استیل

هنگامی که برای خرید ورق استیل می روید، احتمالاً با سه گزینه اصلی مواجه می شوید. آن گزینه ها عبارتند از ورق استیل های ۱۰-۱۸ و ۸-۱۸ و ۰-۱۸. چه تفاوت هایی میان این سه نوع ورق استیل وجود دارد و بهترین آنها کدام است؟

تفاوت کلیدی و عمده میان این سه ورق استیل درصد کروم و نیکل در آنهاست. ورق استیل ۱۰-۱۸ یعنی حاوی ۱۸ درصد کروم و ۱۰ درصد نیکل است. ورق استیل ۸-۱۸ یعنی دارای ۱۸ درصد کروم و ۸ درصد نیکل است. ورق استیل 0-18 ورق استیلی است که حاوی ۱۸ درصد کروم و صفر درصد نیکل می باشد.

این ها تفاوت هایی هستند که خواص و ویژگی های این 3 نوع استیل را معین می سازند. به عنوان نمونه، نیکل تاثیر مستقیم بر استحکام و مقاومت خوردگی استیل دارد.

در این مقاله بحث و توجه ما بر گرید ۱۰-۱۸ در مقابل ۸-۱۸ متمرکز خواهد بود.

همانگونه که قبلاً ذکر کردیم، ۱۸ و ۱۰ بیانگر درصد کروم و نیکل اضافه شده به ورق استیل می باشد. به این فلز 0.1 درصد کربن اضافه شده است تا آن را سخت تر کند. مقدار کربن در این استیل پایین است، زیرا این متریال به راحتی خورده شده و زنگ می‌زند. خصوصیت رایج و معمول این استیل در آشپزخانه است. اغلب وسایل پخت و پز و ظروف و لوازم، از این نوع ورق استیل ساخته شده اند.

ورق استیل ۱۰-۱۸ سه ویژگی متفاوت دارد که آن را از انواع دیگر ورق استیل متمایز می سازد.

اولاً: استیل به آسانی قالب گیری می شود و می تواند با حداقل مقاومت به اشکال مختلف، توسط قالب گیری در آید. این مطلب تاثیری بر قیمت وسایل و ظروف آشپزخانه خواهد داشت. از آنجا که فرآیند تولید و ساخت این گونه لوازم آشپزخانه، با این استیل، پیچیده و سخت نمی باشد، بنابراین این وسایل به نسبت ارزان تر تمام خواهند شد.

‏ثانیاً: ورق استیل ۱۰-۱۸ از مقاومت خوردگی بالایی برخوردار است و می‌تواند برای نگهداری مایعات اسیدی و مواد شیمیایی دیگر مورد استفاده واقع شود، بدون هیچگونه اثری از خوردگی. این ویژگی در رابطه با محصولات غذایی مختلف امری اساسی و مهم است زیرا این محصولات میل ترکیبی با مواد شیمیایی ای دارند که این مواد انواع دیگر فلزات را به راحتی می خورند.

سومین مشخصه این نوع ورق استیل عبارت است از قرابت زیاد با حرارت. آلیاژ ۱۰-۱۸ می تواند دماهای فوق العاده زیاد را تحمل کند بدون اینکه دستخوش هیچ گونه آسیبی از منظر فیزیکی و ساختاری شود.

این ورق استیل همچنین دارای مقدار نیتروژن بالایی است. این ویژگی آن را برای استفاده در محیط های دریایی ایده آل می سازد، به طوریکه در شرایط شوری و محیط های نمکی مقاوم می باشد. همچنین در برابر مواد شیمیایی سوزاننده و تند مقاوم است. این گونه مواد شیمیایی از جمله سودا، عموماً برای پخت و پز مورد استفاده قرار می گیرند. این حقیقت که این آلیاژ به آسانی با مواد شیمیایی واکنش نشان نمی دهد، بدین معنا است که مواد غذایی طعم اصلی و واقعی شان را از دست نمی دهند.

معضل اصلی در رابطه با ورق استیل ۱۰-۱۸ قیمت آن است. این نوع ورق استیل نسبت به ورق استیل ۸-۱۸ قدری گران تر می باشد.

