انواع استنلس استیل (Stainless Steel)

انواع استنلس استیل آستنیتی

استنلس استیل آستنیتی (Austenitic) بزرگترین خانواده از انواع استنلس استیل است، که حدود دو سوم از تولید فولاد ضدزنگ را به خود اختصاص می‌دهد. این استیل ها دارای یک میکروساختار آستنیتی هستند که ساختار کریستال مکعبی وسط-وجهی (Face-Centered) دارند. این ریزساختار با آلیاژ کردن با نیکل یا منگنز و نیتروژن کافی برای حفظ ریزساختار آستنیتی در همه دماها از ناحیهٔ کرایوژنیک تا نقطه ذوب حاصل می‌شود. از این رو استنلس استیل آستنیتی قابل سخت‌کاری از طریق عملیات حرارتی نیست چرا که در همه دماها دارای یک گونه ریزساختار یکسان است.

انواع استنلس استیل آستنیتی را می‌توان به دو زیرگروه سری ۲۰۰ و سری ۳۰۰ نیز تقسیم کرد:

انواع استنلس استیل سری ۲۰۰

نزدیک به ۵۰ سال است که تلاش‌هایی برای جایگزینی نیکل موجود در استنلس استیل های آستنیتی با منگنز صورت می‌گیرد. هدف این است که نوسانات قیمت نیکل بر روی قیمت نهایی استنلس استیل از میان برده شود. نتیجه این تلاش‌ها فولادهای زنگ‌نزن سری ۲۰۰ بوده‌است. این سری از استیل ها دارای نیتروژن اضافی هستند تا فاز آستنیتی را پایدارتر کرده و بتوان خواص استحکام بالای مورد نیاز برخی کاربردها را تأمین کرد. از مس نیز برای افزایش پایداری فاز آستنیتی و همچنین افزایش خواص کارسرد در این سری استیل ها استفاده می‌گردد.

استفاده از نیتروژن باعث شده که استحکام تسلیم سری ۲۰۰ نسبت به سری ۳۰۰ نزدیک به ۵۰٪ بیشتر باشد اما از طرفی به دلیل میزان نیکل کمتر مقاومت به خوردگی بالایی ندارند. استفاده از این استیل ها در اروپا و آمریکای شمالی تا انتهای قرن اخیر بسیار محدود بوده‌است.

انواع استنلس استیل سری ۳۰۰

استنلس استیل های سری ۳۰۰ فولادهای آلیاژ کروم-نیکل هستند، که تقریباً همه ریزساختار آستنیتی آن به دلیل وجود نیکل می‌باشد. در برخی گریدهای آلیاژ بالا برای کاهش میزان نیکل مورد نیاز از نیتروژن استفاده می‌شود. استیل های سری ۳۰۰ بزرگترین گروه و پرکاربردترین استنلس استیل های مورد استفاده هستند. معروف‌ترین گرید آن استنلس استیل ۳۰۴ است که با نام استیل ۱۸/۸ یا ۱۸/۱۰ نیز شناخته می‌شود که در آن ۱۸٪ کروم و ۸ یا ۱۰٪ نیکل استفاده می‌شود. دومین استنلس استیل آستنیتی پرکاربرد فولاد ۳۱۶ می‌باشد. افزودن ۲٪ مولیبدن به آن باعث شده که این استیل مقاومت به خوردگی دربرابر اسید و مقاومت به خوردگی ناحیه‌ای توسط یون‌های کلر بیشتری از خود نشان دهد.

انواع استنلس استیل فریتی (ferritie)

استنلس استیل آهنی دارای یک ریزساختار فریتی مانند استیل کربنی است که یک ساختار کریستالی مکعبی مرکز-بدنی (body-centered cubic) محسوب می‌شود و دارای ۱۰٫۵ تا ۲۷ درصد کروم و مقدار بسیار کمی نیکل یا بدون نیکل است. این ریزساختار به علت اضافه شدن کروم، در همه درجه حرارت‌ها وجود دارد و مانند استنلس استیل آستنیتی با عملیات حرارتی سخت‌کاری نمی‌شود. مانند استنلس استیل آستنیتی آن‌ها را نیز با کار سرد نمی‌توان تقویت کرد. این استیل ها مانند فولاد کربنی مغناطیسی هستند.

استنلس استیل های فریتی معمولاً خود به ۴ زیر-خانواده طبقه‌بندی می‌شوند:

گروه ۱ که دارای ۱۰ تا ۱۴ درصد کروم و عدد معادل مقاومت به حفره دار شدن (PREN, Pitting resistance Equivalent Number = %Cr + 3.3 %Mo+16 %N) حدود ۱۰ است، در شرایط غیر سخت یا زمانی که مقداری خوردگی سطحی قابل قبول است استفاده می‌شود. گریدهای معمول (EN 1.4003) AISI 403 و AISI 409Cb (EN A/4601) است که در لوله‌های اگزوز خودروها استفاده می‌شود.

