فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل (Stainless Steel) گروهی از آلیاژها می باشند که به دلیل خواص منحصربفردشان، در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. برای تولید این فولاد از میزان بالایی کروم (حداقل 12%) استفاده می شود. به دلیل خواص موثر کروم و مقاومت بالای آن در برابر زنگ زدگی، میزان مصرف آن در این نوع آلیاژ نباید از 12% کمتر باشد؛ زیرا کروم باعث تقویت فولاد و افزایش استحکام آن در برابر عوامل زنگ زدگی و خوردگی می شود.
فولاد ضد زنگ در صنایع نظامی و صنعت ساختمان بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فلز به دلیل داشتن خواص فیزیکی و شیمیایی خاص، در این صنایع بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. همانطور که گفته شد، فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت بالای خود در برابر زنگ زدگی، خوردگی، فشار و حرارت، در ساخت قطعاتی که در شرایط دشوار مورد استفاده قرار می‌گیرند، بسیار مفید است.
در ضمن این فلز در برابر اکسیداسیون، مقاومت زیادی داشته و این ویژگی آن را برای استفاده در شرایط آب و هوایی سخت و نامساعد مناسب می کند. به جز کروم، از آلیاژهای دیگری نیز برای تولید این نوع فولاد مصرف می شود که می توان به نیکل (افزایش انعطاف و شکل گیری فولاد ضد زنگ)، ازت و مولبیدن اشاره کرد.
همچنین می توانید برای آشنا شدن بیشتر با کاربرد فولاد در صنایع مختلف، مقاله آن را از سایت صدرا پروفیل کاوه مطالعه کنید.
کاربرد فولاد ضد زنگ در صنایع نظامی
فولاد ضد زنگ از مهم ترین فلزاتی است که در صنایع نظامی و دفاعی مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله کاربرد های این نوع فولاد در این صنعت می توان به ساخت تجهیزات نظامی و دفاعی، انواع سلاح ها، سیستم های رادار، دستگاه های ارتباطی، و سامانه های پدافند هوایی اشاره کرد. همچنین این فلز در ساخت قطعات موتور های هواپیما و هلیکوپتر، تجهیزات پزشکی، سیستم های تهویه و دستگاه های اندازه گیری نیز کاربرد دارد.
آلیاژ هایی مثل استیل 304 و 316 در ساخت کابین خودرو های نظامی، زره ها و کمک فنرها، سیستم های کنترل آتش موشک و تانک مورد استفاده قرار می گیرند. بعضی مدل های تپانچه نیز کاملا از فولاد ضدزنگ ساخته شده اند تا قطعات این سلاح ها، از زنگ زدگی، ساییدگی و خراشیدگی در امان باشند. استفاده از فولاد ضد زنگ در این سلاح ها علاوه بر داشتن ظاهر زیبا، سلاحی بی نقص را تولید می کند.
همین آلیاژ را برای ساخت شمشیر و نیزه های جنگی نیز به کار می برند. فولاد به کار رفته در ساخت این سلاح ها غلظت بالاتری از کربن نسبت به فولاد ضد زنگ سنتی دارند، بنابراین سلاح های تولید شده بسیار خطرناک و برنده‌تر می باشند.
به طور کلی استفاده از فولاد ضد زنگ در صنایع نظامی و دفاعی به خاطر مقاومت بالای آن در برابر خوردگی و زنگ زدگی، بهبود عمر مفید تجهیزات را فراهم کرده و هزینه های تعمیرات و نگهداری از آن ها را کاهش می دهد.
فولاد زرهی
بخش مهمی از کاربرد فولاد در صنایع نظامی است. گروه خاصی از فولاد که با نام فولاد زرهی یا حفاظ بالستیک (Armour Steel) شناخته می شود، برای استفاده در این صنعت به کار می رود. این نوع از فولاد ها می بایست ترکیب قابل قبولی از سختی و در عین حال انعطاف پذیری را داشته و بتوانند شرایط سخت کاری را بدون شکستن تحمل کنند.
فولاد های مختلفی وجود دارند که کاربرد های زرهی دارند، نظیر فولاد های ضد زنگ یا استنلس استیل، فولادهای منگنزی، فولاد هادفیلد و … اما بیشترین استفاده در این حوزه از فولاد های مارتنزیتی سخت شده می باشد. ترکیبات شیمیایی اصلی در این نوع از فولاد آهن و کربن است. در کنار این دو عنصر اصلی درصدی از عناصر دیگر مانند کروم، نیکل، مولیبدن در ساختار این گروه از فولاد ها به کار می رود ضمن آنکه فرایند های عملیات حرارتی تخصصی نیز بر روی آن ها به اجرا در می آید.