ورق استیل ۱۰-۱۸ از ورق استیل ۸-۱۸ در ارتباط با خوردگی مقاوم تر است. این بدان معناست که این آلیاژ در محیط های خشن و تند مختلف به راحتی می‌تواند پایدار و سالم بماند. مع ذلک در محیطی با سطح کلرید زیاد، پدیده خوردگی شیاری بر روی آن می تواند رخ دهد. از سوی دیگر در مواجهه با دمای بیش از ۶۰ درجه سانتیگراد، خوردگی تنشی در آن می تواند حادث شود.

این ورق استیل در مقابل حرارت و اکسید شدن مقاومت عالی دارد. تا دمای 870 درجه سانتیگراد می تواند کار کند و به طور مداوم تا دمای ۹۲۵ درجه سانتی‌گراد می توان آن را مورد استفاده قرار داد.

کاربردهای ورق استیل ۱۰-۱۸

• تجهیزات و وسایل و ظروف آشپزخانه
• پوشش چرخ ها
• مخازن انبارش
• قالبگیری ها و تزئینات در خودروها
• محفظه های الکتریکی

فولادی آلیاژی است که حاوی ۱۸ درصد کروم و ۸ درصد نیکل می باشد. همانند انواع دیگر استیل نقش اصلی نیکل در آن، عبارت است از بهبود و ارتقاء مقاومت خوردگی استیل.

دوازده عنصر دیگر در این استیل در مقادیر بسیار جزئی وجود دارند.

ورق استیل ۸-۱۸ مقاومت حرارتی عالی دارد. آلیاژ مزبور می تواند در دماهای بین 870 تا 925 درجه سانتیگراد در برابر پدیده اکسیداسیون مقاومت نماید. با این وجود استفاده از این استیل به طور مداوم در دماهای بالا توصیه نمی شود. به این علت ممکن است آن در معرض برخی عناصر و عوامل خورنده قرار گیرد. شما می بایست برای کاربردهای در دمای بالا آلیاژ ۱۰-۱۸ را مد نظر قرار دهید.

برای تولید ورق استیل ۸-۱۸ لازم است وسایل خاصی اختیار کنید که مشخصاً مختص ورق استیل می باشند. سطوح کار می بایست قبل از شروع ساخت کاملاً تمیز شده باشند. این کار به جهت جلوگیری از هر گونه آلودگی است که ممکن است کیفیت استیل را پایین بیاورد.

شکی نیست که ورق استیل ۳۱۶ از نظر مقاومت خوردگی به خوبی عمل می‌کند. این آلیاژ در برابر عوامل خورنده یا زمانی که در یک محیط خورنده به کار برده می شود، می تواند پایدار و مقاوم باشد. در واقع این استیل برخی اوقات به لحاظ دارا بودن خاصیت مقاومت در برابر خوردگی اش، در زمره استیل های گرید دریایی قرار گرفته است. با این حال بدین معنا نیست که این فلز ۱۰۰ درصد بی عیب و نقص است. آب گرم دریا می تواند اثری ساینده بر سطح این استیل داشته باشد. خوردگی تنشی نیز می تواند بر روی سطح این فولاد در دمای بالای ۶۰ درجه سانتیگراد به وجود بیاید.

ورق استیل ۸-۱۸ به آسانی می شکند و به قطعات مختلف در می آید. همچنین در رابطه با قالب زنی یا منگنه کاری، کشش و پخ زنی به خوبی عمل می‌کند. عملیات سرکاری بر استحکام ورق استیل ۸-۱۸ می افزاید. عملیات گرم کاری نیز می‌تواند برای استیل ۸-۱۸ انجام شود. در عین حال این عملیات نباید در دمای زیر ۹۲۷ درجه سانتیگراد اجرا شود. بهترین محدوده دمایی توصیه شده برای این کار عبارت است از ۱۱۴۹ تا ۱۲۶۰ درجه سانتیگراد.

کاربرد های ورق استیل 8-18

• قطعات دریایی (صنایع دریایی)
• محفظه های بیرونی
• دستگاه های داروسازی
• دستگاه‌ها و تجهیزات مواد و کارخانه های شیمیایی

خلاصه بحث مقایسه ورق استیل ۱۰-۱۸ با ورق استیل ۸-۱۸

ورق استیل 8-18	ورق استیل 10-18
18 درصد کروم و 8 درصد نیکل	18 درصد کروم، 10 درصد نیکل و 2 درصد مولیبدن
مزایا
مقاوم به خوردگی	استحکام بالاتر نسبت به آلیاژ 8-18
دارای حساسیت گرمایی کمتر از آلیاژ 302	مقاومت بالا در برابر خوردگی
دارای استحکام بیشتر نسبت به اغلب استیل های متوسط	مقاوم در برابر نمک و آب (محیط دریا)
	مقاوم به مواد شیمیایی سوزاننده و تند
	مناسب در برابر خوردگی حفره ای
معایب
نیازمند به ابزار مخصوص جهت ماشینکاری است	آسیب پذیر در برابر خوردگی های ناشی از آب دریا
در مقابل آب آسیب پذیر است	نیازمند به ابزار مخصوص جهت ماشینکاری

 

به موجب کاربردهای گسترده و متنوع استنلس استیل در زمان کنونی، تعجبی ندارد که خدمات پرداخت و پولیش بسیاری نیز وجود داشته باشد. این خدمات متضمن کیفیت اند بر حسب انعکاس، دوام و طول عمر و کیفیت کاربرد آن. این نوشتار، راهنمایی است در خصوص مراحل پایانی یا پرداخت کاری استنلس استیل که به طور دقیق، جزئیات مراحل عملیات پایانی را از مرحله ۱ تا مرحله آنیل روشن و مرحله نورد برگشتی بیان می‌دارد.

در پرداخت کاری های شماره 1 به منظور دستیابی به تأثیر مطلوب، نیاز به عملیات نورد گرم داریم. در این مرحله، پرداخت کاری خیلی مختصر مورد نیاز است تا حدی که ناصاف ترین و بهترین حالت ممکن از نظر پرداخت به دست آید. استنلس استیل قبل از انجام فرآیند نورد می بایست از طریق اجرای فرآیند گرم کاری، حرارت داده شود. این عمل به نام آنیلینگ معروف است و منظور ایجاد یکنواختی در ریزساختار ورق استیل انجام می شود و سبب می گردد استنلس استیل الزام های خواص مکانیکی را دارا شود. انجام فرآیند نورد گرم و آنیلینگ نتیجه‌اش می‌شود ظاهری تیره و رنگارنگ به نام "پوسته". اپراتورها بایست این پوسته را به کمک مواد و فرآیندهای شیمیایی موسوم به اسید شویی بردارند تا مقاومت خوردگی بالاتری در استنلس استیل پدید آورند. در این مرحله، نتیجه عبارت است از سطحی با ظاهر زبر و ناصاف، کدر و مات و واگرا. پرداختکاری شماره 1 به لحاظ خواص و ویژگی های نهایی اش در عملیات و کاربردهای ساخت معمول و رایج نیست. شما با ابزارهای دستی نمی توانید در مرحله پرداخت "پوسته زدایی" یا "پرداخت مضاعف" نمایید. با این وجود، از پرداخت کاری شماره 1 در هیتر‌های هوایی، محفظه‌های آنیلینگ، ضربه گیر یا تیغه های بویلرها، قطعات کوره‌ها، توربین های گازی، یا در موارد کاربرد دیگری که هیچگونه انعکاسی از استنلس استیل مورد نیاز و مد نظر نمی باشد، به طور معمول استفاده می شود.

پرداختکاری 2B یکی از معمولترین پرداخت های استنلس استیل است که امروز از آن استفاده می‌شود. این پرداخت با استفاده از نورد سرد انجام می‌پذیرد که در نهایت سطحی مات و غیره انعکاسی، صیقلی و نرم و به خوبی صاف به دست می آید. این پرداخت، سطح استنلس استیل را صاف و نرم و مات با بازتاب خاکستری می سازد، که این یعنی رویت و ظاهری کدر و غیر انعکاسی (مات) حاصل می گردد.

