تحقيقاتي فولاد زنگ نزن(استنلس استيل )

استنلس استيل (Stainless Steel) که Inox نيز خوانده مي‌شود، آلياژي از فولاد مي‌باشد، که اصلي‌ترين عناصر تشکيل دهنده آن آهن، کروم و نيکل است که حداقل درصد جرمي کروم در آن 10/5 درصد و حداکثر درصد جرمي کربن آن 1/2 درصد مي‌باشد.

استنلس استيل به دليل خاصيت غيرفعال شدن خود مي‌توانند مقاومت بسيار خوبي در برابر خوردگي از خود نشان مي دهند. اين فولادها با تشکيل يک لايه غيرفعال بر روي سطح‌شان که به شدت به ماده زيرين پيوند خورده‌است از تماس بيشتر ماده به محيط اطراف جلوگيري مي‌کند و باعث افزايش مقاومت به خوردگي ميشود. براي اينکه اين پديده غيرفعال سازي به‌طور پايدار در فولاد اتفاق بيفتد نياز است که حداقل 10/5 درصد از ماده را کروم تشکيل دهد. با داشتن چنين سطحي از کروم حتي اگر خراشي بر روي سطح فولاد ايجاد شود و اين لايه از بين برود فولاد مي‌تواند خودش را ترميم کند و اگر گريد به درستي براي محيط کاري انتخاب شده باشد اين لايه غيرفعال دوباره شکل مي‌گيرد.درصدرتي که گريد مناسبي براي محيط کاري انتخاب نشده باشد شکست غير فعالي اتفاق مي افتد و استنلس استيل زنگ زده و خورده ميشود.

استنلس استيل به خاطر مقاومت در برابر خوردگي خود بسيار مورد توجه هستند که اين خاصيت با افزايش ميزان کروم افزايش مي‌يابد. افزودن عنصر موليبدن باعث افزايش مقاومت به خوردگي استنلس ها مي باشد در مقابل اسيدهاي کاهنده و در برابر خوردگي در محلول‌هاي اکسيد کننده کلرايدي مي‌شود. به همين دليل، انواع مختلفي از استنلس استيل با درصد مختلف کروم و موليبدن براي مطابقت با محيطي که آلياژ بايد تحمل کند وجود دارد. مقاومت استنلس استيل به خوردگي و زنگ زدگي، نياز به نگهداري کم و درخشش بالا، آن را تبديل به يک ماده مناسب در بسياري از محيط ها که در آن هم نياز به استحکام بالا و  مقاومت به خوردگي بالا است کرده‌است.

فولاد زنگ‌نزن به شکل ورق، صفحه، ميله، سيم و لوله ساخته مي‌شود تا در :وسايل آشپزي، کارد و چنگال، دستگاه‌هاي جراحي، لوازم خانگي بزرگ؛ مصالح ساختماني، تجهيزات صنعتي (براي مثال در کارخانجات کاغذ، کارخانه‌هاي شيميايي، تصفيه خانه آب)؛ و مخازن ذخيره آب و مخازن مواد شيميايي و محصولات غذايي (به عنوان مثال، تانکرهاي مواد شيميايي و تانکرهاي کاميوني) استفاده گردد.

اصلي ترين خواص : مقاومت خوب در برابر خوردگي، راحتي تميز و استريل نمودن با بخار و عدم نياز به پوشش دادن سطحي، استفاده از استنلس استيل را در آشپزخانه‌هاي تجاري و صنعتي متداول کرده‌است.

نقش ميکرو ساختار

نقش ريزساختار از اهميت خيلي بالايي در برابر ترکيب شيميايي براي مقاومت در دماهاي بالا چندان اهميت ندارد اما انتخاب صحيح آن نيز بي تأثير نيست.

