فولاد زنگ‌نزن: تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
جز ویرایش به‌وسیلهٔ ابرابزار:
خط ۱:
{{ادغام از|انواع فولادهای ضدزنگ|تاریخ=فوریه ۲۰۱۹}}
با [[فولاد گالوانیزه]] اشتباه نشود.
[[پرونده:Walt Disney Concert Hall, LA, CA, jjron 22.03.2012.jpg|بندانگشتی|259x259پیکسل|یک ساختمان که با فولادزنگ‌نزن ساخته شده استشده‌است.]]{{سخ}}{{آلیاژهای آهن}}در [[متالورژی|متالوژی]]، '''فولاد زنگ‌نزن''' یا '''فولاد ضدزنگ''' یا '''استنلس استیل''' (به [[زبان انگلیسی|انگلیسی]]: Stainless Steel)، که Inox نیز خوانده می شود،می‌شود، آلیاژی از فولاد می باشد،می‌باشد، که اصلی‌ترین عناصر تشکیل دهنده آن [[آهن]]، [[کروم]] و [[نیکل]] است که حداقل درصد جرمی کروم در آن ۱۰.۵۱۰٫۵ درصد و حداکثر درصد جرمی [[کربن]] آن ۱.۲۱٫۲ درصد می باشدمی‌باشد.<ref>{{یادکرد وب|عنوان=ISO 15510:2014|نشانی=http://www.iso.org/cms/render/live/en/sites/isoorg/contents/data/standard/06/11/61187.html|وب‌گاهوبگاه=ISO|بازبینی=2019-02-27|کد زبان=en|نام خانوادگی=14:00-17:00}}</ref>
 
فولادهای زنگ‌نزن به دلیل خاصیت [[رویینگی|غیرفعال شدن]] خود می توانندمی‌توانند مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی از خود نشان دهند. این فولادها به دلیل شکل گرفتن یک لایه غیرفعال بر روی سطح‌شان که به شدت به ماده زیرین پیوند خورده استخورده‌است و از تماس بیشتر ماده به محیط اطراف جلوگیری می کندمی‌کند چنین خاصیتی دارند. برای اینکه این پدیده غیرفعال سازی به طوربه‌طور پایدار در فولاد اتفاق بیفتد نیاز است که حداقل ۱۰.۵۱۰٫۵ درصد از ماده را کروم تشکیل دهد. با داشتن چنین سطحی از کروم حتی اگر خراشی بر روی سطح فولاد ایجاد شود و این لایه از بین برود فولاد می‌تواند خودش را ترمیم کند و اگر گرید به درستی برای محیط کاری انتخاب شده باشد این لایه غیرفعال دوباره شکل می‌گیرد.<ref name=":0">{{یادکرد کتاب|نشانی=https://www.worldcat.org/oclc/931487629|عنوان=Working with stainless steels|تاریخ=2008|ناشر=Euro Inox [u.a.]|شابک=9782879971810|ویرایش=2. ed|مکان=Brussels [u.a.]|oclc=931487629}}</ref> در غیر اینصورت ''شکست غیرفعالی'' رخ می دهدمی‌دهد و فولادزنگ‌نزن، زنگ زده و خورده می شودمی‌شود.
 
فولادهای زنگ‌نزن به خاطر مقاومت در برابر خوردگی خود بسیار مورد توجه هستند که این خاصیت با افزایش میزان کروم افزایش می یابدمی‌یابد. افزودن عنصر [[مولیبدن]] باعث افزایش مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ‌نزن در مقابل اسیدهای کاهنده و در برابر خوردگی در محلول هایمحلول‌های کلرایدی می شودمی‌شود. به همین دلیل، انواع مختلفی از فولاد زنگ‌نزن با میزان مختلف کروم و مولیبدن برای مطابقت با محیطی که آلیاژ باید تحمل کند وجود دارد. مقاومت فولاد زنگ‌نزن به خوردگی و زنگ زدگی، نیاز به نگهداری کم و درخشش بالا، آن را تبدیل به یک ماده ایده‌آل برای بسیاری از کاربردها که در آن هم نیاز به استحکام بالا و هم نیاز به مقاومت به خوردگی بالا است کرده استکرده‌است.
 
فولاد زنگ‌نزن به شکل ورق، صفحه، میله، سیم و لوله ساخته می شودمی‌شود تا در :وسایل آشپزی، کارد و چنگال، دستگاه هایدستگاه‌های جراحی، لوازم خانگی بزرگ؛ مصالح ساختمانی در ساختمان هایساختمان‌های بزرگ، تجهیزات صنعتی (برای مثال در کارخانجات کاغذ، کارخانه هایکارخانه‌های شیمیایی، تصفیه آب)؛ و مخازن ذخیره سازیذخیره‌سازی آب و مخازن برای مواد شیمیایی و محصولات غذایی (به عنوان مثال، تانکرهای شیمیایی و تانکرهای کامیونی) استفاده گردد.
 