این نوع پرداخت استنلس استیل را برای استفاده در مواردی که مسائل زیبایی‌شناختی مطرح نیست و فقط اصل قضیه، یعنی استنلس استیل مات و تیره مورد نیاز است، بسیار مناسب می کند. در هر حال پرداخت شماره 2B اغلب کم هزینه ترین گزینه ممکن می باشد. در این صورت، ضخامت فلز بر اساس میزان پوسته ای که برداشته می شود، تعیین می گردد. جهت انجام یک پرداخت کاری شماره 2B استنلس استیل می بایست به وسیله یک غلطک نورد خاصی، نورد سرد شود. این نوع نورد، سطحی نرم و صاف با حفره های کمتر ایجاد می‌کند. پس از آن، سطح استنلس استیل در یک محلول اسیدی قرار گرفته و پوسته زدایی و نرم می شود. در نهایت جهت دستیابی به نرمی و صافی بیشتر، استنلس استیل از غلتک های پولیش عبور داده می‌شود. رایج ترین کاربردهای این نوع پرداخت عبارتند از: تجهیزات و دستگاه های دارویی و شیمیایی، رخت شور خانه ها، خشکشویی ها، یخچال ها و سردخانه ها و تاسیسات فاضلاب.

پرداخت شماره ۳ عبارت است از گزینه ماسه یا شن زنی ۱۲۰. این عمل از طریق ساینده ی ماسه زن ۱۲۰ دوار در یک جهت انجام می‌شود. این نوع پرداخت کاری به این نام ها هم شناخته می‌شوند: سنگ زنی، پیش نورد (تراش اولیه)، سنگ زنی زبر – که در فلز زبری ایجاد می‌کند- و پرداخت کاری اولیه. پرداخت کاری با پولیش متوسط و ملایم مطمئناً پوشش محافظ یک روی ورق استنلس استیل را برمی‌دارد. در زمینه استفاده از ساینده های اولیه شماره ۵۰ تا ۸۰ به منظور رسیدن به سایش نهایی با ساینده شماره ۱۲۰ لازم از پرداخت کاری شماره ۳ به وسیله غلطک ها و کویل های مخصوص و با تکنیک های مکانیکی و یا پولیشی و صیقل ریز و تدریجی انجام پذیرد. خطوط پولیش به دست آمده نشان دهنده یک الگوی دانه ای خطی است با چقرمگی متوسط کمتر از یا مساوی ۴۰ میکرو اینچ و این یعنی یک پرداخت با انعکاسی متوسط. برای ایجاد چنین الگویی (دانه ای کوتاه)، اپراتورها می بایست با استفاده از ضربه های کوتاه و به صورت حرکت بیضوی عملیات را انجام دهند. از پرداخت کاری شماره ۳ عموماً در تاسیسات و دستگاه‌ها و خدمات مربوط به تهیه غذا استفاده می‌شود. از جمله خدمات غذایی عبارتند از: دستگاه های دم کردن یا پخت، فرآوری مواد غذایی، تجهیزات آشپزخانه و غیره.

مانند پرداخت شماره ۳، پرداخت شماره ۴ نیز دارای خطوط پولیش موازی، یکنواخت، هم شکل و کوتاه می باشد. در پرداخت شماره ۴ معمولا نیاز دارید به همان پرداخت شماره ۳، منتها با ساینده هایی قدری ریزتر. این پرداخت نهایی می تواند در هر جایی بین ساینده شماره ۱۵۰ تا ساینده ۳۲۰ پایان یابد. به طور کلی هرچه شماره ساینده بالاتر می‌رود، خطوط پولیش ریزتر و پرداخت انعکاسی (جلای پرداخت) بیشتر می‌شود. پرداخت شماره ۴ نشان دهنده چقرمگی متوسط ۲۵ میکرواینچ یا کمتر است با داشتن سطحی بسیار انعکاسی و براق. همانند پرداختکاری شماره ۳، پرداخت ۴ نیز برای مصارف عمومی می‌باشد. کاربردها و مصارف موارد مصرف این نوع پرداخت نیز مانند کاربردهای پرداخت شماره ۳ گسترده می باشد از جمله در تجهیزات آشپزخانه ای و رستورانی، فرآوری غذا، دستگاه های لبنی، سطوح به کار رفته در بیمارستانها، تریلرهای تانکری مخصوص حمل در بزرگراه ها، تابلوهای کنترل و چشمه‌های آب (آبنماهای فواره های آبی).

