواع فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی آستینتی است.

چگونه کروم از زنگ زدن استنلس استیل جلوگیری می کند؟

اگر میزان عنصر کروم که از مواد اولیه استیل است از این 10.5% کمتر باشد استیل دچار ضعف خورندگی شده و در برابر رطوبت زیاد زنگ می زند. اگر ترکیب حداقل ۱۰٫۵ درصد عنصر کروم و آهن در مجاورت اکسیژن قرار گیرند، کروم اکسید شده و لایه‌ای عایق روی استیل تشکیل می‌شود. این عایق از آلیاژ استیل در برابر خوردگی و زنگ زدن محافظت می کند.

حال اگر به  مواد تشکیل دهنده ی استیل عناصری مثل نیکل و منگنز را نیز بیفزاییم، میزان این مقاومت باز هم افزایش می‌یابد.. این خاصیت استیل که خود ترمیمی (Self healing) گفته می‌شود، آن را به استنلس استیل (Stainless) تبدیل می‌کند.

چرا لایه کروم در عملیات حرارتی پاک می‌شود؟

دمای فولاد ضد زنگ در طی عملیات حرارتی و یا جوش‌کاری، به چیزی در حدود ۵۵۰ تا ۸۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. کروم و کربن با یکدیگر وارد واکنش می‌شود. و کارباید کروم(Chromium Carbide) تولید می‌شود 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 نسبت به سایر مناطق سالم سطح فلز که کرومشان تخلیه نشده‌است، در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارد.