آیا هنوز در مورد تفاوت فولاد ضد زنگ و آهن ضد زنگ سردرگم هستید؟ چگونه تشخیص دهیم؟ پس از خواندن این مطلب، خواهید دانست.

فولاد ضد زنگ به طور کلی یک اصطلاح عمومی برای فولاد ضد زنگ و فولاد مقاوم در برابر اسید است. فولاد ضد زنگ به فولادی اطلاق می‌شود که در برابر محیط‌های ضعیف مانند خوردگی جو، بخار و آب مقاوم است، در حالی که فولاد مقاوم در برابر اسید به فولادی اطلاق می‌شود که در برابر محیط‌های خورنده شیمیایی مانند خوردگی اسید، قلیا و نمک مقاوم است. تفاوت بین فولاد ضد زنگ و فولاد ضد زنگ در ترکیب نیکل است.

آهن ضد زنگ نوعی فولاد ضد زنگ است که با پردازش ضایعات آهن بازیافتی، سرب، فولاد و سایر مواد از طریق عملیات کوره ثانویه و تف‌زدایی ساخته می‌شود. مدل‌های آن شامل 409، 410، 430، 444 است که متعلق به فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی و فریتی هستند. هنگام استفاده به عنوان آهنربا خاصیت مغناطیسی دارد. فولادهای ضد زنگ آستنیتی شامل 201، 202، 304، 321، 316L و غیره هستند.

فولاد ضد زنگ (که به آن فولاد مقاوم در برابر اسید ضد زنگ نیز گفته می‌شود) به فولادی گفته می‌شود که می‌تواند در برابر خوردگی ناشی از محیط‌های شیمیایی اتمسفریک یا اسیدی مقاومت کند. فولاد ضد زنگ عاری از زنگ زدگی نیست، اما رفتار خوردگی آن در محیط‌های مختلف متفاوت است. انواع مختلفی از فولاد ضد زنگ با خواص متفاوت وجود دارد و در طول فرآیند توسعه به تدریج چندین دسته اصلی را تشکیل داده‌اند.

بر اساس ساختار سازمانی، می‌توان آن را به چهار دسته تقسیم کرد: فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (شامل فولاد ضد زنگ سخت شده با رسوب)، فولاد ضد زنگ فریتی، فولاد ضد زنگ آستنیتی و فولاد ضد زنگ دوفاز آستنیتی-فریتی؛

بر اساس ترکیب شیمیایی اصلی فولاد یا برخی عناصر مشخصه در فولاد، می‌توان آن را به فولاد ضد زنگ کرومی، فولاد ضد زنگ کروم نیکل، فولاد ضد زنگ کروم نیکل مولیبدن، فولاد ضد زنگ کم کربن، فولاد ضد زنگ با مولیبدن بالا، فولاد ضد زنگ با خلوص بالا و غیره طبقه‌بندی کرد؛

بر اساس ویژگی‌های عملکردی و کاربردهای فولاد، می‌توان آن را به فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر اسید نیتریک، فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر اسید سولفوریک، فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی حفره‌ای، فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی تنشی، فولاد ضد زنگ با استحکام بالا و غیره طبقه‌بندی کرد.

بر اساس ویژگی‌های عملکردی فولاد، می‌توان آن را به فولاد ضد زنگ دمای پایین، فولاد ضد زنگ غیرمغناطیسی، فولاد ضد زنگ با قابلیت برش آسان، فولاد ضد زنگ فوق پلاستیک و غیره طبقه‌بندی کرد.

روش طبقه‌بندی رایج فعلی بر اساس ویژگی‌های ساختاری و ترکیب شیمیایی فولاد، و همچنین ترکیبی از هر دو است. به طور کلی به فولاد ضد زنگ مارتنزیتی، فولاد ضد زنگ فریتی، فولاد ضد زنگ آستنیتی، فولاد ضد زنگ دوفازی و فولاد ضد زنگ رسوب سخت شونده تقسیم می‌شود، یا به دو دسته فولاد ضد زنگ کرومی و فولاد ضد زنگ نیکلی تقسیم می‌گردد.

الف) فولاد ضد زنگ مارتنزیتی

فولاد زنگ نزن مارتنزیتی که معمولاً استفاده می‌شود، دارای محتوای کربن ۰.۱ تا ۰.۴۵ درصد و محتوای کروم ۱۲ تا ۱۴ درصد است که متعلق به فولاد زنگ نزن کرومی است و معمولاً به فولاد زنگ نزن نوع Cr13 اشاره دارد. گرید‌های معمول این فولاد شامل ۱Cr13، ۲Cr13، ۳Cr13، ۴Cr13 و غیره هستند. این نوع فولاد به طور کلی برای ساخت انواع شیرها، پمپ‌ها و سایر قطعاتی که می‌توانند بار را تحمل کنند و به مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارند، و همچنین برخی ابزارهای ضد زنگ استفاده می‌شود.

برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی، محتوای کربن فولاد ضد زنگ مارتنزیتی در محدوده بسیار پایینی کنترل می‌شود، به طور کلی از ۰.۴ درصد تجاوز نمی‌کند. هرچه محتوای کربن کمتر باشد، مقاومت در برابر خوردگی فولاد بهتر است، در حالی که هرچه محتوای کربن بیشتر باشد، محتوای کربن در ماتریس بالاتر رفته و در نتیجه استحکام و سختی فولاد افزایش می‌یابد؛ هرچه محتوای کربن بیشتر باشد، کاربیدهای کروم بیشتری تشکیل می‌شود و مقاومت آن در برابر خوردگی ضعیف‌تر می‌شود. به راحتی می‌توان دید که شاخص‌های استحکام و سختی ۴Cr13 بهتر از ۱Cr13 است، اما مقاومت آن در برابر خوردگی به خوبی ۱Cr13 نیست.

فولادهای 1Cr13 و 2Cr13 قابلیت مقاومت در برابر خوردگی ناشی از اتمسفر، بخار و سایر محیط‌ها را دارند و اغلب به عنوان فولادهای ساختاری مقاوم در برابر خوردگی استفاده می‌شوند. برای دستیابی به عملکرد جامع خوب، اغلب از کوئنچ و تمپر در دمای بالا (600-700 درجه سانتی‌گراد) برای به دست آوردن مارتنزیت تمپر شده استفاده می‌شود که برای ساخت پره‌های توربین، اتصالات لوله دیگ بخار و غیره به کار می‌رود. با این حال، فولادهای 3Cr13 و 4Cr13 به دلیل محتوای کربن بالاتر، مقاومت خوردگی نسبتاً ضعیفی دارند. از طریق کوئنچ و تمپر در دمای پایین (200 تا 300 درجه سانتی‌گراد)، مارتنزیت تمپر شده به دست می‌آید که دارای استحکام و سختی بالایی است (تا 50 HRC). بنابراین، اغلب به عنوان فولادهای ابزار برای ساخت تجهیزات پزشکی، ابزارهای برش، شفت پمپ روغن داغ و غیره استفاده می‌شوند.

ب. فولاد ضد زنگ فریتی

فولاد ضد زنگ فریتی که معمولاً استفاده می‌شود، دارای محتوای کربن کمتر از ۰.۱۵ درصد و محتوای کروم ۱۲ تا ۳۰ درصد است که به فولاد ضد زنگ کرومی نیز تعلق دارد. گریدهای معمول فولاد شامل ۰Cr13، ۱Cr17، ۱Cr17Ti، ۱Cr28 و غیره هستند. به دلیل کاهش متناظر محتوای کربن و افزایش محتوای کروم، ریزساختار فولاد هنگام گرم شدن از دمای اتاق تا دمای بالا (۹۶۰-۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد) به صورت ساختار فریتی تک فازی باقی می‌ماند. مقاومت در برابر خوردگی، انعطاف‌پذیری و قابلیت جوشکاری آن همگی برتر از فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است. برای فولاد ضد زنگ فریتی با کروم بالا، توانایی آن در مقاومت در برابر خوردگی متوسط قوی است و مقاومت در برابر خوردگی آن با افزایش محتوای کروم بیشتر بهبود می‌یابد.

افزودن تیتانیوم به فولاد می‌تواند اندازه دانه را ریزتر کند، کربن و نیتروژن را تثبیت نماید و چقرمگی و جوش‌پذیری فولاد را بهبود بخشد. فولاد ضد زنگ فریتی به دلیل عدم دگرگونی فاز در حین گرمایش و سرمایش، با روش‌های عملیات حرارتی قابل سخت شدن نیست. اگر دانه در فرآیند گرمایش درشت شود، تنها با تغییر شکل پلاستیک سرد و تبلور مجدد می‌توان ساختار و خواص را بهبود بخشید. اگر این نوع فولاد در دمای ۴۵۰-۵۵۰ درجه سانتی‌گراد باقی بماند، باعث تردی فولاد می‌شود که به آن "تردی ۴۷۵ درجه سانتی‌گراد" می‌گویند. با گرم کردن تا حدود ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد و سپس سرد کردن سریع، می‌توان تردی را از بین برد. همچنین باید توجه داشت که این نوع فولاد، هنگام گرم شدن طولانی مدت در دمای ۶۰۰-۸۰۰ درجه سانتی‌گراد، فاز سخت و ترد سیگما (σ) نیز تولید می‌کند که باعث تردی فاز سیگما در ماده می‌شود.

علاوه بر این، در طول خنک‌سازی سریع بالاتر از 9250 درجه سانتیگراد، تمایل به خوردگی بین دانه‌ای و شکنندگی ناشی از درشت شدن قابل توجه دانه‌ها وجود دارد. این پدیده‌ها مشکلات جدی برای قطعات جوشکاری هستند. مورد اول را می‌توان با تمپر کردن کوتاه مدت در دمای 650-815 درجه سانتیگراد از بین برد. این نوع فولاد استحکام به طور قابل ملاحظه‌ای پایین‌تری نسبت به فولاد ضد زنگ مارتنزیتی دارد و عمدتاً برای ساخت قطعات مقاوم در برابر خوردگی استفاده می‌شود و به طور گسترده در صنایع اسید نیتریک و کود نیتروژن کاربرد دارد.

ج. فولاد ضد زنگ آستنی

افزودن ۸ تا ۱۱ درصد نیکل به فولاد حاوی ۱۸ درصد کروم، فولاد ضد زنگ آستنی را ایجاد می‌کند. ۱Cr18Ni9 معمول‌ترین گرید فولاد است. این نوع فولاد به دلیل افزودن نیکل، ناحیه آستنیت را گسترش می‌دهد و در نتیجه ساختار آستنیتی تک‌فازی ناپایدار در دمای اتاق ایجاد می‌کند. به دلیل محتوای بالای کروم و نیکل و ساختار آستنیتی تک‌فازی، پایداری شیمیایی بالاتر و مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به فولاد ضد زنگ کرومی دارد و این امر آن را به پرکاربردترین نوع فولاد ضد زنگ در حال حاضر تبدیل کرده است.

فولاد ضد زنگ 18-8 در حالت بازپخت شده دارای ساختار آستنیت + کاربید است. وجود کاربیدها می تواند آسیب قابل توجهی به مقاومت به خوردگی فولاد وارد کند. بنابراین، روش عملیات محلول که شامل حرارت دادن فولاد تا دمای 1100 درجه سانتیگراد و سپس سرد کردن آن با آب برای حل کردن کاربیدها در آستنیت به دست آمده در دماهای بالا است، معمولاً استفاده می شود. از طریق سرد کردن سریع، ساختار آستنیت تک فازی در دمای اتاق به دست می آید.

فولاد ضد زنگ که به طور معمول شناخته شده است به فولاد ضد زنگ فریتی و فولاد ضد زنگ مارتنزیتی اشاره دارد. برای تمایز آن از فولاد ضد زنگ آستنیتی که معمولاً با عملکرد خوب ضد زنگ استفاده می شود.

د. فولاد زنگ نزن دوفازی آستنیتی-فریتی

این فولاد ضد زنگ با ساختارهای آستنیتی و فریتی است که هر کدام حدود نیمی از آن را تشکیل می‌دهند. در صورت داشتن محتوای کربن پایین، محتوای کروم بین ۱۸ تا ۲۸ درصد و محتوای نیکل بین ۳ تا ۱۰ درصد است. برخی فولادها حاوی عناصر آلیاژی مانند Mo، Cu، Si، Nb، Ti، N و غیره نیز هستند. این نوع فولاد، ویژگی‌های فولاد ضد زنگ آستنیتی و فریتی را ترکیب می‌کند. در مقایسه با فولاد ضد زنگ فریتی، دارای انعطاف‌پذیری و چقرمگی بالاتر، شکنندگی در دمای اتاق ندارد، مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای و عملکرد جوشکاری به طور قابل توجهی بهبود یافته است. در عین حال، شکنندگی ۴۷۵ درجه سانتی‌گراد و هدایت حرارتی بالای فولاد ضد زنگ فریتی را حفظ کرده و دارای ویژگی‌هایی مانند ابرانعطاف‌پذیری است.

در مقایسه با فولاد ضد زنگ آستنی، استحکام بالاتر و مقاومت به طور قابل توجهی بهبود یافته در برابر خوردگی بین دانه‌ای و خوردگی تنشی کلریدی دارد. فولاد ضد زنگ دو فازی مقاومت عالی در برابر خوردگی حفره‌ای دارد و همچنین یک فولاد ضد زنگ صرفه‌جوی نیکل است.

چگونه بین محصولات فولاد ضد زنگ و "آهن ضد زنگ" تمایز قائل شویم؟

شناسایی از طریق علامت‌گذاری: بسیاری از محصولات فولاد ضد زنگ دارای مهر و موم فولادی روی سطح خود هستند، مانند 13-0، 18-8 و غیره. عدد قبل از خط کوتاه نشان‌دهنده محتوای کروم محصول و عدد بعد از خط کوتاه نشان‌دهنده محتوای نیکل محصول است. مانند 13-0، که فقط حاوی کروم و بدون نیکل است و به طور معمول به آن "آهن ضد زنگ" گفته می‌شود؛ و 18-8 نشان می‌دهد که محصول حاوی کروم و نیکل است که فولاد ضد زنگ است. از طریق مذاکره صوتی: ضربه زدن به محصولات فولاد ضد زنگ یا "آهن ضد زنگ" نیز می‌تواند به عنوان روشی برای قضاوت استفاده شود. جذب با آهنرباهای دائمی: فولاد ضد زنگ واقعی توسط آهنربا جذب نمی‌شود، در حالی که "آهن ضد زنگ" توسط آهنربا جذب می‌شود. اگرچه تفاوت‌هایی در خواص بین "آهن ضد زنگ" و فولاد ضد زنگ وجود دارد، مقاومت آنها در برابر خوردگی به طور قابل توجهی بهتر از ظروف آهنی آهنگری و چدنی است.