فرایند های عملیاتی فولاد زرهی
این فرایند ها شامل سخت شدن (Hardening) می باشد که در آن فولاد تا دمای 700 تا 900 درجه سانتیگراد حرارت داده می شود و ساختار کریستالی آن از یک ساختار فریتی، به یک ساختار آستنیتی تغییر شکل می دهد.
هنگامی که فولاد وارد فاز آستنیتی شد، به وسیله عملیات کوئنچینگ سریعا تا دمای اتاق سرد می شود. سرد شدن سریع باعث تشکیل کریستال های مکعبی فریتی شود. کریستال های فریتی از استحکام بسیار بالایی برخوردار بوده و با عنوان مارتنزیت شناخته می شوند. به همین دلیل است که به این نوع از فولاد زرهی، فولاد زرهی مارتنزیتی گفته می شود.
فرایند عملیاتی حرارتی دیگری برای افزایش انعطاف پذیری فولاد، شکل پذیری در حالت سرد و کاهش حساسیت به ترک خوردگی نیز روی فولاد انجام می شود و تمپرینگ نام دارد. البته در طول دو دهه گذشته، با پیشرفت تکنولوژی امکان ساخت فولاد هایی با ناخالصی های کمتر ممکن شده است و همین مساله نیاز به انجام عملیات تمپرینگ برای بهبود خواص مکانیکی فولاد را کم کرده است. به طول کلی فولادهای زرهی به وسیله سختی و در اکثر موارد در مقیاس برینل معرفی می شوند.
فولاد ضد انفجار
سختی فولاد های محافظ در برابر انفجار در حدود 370 تا 460 برینل قرار دارد. این نوع فولاد به طور خاص برای محافظت در برابر ضربه های بسیار زیاد ناشی از انفجار مین، بمب دست ساز و نارنجک طراحی و ساخته می شوند. امروزه بیشتر فولاد های ضد انفجار با سختی 440 برینل تولید می شوند.
از فولاد محافظ انفجار اغلب برای کف و بدنه خودرو های زرهی استفاده می شود. برای بالاتر بردن سطح حفاظت و یکپارچگی وسیله نقلیه، کف یا بدنه در این خودروها به صورت یک صفحه ی عریض ساخته می شوند. این صفحات در دستگاه پرس بسیار بزرگ خم شده و در برخی موارد طولی بیشتر از 6 متر دارند. رایج ترین فرم این نوع خودروها V شکل است که اجازه می دهد کف خودرو نیروهای ناشی از انفجار را منحرف کند.
کاربرد فولاد ضد زنگ در صنایع ساختمانی
استفاده از استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ، در ساخت سازه های بلندی مثل پل، برج و ساختمان های بلند می باشد. به دلیل مقاومت بالای آن ها در برابر خوردگی و زنگ زدگی، عمر مفید سازه را اغزایش داده و هزینه های تعمیرات و نگهداری را نیز کاهش می دهند. همچنین، فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت بالا در برابر آتش، در ساخت سازه هایی که باید در برابر آتش مقاومت کنند، مانند سیستم های حفاظتی و آتش نشانی، مورد استفاده قرار می گیرند.
فولاد ضدزنگ برای ساخت قطعاتی که در محیط های خاص مانند پوشش سیستم های تهویه، تجهیزات پالایشگاهی و صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند، مناسب است. همچنین، در ساخت قطعاتی که باید در برابر اثرات جوی و شرایط آب و هوایی سخت مقاومت کنند (درب و پنجره) نیز از این نوع فولاد استفاده می شود.
استفاده از این آلیاژ در صنعت ساختمان سازی هم جنبه کاربردی و هم جنبه زیبایی دارد. امروزه فولاد ضد زنگ را به دلیل دوام بالای آن در نمای ساختمان ها نیز به کار می برند. استفاده از پانل های فلزی از جنس فولاد ضدزنگ در نمای ساختمان ها باعث می شود که نما از نظر ظاهری تا مدت های طولانی تغییری نکند.
فولاد ضد زنگ به دلیل خاصیت خود ترمیمی، از مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی برخوردار است. هنگامی که فلز خراشیده می شود یا شروع به سایش می کند، یک لایه نازک از اکسید کروم روی فولاد را می گیرد تا از لایه های پایینی محافظت کرده و سطح استیل را دوباره جلا داده، صاف و براق کند.