گروه ۲ که دارای ۱۴ تا ۱۸ درصد کروم و با عدد PREN حدود ۱۶ است. معروف‌ترین گرید آن AISI 430 (EN 1.4017) است.

گروه ۳ بسیار شبیه به گروه ۲ است، اما افزودن Nb, Ti و/یا Zr در مقادیر کم، ته‌نشینی کاربید را افزایش می‌دهد که به نوبه خود سبب جلوگیری از رشد دانه‌ها و شکنندگی جوش‌ها می‌شود؛ بنابراین آن‌ها بدون هیچ مشکل خاصی قابل جوشکاری هستند.

گروه ۴ گریدهای این گروه را می‌توان «فوق آهنی» نامید که دارای مقادیر بیشتری Mo، و/یا Cr می‌باشد. عدد PREN آن‌ها بالای ۱۸ است، که آن‌ها را برابر یا بهتر از (EN 1.4301) AISI 304 می‌کند. شناخته شده‌ترین گرید این خانواده AISI 434 و ۴۴۴ (به ترتیب EN 1.4113 و EN 1.4521) است.

گریدهای با مقاومت الکتریکی بالا Fri-Cr-Al شامل این گروه‌ها نمی‌شود، زیرا آن‌ها را برای مقاومت دربرابر اکسید شدن در دمای بالا طراحی کرده‌اند.

انواع استنلس استیل مارتنزیتی

فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی طیف وسیعی از خواص را ارائه می‌دهد و به عنوان فولاد زنگ‌نزن مهندسی، فولاد زنگ‌نزن ابزاری و فولاد مقاوم دربرابر خزش استفاده می‌شود.

انواع استنلس استیل مارتنزیتی ۴ دسته تقسیم می‌شوند: (با مقداری همپوشانی)

گریدهای آهن-کروم-کربن: این دسته نخستین گرید استفاده شده بودند و هنوز هم به‌طور گسترده در کاربردهای مهندسی و مقاوم دربرابر سایش استفاده می‌شوند.
گریدهای آهن-کروم-نیکل-کربن: در این گریدها، مقداری از کربن با نیکل جایگزین شده‌است. این دسته دارای سختی و مقاومت به خوردگی بالاتری هستند.
گریدهای پیرسخت‌کاری شونده: گرید EN 1.4542 (که با نام PH 17-4 نیز شناخته می‌شود)، شناخته شده‌ترین گرید، قابلیت سخت شدن مارتنزیتی و پیرسخت‌کاری را هردو باهم دارد. این فولاد می‌تواند استحکام بالا و چقرمگی خوب را به دست آورد و در صنایع هوافضا و دیگر صنایع کاربرد دارد.
گرید مقاوم دربرابر خزش: افزودن مقدار کمی کبالت، بور، وانادیم و نایوبیم استحکام و مقاومت خزش را تا حدود ۶۵۰ درجه سلسیوس افزایش می‌دهد.

انواع استنلس استیل دوپلکس

فولاد زنگ‌نزن دوپلکس دارای میکرو ساختار ترکیبی آستنیتی و فریتی است که هدف آن معمولاً تولید ترکیب ۵۰/۵۰ است، اگر چه در آلیاژهای تجاری این نسبت می‌تواند ۴۰/۶۰ باشد. آن‌ها با کروم بالا (۱۹–۳۲ درصد) و مولیبدن (تا ۵ درصد) و درصد نیکل پایین‌تر از فولاد ضدزنگ آستنیتی مشخص می‌شوند. فولاد ضدزنگ دوپلکس در مقایسه با فولاد ضدزنگ آستنیتی تقریباً دو برابر استحکام دارد.

. میکرو ساختار ترکیبی آن‌ها مقاومت به ترک ناشی از خوردگی توسط کلراید بیشتری نسبت به فولاد ضدزنگ آستنیتی گونه ۳۰۴ و ۳۱۶ فراهم می‌کند. خواص فولاد زنگ‌نزن دوپلکس با مقادیر آلیاژ پایین‌تر از مقادیر فولادهای گرید فوق-آستنیتی با خواص آن مشابه است و استفاده از آن برای بسیاری از کاربردهای مهندسی مقرون به صرفه‌تر است. گریدهای فولاد دوپلکس بر اساس مقدار آلیاژ و مقاومت به خوردگی آن‌ها در گروه‌های مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند.

انواع استنلس استیل رسوب سخت شونده

فولادهای زنگ‌نزن رسوب سخت شونده مقاومت به خوردگی در حدود فولادهای آستنیتی دارند، اما می‌توان آن‌ها را توسط فرایند سخت‌کاری رسوبی (که سخت‌کاری سنی یا سخت‌کاری ذره ای نیز نامیده می‌شود) سخت‌کاری کرد. معروف‌ترین گرید آن است. PH 17-4 که تقریباً ۱۷ درصد کروم و ۴ درصد نیکل دارد.