پرداخت شماره ۷ با ایجاد سطحی بسیار براق و آیینه ای معین می گردد. برای رسیدن به این مرحله پولیشی انجام می‌شود با ساینده شماره ۳۲0 و آنقدر جلا داده می‌شود تا خطوط پولیشی دیگر قابل توجه و مشخص نباشد. فرآیند جلا تا ۱۰ دقیقه می‌تواند به طول بیانجامد. همچنین خطوط ساینده موجود در حداقل ممکن نگه داشته می‌شود. یک بیننده می تواند خطوط پولیش را از فاصله چند فوت دورتر ببیند. موارد کاربرد پرداخت شماره ۷ متنوع است، لیکن متداولترین آنها عبارت است از پوشش‌های ستون ها، زیورآلات و تزیینات و تابلوها و صفحه های دیواری (دیوارپوش ها).

پرداخت شماره ۸ نیز همانند پرداخت شماره ۷ توسط انعکاس فوق‌العاده و نمای آیینه ای اش تعریف و مشخص می‌شود. این نوع جلا بر اساس استانداردهای ASTM براق ترین استنلس استیل موجود را به دست می دهد. در این فرآیند عمل جلا دادن برای مدت ۵ تا ۱۰ دقیقه بیشتر ادامه می یابد به طوری که خطوط سایشی تقریباً محو و غیر قابل رویت شوند. در این فرآیند پولیش کنندگان یا اپراتورها با بیشتر کردن زمان پولیش، به سادگی به این هدف دست می‌یابند. زمان پرداخت تعیین کننده فاصله مورد نیاز برای خال زنی یا برداشتن نقاط معیوب و خطوط سایشی می باشد. زمان پولیش بیشتر (طولانی تر) یعنی استفاده از فواصل کمتر که در نهایت منجر می‌شود به ایجاد نمای آیینه ای تقریباً کامل و مطلوب. پرداخت شماره ۸ با ایجاد سطحی فوق‌العاده انعکاسی و آیینه ای، هرروز کاربرد و موارد مصرف زیاد تر و قابل توجهی پیدا می‌کند. از این پرداخت جهت صفحه های پرس، علائم و نشانه ها یا تابلوها، پنل های دیواری (دیوارپوش ها)، پوشش های روی ستون ها، آینه ها و رفلکتورها استفاده می شود. همچنین در بنای معروف دروازه ابر در شیکاگو-ایلینویز نیز از این استیل با پرداخت شماره ۸ استفاده شده است و همین طور در بنایی که در میان افراد محلی به نام The Bean معروف است، این جاذبه صدها بیننده را هر روز جذب می کند که از این بنا عکس می گیرند و تصویر یا انعکاس تصویرشان را در استنلس استیل و جلای شماره ۸ مشاهده می نمایند.

آخرین مبحث این راهنما در خصوص پرداخت کاری های استنلس استیل عبارتند از آنیل روشن (BA) (تابکاری براق) و نورد برگشتی (TR). پرداخت آنیل روشن معمولاً با پرداخت شماره ۸ اشتباه می‌شود، اما این دو با هم فرق دارند، زیرا پرداخت روشن فراهم نمی نمایند. در حالی که عملیات پایانی شماره ۷ و ۸ کیفیت آیینه مانند ایجاد می‌کنند، فرآیند آنیلینگ در BA پوسته ای بر روی سطح استنلس استیل ایجاد نمی‌کند. این فرآیند منجر می‌شود به یک سطح انعکاسی بدون هیچ گونه عملیات یا فرآیند اضافی ای. پرداخت نورد برگشتی (TR) برای ایجاد خواص و ویژگی های مکانیکی قوی انجام می‌شود. رول های استنلس استیل تا زمانی که یک پرداخت صاف و هموار حاصل شود، پولیش می شوند.

یکی از کاربردهای فولادهای زنگ نزن ( استنلس استیل ها ) بکارگیری در دمای بالاست. البته تمامی این فولادها در مقابل حرارت رفتار یکسانی و بسته به ساختار فازی و عناصر آلیاژی هر گرید ویژگی های متفاوتی در دمای بالا از خود نشان می دهد. در این بین ورق استیل نسوز 310 بیشترین تا دمای بالاتر از C ֯ 1000 مقاومت بسیار خوبی در برابر حرارت از خود نشان می دهد. در ادامه به بررسی رفتار فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فریتی در مقابل حرارت پرداخته می شود.

رفتار ورق استیل آستنیتی در برابر حرارت

در کاربردهایی که دما از C ֯ 550 فراتر می رود عمدتا از ورق استیل آستنیتی دما بالا استفاده می شود.

کاربردهای رایجی که در آن ها از گریدهای آستنیتی دما بالا استفاده می شود عبارتند از:

• تجهیزات و قطعاتی که در صنایع تولیدآهن­، فولادسازی و سایر صنایع متالورژی استفاده می شوند.
• صنایع مهندسی
• نیروگاه های تبدیل انرژی
• صنایع سیمان

استحکام خزشی در دماهای بالا معمولا مهمترین فاکتور ابعادی است. با انتخاب مواد درست می توانید طول عمر کاربرد مدنظر خود را افزایش داده و با استفاده از مواد با ضخامت کمتر در هزینه ها صرفه جویی کنید.

در بین استنلس استیل های آستنیتی سری 300، ورق استیل 309 و 310 تحت عنوان استیل نسوز شناخته می شوند. ورق استیل 310 تا دمایی بالاتر C ֯ 1000 نیز قابلیت کاربرد دارد. استفاده مداوم از ورق استیل 310 در محدوده دمایی C ֯ 800 – 550 بنابر رسوب زایی کاربیدها و وقوع خوردگی بین دانه ای توصیه نمی شود. این فولاد بیشترین میزان از نیکل و کروم را در ترکیب شیمیایی خود دارد به همین دلیل قیمت ورق استیل نسوز بالاترین قیمت را نیز در بین این فولادها دارد.

ورق استیل 304 و 316 در سرویس دهی متناوب تا دمای C ֯ 870 و در سرویس دهی های پیوسته تا C ֯ 925 مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. البته استفاده از این دو گرید به طور پیوسته و مداوم در محدوده C ֯ 860 – 425 به دلیل رسوب زایی کاربیدها و خوردگی بین دانه توصیه نمی شود. گریدهای کم کربن این دو فولاد یعنی ورق استیل L 316 و L 304 در مقابل این پدیده مقاومت بیشتری دارند.

ورق استیل 321 که در ساختار خود دارای تیتانیم به میزان پنج برابر مقدار کربن است. به همین دلیل بر خلاف گریدهای 304 و 316 با مشکل رسوب زایی کاربیدها و خوردگی بین دانه ای مواجه نیست. این فولاد در سرویس دهی های پیوسته تا دمای C ֯ 925 و در سرویس دهی های متناوب تا C ֯ 900 مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان داده و قابلیت کاربرد دارد.

رفتار ورق استیل فریتی در برابر حرارت

در استنلس استیل های فریتی، کروم اصلی ترین عنصر آلیاژی است. تاثیر مثبت آن بر مقاومت در برابر پوسته شدن (scalling) با افزودن سیلسیم و آلومینیوم تقویت می شود.

در بین فولادهای فریتی گریدهای 4713 و 4724 برای استفاده در بازه دمایی C ֯ 550 تا C ֯ 880 مناسب هستند. از آلیاژهای  4736، 4742 و 4762 (ورق استیل 446) که حاوی آلومینیوم هستند می توان تا دمای C ֯ 1150 استفاده کرد. این ویژگی، مقاومت عالی این گریدها در برابر حملات گازهای سولفور در محیط های کاهنده و فلزات مذاب را نشان می دهد.