از این آلیاژ در تزئینات خانگی نیز استفاده می شود چون خاصیت انعطاف پذیری آن در حین تولید سبب می شود تا بتوان آن را به راحتی در شکل های مختلف عرضه کرد. از جمله کاربرد های فولاد ضدزنگ در تزئینات ساختمانی می توان به این موارد اشاره کرد: دستگیره درب ها، نرده پله ها، دیوار آسانسورها و …
ویژگی های فولاد ضد زنگ
محتوای کروم به کار رفته در فولاد ضد زنگ باید حدود 12 الی 20% باشد. علاوه بر کروم، این نوع فولاد حاوی مقادیری مانند کربن، سیلسیم و منگنز، نیکل و مولیبدن می باشد که باعث مقاومت بسیار بالا، شکل پذیری خوب و افزایش مقاومت در برابر خوردگی به فولاد ضد زنگ اضافه می شود. از ویژگی های دیگر این نوع فولاد می توان به موارد زیر اشاره کرد:
قابل بازیافت بودن
بازیافت فلزات به عنوان یک فرصت تجاری سودآور می باشد؛ چرا که فولاد یک کالای جهانی بوده و تقاضا زیادی برای آن وجود دارد. بسیاری از فلزات می توانند به طور مکرر بدون تغییر کردن خواص شان بازیافت شوند. فولاد ضد زنگ نیز 100٪ قابل بازیافت شدن است. امروزه تقاضا برای فولاد ضد زنگ در حال افزایش بوده و بخاطر قابل بازیافت بودن، طرفداران زیادی در سراسر دنیا دارد.
با دوام بودن
به دلیل خواص مکانیکی بسیار عالی، کاربرد های فولاد ضد زنگ را می‌توان در صنایع مختلف دید زیرا در صورت استفاده از این فولاد، هزینه های تعمیر و نگهداری پایین تر بوده و عمر فولاد مصرف شده نیز طولانی تر می شود.
دوستدار محیط زیست بودن
فولاد ضد زنگ به راحتی تمیز می شود و مانع تجمع باکتری ها می شود. به همین دلیل از آن به طور گسترده، در صنعت مواد غذایی و دارویی استفاده می شود. همان طور که گفته شد فولاد ضد زنگ، 100٪ قابل بازیافت است. در واقع می توان گفت که دوستدار محیط زیست بوده و در محیط باقی نمانده و تجزیه می شود. بنابراین می توان نتیجه گرفت که هیچ خطری برای انسان و حیوانات نخواهد داشت.
به صرفه بودن از نظر اقتصادی
فولاد ضدزنگ نه تنها یک انتخاب مناسب برای محیط زیست است، بلکه از نظر اقتصادی نیز کاملا مقرون به صرفه می باشد. اگر گرید صحیح فولاد ضد زنگ انتخاب شود، می تواند تا زمان دوام پروژه ادامه یابد و در طول عمر خود، باعث صرفه جویی در هزینه های نگهداری و بازرسی می شود. این نوع فولاد، به دلیل خواص ماندگاری بالا، در بدترین شرایط می تواند شکل اصلی خود را حفظ کند.
انواع فولاد ضد زنگ
به طور کلی فولاد ضد زنگ، انواع مختلفی دارد که عبارتند از:
- فولادهای ضد زنگ آستنیتی (سری 200 و 300)
- فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (سری 400 و 500)
- فولادهای ضد زنگ Ferritic (سری 400)
- فولاد ضد زنگ داپلکس (Duplex stainless steel)
- فولاد ضد زنگ رسوب سختی (Precipitation-Hardening or PH)
مزایای استفاده از فولاد ضد زنگ
- مقاوم در برابر خوردگی
- قابلیت جوشکاری
- بهداشتی بودن
- مقاوم در برابر دمای بالا
- مقاوم در برابر کشش و سایش
- رسانایی الکتریکی بالا
- ماندگاری بالا و عدم نیاز به تعمیر
متداول ترین کاربرد های فولاد ضد زنگ
به طور کلی، از فولاد ضد زنگ در ساختمان سازی، صنایع نظامی و دفاعی و در صنایع مختلف استفاده می شود که از کاربرد های فولاد ضد زنگ، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- صنعت خودرو
- معماری و ساخت‌وساز
- صنعت کشتی‌سازی
- استفاده در کارخانه شیمیایی
- ساخت لوازم خانگی
- صنعت مواد غذایی
- داروسازی