مقاومت در برابر خوردگی، راحتی تمیز و استریل نمودن با بخار و عدم نیاز به پوشش دادن سطحی، استفاده از فولاد زنگ‌نزن را در آشپزخانه هایآشپزخانه‌های تجاری و صنعتی متداول کرده استکرده‌است.
 
== تاریخچه ==
پیر بارتیه مهندس فرانسوی در سال ۱۸۲۱، مشاهده کرد که با افزایش مقدار مشخصی کروم به آهن، سفتی و مقاومت به خوردگی اسیدی آن بسیار افرایش می‌یابد. در ۱۹۰۹، لئون گویله و آلبرت پورتوین بطور مستقل در فرانسه [[ریزساختار]] آلیاژهای Fe-Cr و Fe-Cr-Ni را بررسی کردند. در ۱۹۱۳ هری بریرلی متالوژیست انگلیسی برای اولین بار، با صنعتی سازی فولاد مارتنزیتی، این کشف را تجاری سازی کرد.<ref name=":0" />
 
== مقاومت به خوردگی ==
[[پرونده:Corrosion of alloys in NaCl.jpg|بندانگشتی|فولادهای زنگ‌نزن (ردیف پایین) تحمل بیشتری در مقابل خوردگی نسبت به آلیاژهای مس-نیکل (ردیف وسط) و آلیاژهای آلومینیوم-برنز (ردیف بالا) در آب-نمک از خود نشان می دهندمی‌دهند.|264x264پیکسل]]
فولاد زنگ‌نزن برخلاف فولادکربنی وقتی که در معرض محیط هایمحیط‌های مرطوب قرار می گیردمی‌گیرد دچار خوردگی یکنواخت نمی‌شود. فولادهای کربنی محافظت نشده در هنگام ترکیب با هوا و رطوبت به راحتی زنگ می‌زنند. لایه اکسید آهن سطحی (زنگ) متخلخل و شکننده است. از آنجایی که اکسید آهن حجم بزرگتری نسبت به فولاد اصلی را اشغال می کند،می‌کند، این لایه گسترش می یابدمی‌یابد و تمایل به لایه برداری دارد و باعث حمله بیشتر به لایه هایلایه‌های زیرین فولاد می شودمی‌شود. در عوض، فولادهای زنگ‌نزن حاوی کروم کافی برای [[رویینگی|غیرفعال شدن]] هستند. این پدیده در صورت قرار گرفتن در معرض اکسیژن موجود در هوا یا آب خود به خود اتفاق می‌افتد و باعث ایجاد یک لایه اکسیدکروم خنثی نازک روی سطح می شودمی‌شود. این لایه نازک غیرفعال با مسدود کردن مسیر اکسیژن به سطح فولاد از خوردگی آن جلوگیری می کندمی‌کند و باعث می شودمی‌شود که خوردگی به قسمت داخلی فلز نرسد. این لایه نازک در صورت خراشیده شدن یا از بین رفتن به دلیل قرار گرفتن در شرایط شدیدتر از میزان حد تحمل خوردگی به طوربه‌طور موقتی، خود را تعمیر می کندمی‌کند.
 
مقاومت این لایه به خوردگی بستگی به ترکیب شیمیایی فولاد زنگ‌نزن، به ویژه درصد کروم دارد.
 
خوردگی فولاد زنگ‌نزن می تواندمی‌تواند زمانی رخ دهد که درجه یا گرید آن برای محیط کاری مناسب نباشد.
 
معمولاً بین 4۴ نوع خوردگی تفاوت در نظر می گیرندمی‌گیرند: یکنواخت، ناحیه ای، گالوانیک و SCC (ترک خوردگی ناشی از تنش).
 
=== خوردگی یکنواخت ===
این خوردگی فقط در فولادهای زنگ نزن درحالت فعال رخ می دهدمی‌دهد. به عبارتی زمانی‌که روی فولاد لایه اکسید غیرفعال وجود نداشته باشد. داده‌های مربوط به خوردگی یکنواخت در جداولی گردآوری می شودمی‌شود که واکنش فولادهای زنگ‌نزن را در محیط هایمحیط‌های اسیدی مختلف جمع آوری میجمع‌آوری کندمی‌کند.<ref name=":0" /> از جداول خوردگی برای انتخاب صحیح گریدهای فولادهای زنگ‌نزن می‌توان استفاده کرد.<ref>{{یادکرد وب|عنوان=Corrosion tables — Sandvik Materials Technology|نشانی=https://www.materials.sandvik/en/materials-center/corrosion-tables/|وب‌گاهوبگاه=www.materials.sandvik|بازبینی=2019-03-04|کد زبان=en}}</ref>
 
=== خوردگی ناحیه‌ای ===
خط ۳۲:
* خوردگی شکاف‌ها (Crevice Corrosion)
* خوردگی بین‌دانه‌ای(Intergranular Corrosion)
* خوردگی ترک ناشی از تنش(Stress corrosion cracking)<ref name=":0" />
 
==== حفره‌حفره شدن(Pitting) ====
این نوع خوردگی فقط در نواحی کوچکی از فولاد رخ می‌دهد و باقی سطوح توسط لایه غیرفعال محافظت می‌شود. در بعضی نواحی لایه غیرفعال ممکن است از بین برود و اگر این لایه خودش را ترمیم نکند خوردگی رخ می‌دهد و ممکن است به یک سوراخ کامل ختم شود.<ref name=":0" />
 
==== خوردگی شکاف‌ها (Crevice Corrosion) ====
این نوع خوردگی همان‌طور که از اسمش پیداست درون شکاف‌ها یا فضاهای بسته اتفاق می‌افتد. این نواحی باعث جمع شدن اسیدها و از بین رفتن لایه غیرفعال شده و در نتیجه باعث خوردگی شود. وقتی PH اسید به مقداری بحرانی (Depassivation PH) می رسدمی‌رسد خوردگی شروع می شودمی‌شود. از مقدار Depassivation PH برای تعیین مقاومت یک آلیاژ در محیط هایمحیط‌های خورنده استفاده می شودمی‌شود. هر چه این مقدار کمتر باشد مقاومت به خوردگی بیشتر است.<ref name=":0" />
 
==== خوردگی بین‌دانه‌ای(Intergranular Corrosion) ====
بعضی از فولادها اگر تا دماهای 500۵۰۰ تا 800۸۰۰ درجه سلسیوس داغ شوند، مرز دانهدانه‌ها هامی‌تواند می تواند "«حساس"» شده و ممکن است توسط سیال خورنده مورد حمله قرار گیرند. این پدیده معمولاً در هنگام جوشکاری و در ناحیه HAZ رخ می دهدمی‌دهد.<ref name=":0" />
 
==== ترک برداشتن ناشی از تنش و خوردگی(Stress corrosion cracking) ====
ترک برداشتن ناشی از تنش و خوردگی فرایندی است که در آن تنش هایتنش‌های مکانیکی ناشی از بارگذاری و محیط خورنده به طوربه‌طور همزمان باعث شکل گرفتن ترک هاییترک‌هایی در جسم می شوندمی‌شوند. این ترک هاترک‌ها ممکن است پس از مدت زیادی قرار گرفتن در معرض سیال خورنده شکل بگیرند ولی با سرعت زیاد رشد کنند و باعث شکست ناگهانی قطعه شوند. فولادهای فریتی در مقابل این پدیده بسیار مقاوم اند.<ref name=":0" />
 
=== خوردگی دما بالا ===
 
==== اسیدها ====
محلول هایمحلول‌های اسیدی را می توانمی‌توان به دو دسته کلی تقسیم کرد: ''اسیدهای کاهنده'' مانند: هیدروکلریک اسید و اسید سولفوریک رقیق و ''اسیدهای اکساینده'' مانند: اسید نیتریک و اسید سولفوریک غلیظ. افزایش درصد کروم و مولیبدن باعث افزایش مقاومت به اسیدهای کاهنده می شود،می‌شود، در حالیکه افزایش درصد کروم و سیلیکون مقاومت بیشتری به اسیدهای اکساینده می دهدمی‌دهد.
 
[[سولفوریک اسید|اسید سولفوریک]] یکی از بزرگترین مواد شیمیایی صنعتی تولیدی است. در دمای اتاق، فولادهای نوع 304۳۰۴ فقط به اسید ۳٪ مقاوم است در حالیکه فولاد نوع 316۳۱۶ به اسید ۳٪ تا 50۵۰ درجه سلسیوس و اسید 20٪۲۰٪ در دمای اتاق مقاوم است.است؛ بنابراین فولاد نوع 304۳۰۴ به ندرت در تماس با اسید سولفوریک استفاده می شودمی‌شود. فولادهای نوع 904L و آلیاژ 20۲۰ در برابر اسید سولفوریک در غلظت هایغلظت‌های بالاتر از دمای اتاق مقاوم می باشندمی‌باشند.<ref>{{یادکرد وب|نویسنده=|کد زبان=|تاریخ=|وب‌گاهوبگاه=nickelinstitute.org|نشانی=https://www.nickelinstitute.org/media/1829/thecorrosionresistanceofnickel_containingalloysinsulphuricacidandrelatedcompounds_1318_.pdf|عنوان=The Corrosion Resistance of Nickel Containing Alloys In Sulphuric Acid and Related Compounds}}</ref><ref>{{یادکرد وب|نویسنده=|کد زبان=|تاریخ=|وب‌گاهوبگاه=|نشانی=https://www.neonickel.com/wp-content/uploads/2016/12/84.-The-Performance-of-Stainless-Steels-in-Concentrated-Sulphuric-Acid.pdf|عنوان=The Performance of Stainless Steels in Concentrated Sulphuric Acid}}</ref>
 
اسید سولفوریک غلیظ دارای خاصیت اکساینده ای مانند اسید نیتریک است و در نتیجه در این محیط هامحیط‌ها فولادهای زنگ نزن سیلیکون دار کاربرد دارند.
 