• فولادهاي فريتي: بهترين دماي کاري براي فولادهاي فريتي دماي ثابت کاري ماکزيمم تا 250 درجه سلسيوس است. دليل آن هم اين مساله است که اين فولادها در دماي 475 درجه سلسيوس ترد ميشوند. اين نکته در مورد فولادهاي زنگ‌نزن کروم پايين 10?5 تا 12?5 درصد چندان مهم نيست و دما مي‌تواند بعضي اوقات به 575 درجه سلسيوس نيز برسد. فولادهاي زنگ‌نزن با درصد آلياژ بالا با درصد کروم 23 تا 27 درصد،در دماي بالا مقاومت به خوردگي بسيار خوبي نشان ميدهند.

• فولادهاي مارتنزيتي: در استاندارد EN 10088-1 و EN 10302 فولادهاي زنگ‌نزن مارتنزيتي در رده فولادهاي مقاوم به خزش قرار گرفته‌اند. با اين حال به دليل اينکه ميزان کروم آن‌ها خيلي بالا نيست (حداکثر 12?5?) اين فولادها جزو فولادهاي مقاوم به گرما نيستند و فقط در جاهايي استفاده مي‌شوند که نياز به استحکام نهايي بالا، استحکام خزش و خستگي بالا، به علاوه مقاومت مناسب در برابر خوردگي مد نظر باشد و ماکزيمم دما 650 درجه سلسيوس باشد از آن‌ها استفاده مي‌شود. از فولادهاي مارتنزيتي کم کربن و کربن-متوسط عموماً در توربين‌هاي بخار، موتورهاي جت و توربين‌هاي گاز استفاده مي‌شود.

• فولادهاي آستنيتي: اين فولادها در کنار آلياژهاي پايه-نيکل بهترين ترکيب مقاومت به خوردگي دما-بالا و استحکام مکانيکي دما-بالا را ارائه مي‌دهند. در محيط هاي با دما بالا، فولادهاي زنگ‌نزن آستنيتي دما-بالا اصلي‌ترين انتخاب هستند.

• فولادهاي دوپلکس: استحکام تسليم آن‌ها در محدوده 550 تا 690 مگاپاسکال در حالت بازپخت شده‌است که به‌طور چشمگيري بيشتر از هر دو نوع فولادهاي فريتي و آستنيتي است. با اين حال استفاده از اين فولادها در دماهاي بالا به دليل تردي و افت شديد استحکام مکانيکي پيشنهاد نمي‌شود. ماکزيمم دماي کاري آن‌ها معمولاً 300 درجه سلسيوس است.

• فولادهاي پير سخت شده: اين فولادها آلياژهاي کروم-نيکل هستند که در حالت سخت شده براي دماهاي بالاي 425 درجه سلسيوس به دليل افت شديد استحکام توصيه نمي‌شوند.

مزيت استنلس هاي آستنيتي در دماهاي خيلي پايين در مقايسه با استنلس هاي فريتي

استنلس استيل در دماهاي کرايوژنيک

در دماهاي خيلي پايين فولادهاي فريتي، مارتنزيتي و دوپلکس تمايل به ترد شدن پيدا مي‌کنند، اما فولادهاي آستنيتي استحکام خود را در دماهاي پايين حفظ مي‌کنند. فولادهاي زنگ‌نزن آستنيتي را مي‌توان «فولادهاي کرايوژنيک» طبقه‌بندي کرد.

از ميان فولادهاي زنگ‌نزن آستنيتي برخي به صورت گسترده‌اي در تجهيزاتي که در دماهاي زير صفر کار مي‌کنند استفاده مي‌شوند. اين دماها مي‌تواند حتي به دماي جوش هليوم يعني منفي 269 درجه سلسيوس نيز برسد.

پرکاربردترين فولادهاي زنگ‌نزن در کاربردهاي کرايوژنيک (دماهاي مادون سرد) فولادهاي نوردشده (wrought) آستنيتي 304 و 304L هستند، در حاليکه استفاده از فولادهاي 316 يا 316L و 321و 347 نيز در صورت در دسترس بودن متداول است. براي کاربرد در دماهاي زير 200 درجه سلسيوس معمولاً از انواع پايدار-نشده (non-stabilized) استفاده مي‌شود.