هیدروکلریک اسید به هر نوع فولاد ضد زنگضدزنگ آسیب می رساندمی‌رساند و باید اجتناب شود.<ref>{{یادکرد وب|نویسنده=|کد زبان=|تاریخ=|وب‌گاهوبگاه=|نشانی=https://nickelinstitute.org/~/media/Files/TechnicalLiterature/AlloystoResistChlorine_HydrogenChlorideandHydrochloricAcid_10020_.ashx|عنوان=Alloys to Resist Chlorine Hydrogen Chloride and Hydrochloric Acid}}</ref>
 
تمام انواع فولادهای زنگ نزن در برابر حمله [[فسفریک اسید|اسید فسفریک]] و [[نیتریک اسید|اسید نیتریک]] در دمای اتاق مقاومت می کنندمی‌کنند. در غلظت هایغلظت‌های بالاتر و افزایش درجه حرارت حمله رخ می دهدمی‌دهد و فولاد ضدزنگ آلیاژ بالاتری باید انتخاب شود.<ref>{{یادکرد وب|نویسنده=|کد زبان=|تاریخ=|وب‌گاهوبگاه=|نشانی=https://www.nickelinstitute.org/media/1829/thecorrosionresistanceofnickel_containingalloysinsulphuricacidandrelatedcompounds_1318_.pdf|عنوان=the corrosion resistance of nickel containing alloys in sulphuric acid and related compounds}}</ref>
 
==== بازها ====
فولادهای ضدزنگ نوع 304۳۰۴ و 316۳۱۶ با هیچ یکهیچ‌یک از بازهای ضعیف مانند [[آمونیوم هیدروکسید]]، حتی در غلظت هایغلظت‌های بالا و در دماهای بالا، تحت تاثیرتأثیر قرار نمی‌گیرند. این فولادها در معرض بازهای قوی مانند [[سدیم هیدروکسید]] در غلظت هایغلظت‌های بالا و درجه حرارت بالا، ممکن است به مقداری لایه برداری و ترک خوردگی دچار شوند.
 
افزایش درصد کروم و نیکل باعث افزایش مقاومت می شودمی‌شود.
 
== خانواده فولادهای زنگ‌نزن ==
پنج خانواده اصلی از فولادهای زنگ‌نزن وجود دارد که عمدتاً توسط ساختار کریستالی (بلورین) آنها طبقهطبقه‌بندی بندی می شوندمی‌شوند:
[[پرونده:AISI 304 - austenitic structure crop.jpg|بندانگشتی|196x196پیکسل|ساختار آستنیتی فولاد زنگ نزن AISI 304]]
 
=== فولادهای زن‌نزن آستنیتی ===
فولاد زنگ‌نزن آستنیتی (Austenitic) بزرگترین خانواده از فولاد زنگ‌نزن یا ضدزنگ است، که حدود دو سوم از تولید فولاد ضدزنگ را به خود اختصاص می دهدمی‌دهد. این فولادها دارای یک میکروساختار آستنیتی هستند که ساختار کریستال مکعبی وسط-وجهی (Face-Centered) دارند. این ریزساختار با آلیاژ کردن با نیکل و/یا منگنز و نیتروژن کافی برای حفظ ریزساختار آستنیتی در تمام دماها از ناحیه‌یناحیهٔ کریوژنیک تا نقطه ذوب حاصل می شودمی‌شود. از این رو فولاد ضدزنگ آستنیتی قابل سخت‌کاری از طریق عملیات حرارتی نیست چرا که در همه دماها دارای یک نوع ریزساختار یکسان است.
 
=== فولادهای زنگ‌نزن آهنی(Ferritic) ===
فولاد زنگ‌نزن آهنی دارای یک ریزساختار فریتی مانند فولاد کربنی است که یک ساختار کریستالی مکعبی مرکز-بدنی (body-centered cubic) محسوب می شودمی‌شود و حاوی 10.5۱۰٫۵ تا 27۲۷ درصد کروم و مقدار بسیار کمی نیکل و یا بدون نیکل است. این ریزساختار به علت اضافه شدن کروم، در تمام درجه حرارت هاحرارت‌ها وجود دارد و مانند فولاد ضدزنگ آستنیتی با عملیات حرارتی سخت‌کاری نمی‌شود. مانند فولاد ضدزنگ آستنیتی آنها را نیز با کار سرد نمی تواننمی‌توان تقویت کرد. این فولادها مانند فولاد کربنی مغناطیسی هستند.
 
فولادهای زنگ‌نزن فریتی معمولاً خود به 4۴ زیر-خانواده طبقهطبقه‌بندی بندی می شوندمی‌شوند:
 
''گروه 1۱'' که حاوی 10۱۰ تا 14۱۴ درصد کروم و ''عدد معادل مقاومت به خوردگی'' (PREN،PREN, Pitting resistance Equivalent Number = %Cr + 3.3 %Mo+16 %N) حدود 10۱۰ است، در شرایط غیر سخت و یا زمانی که مقداری خوردگی سطحی قابل قبول است استفاده می شودمی‌شود. گرید هایگریدهای معمول (EN 1.4003) AISI 403 و AISI 409Cb (EN A/4601) است که در لوله هایلوله‌های اگزوز خودروها استفاده می شودمی‌شود.
 
''گروه 2۲'' که حاوی 14۱۴ تا 18۱۸ درصد کروم و با عدد PREN حدود 16۱۶ است. معروف‌ترین گرید آن AISI 430 (EN 1.4017) است. این گرید برای جوشکاری مناسب نیست، زیرا رشد دانه در منطقه آسیب دیده حرارتی (HAZ) جوش موجب شکنندگی می‌شود.
 
''گروه 3۳'' بسیار شبیه به گروه ۲ است، اما افزودن Nb،Nb, Ti و/یا Zr در مقادیر کم، ته نشینیته‌نشینی کاربید را افزایش می‌دهد که به نوبه خود سبب جلوگیری از رشد دانه‌ها و شکنندگی جوش‌ها می شود.می‌شود؛ بنابراین آنها بدون هیچ مشکل خاصی قابل جوشکاری هستند.
 
''گروه 4۴'' گریدهای این گروه را میمی‌توان توان "«فوق آهنی"» نامید که دارای مقادیر بیشتری Mo، و/یا Cr می باشدمی‌باشد. عدد PREN آنها بالای 18۱۸ است، که آنها را برابر یا بهتر از (EN 1.4301) AISI 304 می کندمی‌کند. شناخته شده‌ترین گرید این خانواده AISI 434 و 444۴۴۴ (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 در برابر اکسید شدن در دمای بالا طراحی کرده اندکرده‌اند.
{{سخ}}[[پرونده:Martensite.jpg|بندانگشتی|228x228پیکسل|ساختار مارتنزیتی فولاد AISI 4140]]
 
=== فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی ===
فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی طیف وسیعی از خواص را ارائه می دهدمی‌دهد و به عنوان فولاد زنگ‌نزن مهندسی، فولاد زنگ‌نزن ابزاری و فولاد مقاوم در برابر خزش استفاده می شودمی‌شود.
 
آنها به 4۴ دسته تقسیم می شوندمی‌شوند (با مقداری همپوشانی):
* گریدهای Fe - Cr - C: این دسته اولین گرید استفاده شده بودند و هنوز هم به طوربه‌طور گسترده در کاربردهای مهندسی و مقاوم در برابر سایش استفاده می شوندمی‌شوند.
* گریدهای Fe-Cr-Ni-C: در این گریدها، مقداری از کربن با نیکل جایگزین شده استشده‌است. این دسته دارای سختی و مقاومت به خوردگی بالاتری هستند.
* گربدهای پیرسخت‌کاری شونده: گرید EN 1.4542 (a.k.a. 17 / 4PH)، 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 در برابر خزش: افزودن مقدار کمی Nb،Nb,B, Co استحکام و مقاومت خزش را تا حدود 650۶۵۰ درجه سلسیوس افزایش می دهدمی‌دهد.
 
=== فولاد زنگ‌نزن دوپلکس ===
فولاد زنگ‌نزن دوپلکس دارای میکروساختار ترکیبی آستنیتی و فریتی است که هدف آن معمولاً تولید ترکیب 50۵۰/50۵۰ است، اگر چه در آلیاژهای تجاری این نسبت میمی‌تواند تواند 40۴۰/60۶۰ باشد. آنها با کروم بالا (19-32۱۹–۳۲ درصد) و مولیبدن (تا 5۵ درصد) و درصد نیکل پایین‌تر از فولاد ضدزنگ آستنیتی مشخص می شوندمی‌شوند. فولاد ضدزنگ دوپلکس در مقایسه با فولاد ضد زنگضدزنگ آستنیتی تقریباً دو برابر استحکام دارد. میکروساختار ترکیبی آنها مقاومت به ترک ناشی از خوردگی توسط کلراید بیشتری نسبت به فولاد ضدزنگ آستنیتی نوع 304۳۰۴ و 316۳۱۶ فراهم می کندمی‌کند.<span class="tlid-translation-gender-indicator translation-gender-indicator"></span><span class="tlid-translation-gender-indicator translation-gender-indicator"></span><span class="tlid-translation-gender-indicator translation-gender-indicator"></span><span class="tlid-translation-gender-indicator translation-gender-indicator"></span>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 گروه هایگروه‌های مختلفی تقسیم بندی میتقسیم‌بندی شوندمی‌شوند.
 
=== فولادهای زنگ نزن رسوب سخت شونده ===
فولادهای زنگ نزن رسوب سخت شونده مقاومت به خوردگی در حدود فولادهای آستنیتی دارند، اما می توانمی‌توان آنها را توسط فرایند سخت‌کاری رسوبی (که سخت‌کاری سنی یا سخت‌کاری ذره ای نیز نامیده می شودمی‌شود) سخت‌کاری کرد. معروف ترینمعروف‌ترین گرید آن 4PH-17۱۷ است که تقریباً 17۱۷ درصد کروم و 4۴ درصد نیکل دارد.
 
{{سخ}}<span class="tlid-translation-gender-indicator translation-gender-indicator"></span><span class="tlid-translation-gender-indicator translation-gender-indicator"></span>
== کاربرد فولادهای زنگ‌نزن ==
 
== کاربرد فولادهای زنگ‌نزن ==
=== فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی ===
اصلی تریناصلی‌ترین کاربرد آنها در مخازن ذخیره مواد غذایی و بهداشتی و بیمارستانی می‌باشد. هم‌چنین این دسته از فولادهای زنگ‌نزن متریال استاندارد در ساخت تجهیزات شیمیایی و قاشق و چنگال و لوازم آشپزخانه می‌باشد.<ref name=":0" />
 
=== فولادهای زنگ‌نزن آهنی(Ferritic) ===
فولادهای ۱۱٪ کروم در ساخت اگزوز خودروها استفاده می‌شود. گریدهای ۱۷٪ کروم آن برای ساخت تجهیزات خانگی کاربرد دارد. گریدهای ۲۹٪ کروم آن مقاومت بسیار بالایی به خوردگی دارد و در آب‌های شور دریا کاربرد دارد.<ref name=":0" />
 
=== فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی ===
مانند بسیاری از فولادهای ساده کربنی این فولادها در حالت [[کوئنچ کردن|کوئنچ شده]] و [[برگشت دادن|برگشت داده شده]] -که سختی مناسبی دارند- استفاده می‌شوند. بستگی به گرید مورد استفاده از این دسته فولادها برای ساخت تجهیزات آشپزخانه و لوازم جراحی استفاده می‌شود.<ref name=":0" />
 
=== فولاد زنگ‌نزن دوپلکس ===
معروف ترینمعروف‌ترین گرید آن ۱.۴۴۶۲۱٫۴۴۶۲ یا AISI 318LN با ترکیب شیمیایی ۰.۰۲٪کربن۰٫۰۲٪کربن - ۲۲٪کروم - ۵.۵٪نیکل۵٫۵٪نیکل - ۳٪مولیبدن، می باشدمی‌باشد که اصلی‌ترین کاربرد آن در ساخت تجهیزات کارخانجات کاغذ و شیمیایی و تجهیزات روی آب دریا است.<ref name=":0" /><span class="tlid-translation-gender-indicator translation-gender-indicator"></span><span class="tlid-translation-gender-indicator translation-gender-indicator"></span>
 
== فولاد زنگ‌نزن حساس‌شده ==
فولاد زنگ‌نزن حساس‌شده، فولاد زنگ نزنی است که با فرایند گرمایی اتم‌های کروم آن از حلالیت خارج و به صورت کاربید و زیگما در مرز بین دانه هادانه‌ها (Grain Boundary) رسوب کرده‌اند.
 
چنانچه این فولاد در [[آب دریا]] باشد، [[خوردگی بین دانه‌ای]] در آن رخ می‌دهد.
خط ۱۲۳:
== انواع پرداخت سطح ==
[[پرونده:316L Stainless Steel Unpolished.jpg|بندانگشتی|سطح فولاد زنگ نزن پرداخت نشده، پرداخت نورد]]
برای رسیدن به حد پرداخت استاندارد نورد به طوربه‌طور مستقیم می توانمی‌توان از غلتک هاغلتک‌ها و ساینده هایساینده‌های مکانیکی استفاده کرد. در ابتدا فولاد برای رسیدن به ضخامت مورد نظر از داخل نورد عبور می کندمی‌کند و سپس فرایند [[بازپخت کامل|بازپخت]] برای رسیدن به خواص مکانیکی مطلوب انجام می شودمی‌شود. اکسیداسیونی که روی سطح تشکیل می شودمی‌شود (رسوب نورد) با [[اسیدشویی]] حذف می شودمی‌شود و یک [[رویینگی|لایه غیرفعال]] بر روی سطح ایجاد می شودمی‌شود. سپس می توانمی‌توان پرداخت نهایی را برای رسیدن به زیبایی مورد نظر اعمال کرد:
 
شماره 0۰: نورد گرم، بازپخت شده، ورق هایورق‌های ضخیم
 
شماره 1۱: نورد گرم، بازپخت شده و غیرفعال سازی شده
 
شماره 2D: نورد سرد، بازپخت شده، اسیدشویی و غیرفعال شده
 
شماره 2B: همانگونه که در بالا آمده است،آمده‌است، به علاوه عبور از داخل غلتک هایغلتک‌های بسیار صیغلی
 
شماره 2BA: بازپخت روشن (BA یا 2R) همانگونه که در بالا ذکر شد، به علاوه تحت شرایط هوای آزاد بدون اکسیژن بازپخت روشن می شودمی‌شود
 
شماره 3۳: از ساینده هایساینده‌های درشت به صورت مکانیکی استفاده می شودمی‌شود
 
شماره 4۴: پرداخت به وسیله برس
 
شماره 5۵: پرداخت ساتنی (رسیدن به کیفیت سطح براقی مانند ساتن که به وسیله سمباده و ساینده متوسط بدست می آید.می‌آید)
 
شماره 6۶: پرداخت مات (برس کشی اما صاف ترصاف‌تر از شماره 4۴)
 
شماره 7۷: پرداخت منعکس کننده
 
شماره 8۸: پرداخت آینه ای
 
شماره 9۹: پرداخت با Bead Blast (پرتاب دانه هایدانه‌های ریز شیشه ای صاف با فشار بالا به سطح)
 
شماره 10۱۰: پرداخت حرارت رنگی، ارائه طیف گسترده ایگسترده‌ای از سطوح الکتروپولیشی و گرم رنگی
 
== فولادزنگ نزن در دماهای بالا ==
از فولادهای زنگ نزن علاوه بر کاربردهای مقاوم در برابر خوردگی رطوبتی، در محیط هایمحیط‌های دما بالا که فولادهای کربنی و کم آلیاژ مقاومت به خوردگی یا استحکام مناسب ندارند نیز استفاده می شودمی‌شود.
 
در کاربردهای دمابالا معمولاً عوامل زیر مدنظر است:
* استحکام خزشی بالا (و/یا چقرمگی)
* مقاومت مناسب در برابر اکسایش و همچنین خوردگی ناشی از دمای بالا
* ریزساختار پایدار
خط ۱۶۱:
 
=== نقش عناصر آلیازی مختلف ===
کروم: نقش کروم بیشتر در دماهای بالای 500۵۰۰ درجه سلسیوس مشخص می شودمی‌شود. این عنصر باعث شکل گرفتن یک لایه اکسید غنی از کروم مقاوم بر روی سطح می شودمی‌شود که از رسیدن بیشتر اکسیژن به لایه هایلایه‌های زیرین و در نتیجه زنگ زدگی جلوگیری می کندمی‌کند.
 
سیلیکون و آلومینیوم: نقش سیلیکون و آلومینیوم مشابه نقش کروم است. اگر این عناصر به اندازه کافی در سطح موجود باشند می توانندمی‌توانند باعث شکل گرفتن لایه هایلایه‌های SiO<sub>2</sub> و Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> در سطح شوند. برای شکل گرفتن بیشتر این لایه هالایه‌ها مقدار کمی از عناصر فلزی کم‌یاب کره زمین مانند [[سریم]] یا [[لانتان]]وم می تواندمی‌تواند بسیار کمک کننده باشد.
 
نیکل: نیکل باعث افزایش چقرمگی، استحکام دمابالا و افزایش مقاومت در مقابل کربوریزه شدن و نیتریده شدن می شودمی‌شود.
 
نیتروژن و کربن: باعث افزایش استحکام خزش می شوندمی‌شوند.
 
مولیبدن: باعث افزایش استحکام ترکیدگی ناشی از خزش می شودمی‌شود.
 
تیتانیوم: درصد کمی تیتانیوم، در حدود 0.3۰٫۳ تا 0.7۰٫۷ درصد، می تواندمی‌تواند در فولادهای آستنیتی باعث افزایش استحکام شود. در مورد نیوبیوم نیز این مورد صادق است.
 
برون: برون در غلظت هایغلظت‌های بسیار پایین، در حدود 0.002۰٫۰۰۲ درصد باعث افزایش استحکام ترکیدگی ناشی از خزش می شودمی‌شود.
 
=== نقش میکروساختار<ref>{{یادکرد کتاب|نشانی=https://www.worldcat.org/oclc/931403566|عنوان=Stainless steels at high temperatures|نام خانوادگی=Alenka|نام=Kosmač,|تاریخ=2012|ناشر=Euro Inox|شابک=9782879970646|مکان=Brussels|oclc=931403566}}</ref> ===
نقش ریزساختار به اندازه ترکیب شیمیایی برای مقاومت در دماهای بالا چندان مهم نیست اما انتخاب صحیح آن نیز بی تاثیرتأثیر نیست.
 
''فولادهای فریتی:'' برای اکثر فولادهای فریتی ماکزیمم دمای کاری ثابت 250۲۵۰ درجه سلسیوس است چرا که این فولادها در
[[پرونده:Allis Chalmers inserting steam turbine blades.jpg|بندانگشتی|روتور توربین هایتوربین‌های بخار از فولادهای زنگ نزن مارتنزیتیک که مناسب برای دماهای بالا است ساخته می شودمی‌شود.]]
دمای 475۴۷۵ درجه سلسیوس دچار تردی می شوندمی‌شوند. این نکته در مورد فولادهای زنگ نزن کروم پایین 10.5۱۰٫۵ تا 12.5۱۲٫۵ درصد چندان مهم نیست و دما می تواندمی‌تواند بعضی اوقات به 575۵۷۵ درجه سلسیوس نیز برسد. فولادهای زنگ نزن با درصد آلیاژ بالا با درصد کروم 23۲۳ تا 27۲۷ درصد، در دماهای بالا مقاومت به خوردگی فوق العادهفوق‌العاده ای از خود نشان می دهندمی‌دهند.
 
''فولادهای مارتنزیتی:'' در استاندارد EN 10088-1 و EN 10302 فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی در رده فولادهای مقاوم به خزش قرار گرفته اندگرفته‌اند. با این حال به دلیل اینکه سطح کروم آنها خیلی بالا نیست (حداکثر 12.5%۱۲٫۵٪) این فولادها جرو فولادهای مقاوم به گرما نیستند و فقط در جاهایی استفاده می شوندمی‌شوند که نیاز به استحکام نهایی بالا، استحکام خزش و خستگی بالا، به علاوه مقاومت مناسب در برابر خوردگی مد نظر باشد و ماکزیمم دما 650۶۵۰ درجه ساسیوس باشد از انهاآنها استفاده می شودمی‌شود. از فولادهای مارتنزیتی کم کربن و کربن-متوسط عموماً در توربین هایتوربین‌های بخار، موتورهای جت و توربین هایتوربین‌های گاز استفاده می شودمی‌شود.
 
''فولادهای آستنیتی:'' این فولادها در کنار آلیاژهای پایه-نیکل بهترین ترکیب مقاومت به خوردگی دما-بالا و استحکام مکانیکی دما-بالا را ارائه می دهندمی‌دهند. در کاربردهای دما بالا، فولادهای زنگ نزن آستنیتی دما-بالا اصلی تریناصلی‌ترین انتخاب هستند.
 
''فولادهای دوپلکس:'' استحکام تسلیم آنها در محدوده 550۵۵۰ تا 690۶۹۰ مگاپاسکال در حالت بازپخت شده استشده‌است که به طوربه‌طور چشمگیری بیشتر از فولادهای فریتی و آستنیتی است. با این حال استفاده از این فولادها در دماهای بالا به دلیل تردی و افت شدید استحکام مکانیکی پبشنهاد نمی‌شود. ماکزیمم دمای کاری آنها معمولاً 300۳۰۰ درجه سلسیوس است.
 
''فولادهای پیرسخت شده:'' این فولادها آلیاژهای کروم-نیکل هستند که در حالت سخت شده برای دماهای بالای ۴۲۵ درجه سلسیوس به دلیل افت شدید استحکام توصیه نمی‌شوند.
 
=== خواص مکانیکی در دمای بالا ===
استحکام مواد در دماهای بالا مانند استحکام آنها در دمای اتاق آزمایش نمی‌شود. در دماهای بالا مهمترین خواص مکانیی خزش و استحکام ترکیدگی (شکست یا پارگی ناگهانی) است. در دماهای معمولی و اتاق اگر یک قطعه زیر تنش تسلیم تحت کشش قرار بگیرد می تواندمی‌تواند تا بینهایت بدون تغییر باقی بماند اما در دماهای بالا این قطعه شروع به کش آمدن بدون وقفه می کندمی‌کند تا زمانی که از هم گسسته شود. سرعتی که فلز کش می آیدمی‌آید را نرخ خزش می نامندمی‌نامند. استحکام مکانیکی مواد در دماهای بالا را بر اساس خزش می سنجندمی‌سنجند یعنی توان ماده به مقاومت در برابر تغییر شکل در طول زمان در یک دمای بالا.
 
== جستارهای وابسته ==
خط ۱۹۹:
 
== منابع ==
{{پانویس}}
 
[[رده:اختراع‌های انگلیسی]]
[[رده:فولاد ضد زنگضدزنگ]]
[[رده:مصالح ساختمانی]]
[[رده:معرفی‌شده‌های ۱۹۱۶ (میلادی)]]