فولادهای فریتی به دلیل ساختار فریتی­ که دارند استحکام کمتری در دماهای بالاتر از C ֯ 600، کمتر است اما در مقایسه با فولادهای زنگ نزن آستنیتی دما بالا در برابر شوک های حرارتی مقاوم ترند. با توجه به اینکه رسانانی گرمایی این فولادها در مقایسه با فولادهای آستنیتی بیشتر و انبساط حرارتی آنها کمتر است، شوک های حرارتی در مواد فریتی منجر به تنش های حرارتی کمتری می شود. به همین دلیل می توان از گریدهای فریتی در کاربردهایی که به تحمل دمایی بالاتری نیاز دارند استفاده کرد. از گریدهای فریتی دما بالا عمدتا در در اتمسفر حاوی گوگرد و/یا در بارهای با کشش کم استفاده می شود.

ورق استیل 430 (ورق استیل بگیر) معروفترین و پرکاربردترین رده آلیاژی در بین استنلس استیل های فریتی بوده که بیشترین میزان از فروش این فولادها را نیز به خود اختصاص داده است. این فولاد معمولا در سرویس دهی های پیوسته تا دمای C ֯ 815 و در سرویس دهی های متناوب تا دمای C ֯ 870 مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. البته باید خاطر نشان کرد استفاده طولانی مدت از ورق استیل 430 در محدوده دمایی C ֯ 600 – 400 منجر به تردی و شکنندگی می شود که می توان با انجام عملیات تا حدودی بر این مشکل غلبه کرد.

کاربردهای متداول استنلس استیل های فریتی دما بالا عبارتند از:

• تجهیزات صنایع شیمیایی، تولید برق و صنایع فلزی
• تکنولوژی کوره

خواص محصول نهایی

فولادهای آستنیتی دما بالا عمدتا برای مقاومت در برابر خوردگی دما بالا و اکسیداسیون بهینه شده­اند. با این حال خواص مکانیکی خوبی نیز دارند که بخشی از آن به علت ساختار آستنیتی و بخشی دیگر به علت عناصر آلیاژی موجود در ترکیب شیمیایی این فولادهاست.

اکثر خواص مکانیکی فولادهای زنگ نزن فریتی دما بالا در دمای اتاق مشابه استنلس استیل های آستنیتی است. اما هنگامی که در معرض دمای بالا قرار گیرند (600  ͦC<) ممکن است مقاومت خزشی آن­ها به یک چهارم مقاومت یک فولاد آستنیتی مقاوم در برابر حرارت در شرایط مشابه، کاهش یابد.

جوش­پذیری

جوشکاری استنلس استیل آستنیتی دما بالا

ساختارهای دما بالا به این علت که در معرض تغییرات دما هستند معمولا در معرض خستگی حرارتی قرار دارند. به همین دلیل طراحی اتصالات جوشکاری بدون شیار اهمیت بسیاری دارد. به علاوه، جوش ­ها باید در برابر اکسیداسیون مقاوم بوده و استحکام خزشی آنها مشابه مواد جوش ­شده باشد.

در مواد نازک هنگامی که نفوذ کامل میسر باشد می­توان از جوشکاری خودکار استفاده کرد. در صورتی که نفوذ کامل غیرممکن باشد از جوش­کاری گوشه اجتناب کنید زیرا در غیر اینصورت احتمال خستگی حرارتی وجود دارد. در طراحی های بهینه جوش کاری باید در قسمت های کم تنش تجهیزات انجام شود.

گریدهای آستنیتی 4984 (ورق استیلH304)، 4878 (ورق استیلH321) وMA^TM  153

جوش­پذیری گریدهای 4948 (ورق استیل H 304)، 4878 (ورق استیل H 321) و 153 MA^TM به علت انجماد فریتی منطقه جوش، مشابه گروه­ Cr-Ni است. هنگام جوشکاری MAG با فیلر 21 10 N ممکن است برای جوش پذیری مناسب، به یک منبع برق با جریان پالس نیاز باشد.

گریدهای آستنیتی 4833 (ورق استیلS309)، 4828 (ورق استیل 309) و253 MA®

برای استفاده از گرید  253 MA® در دماهای بالا، باید از جوشکاری TIG، پلاسما یا MAG استفاده کرد. جوشکاری MAG برای پایداری قوس و بهبود سیالیت به تجهیزات مدرن پالس و استفاده از گازهای محافظ ویژه­ای که دارای Ar، He و O₂/CO₂ نیاز دارد.

گریدهای آستنیتی 4845 (ورق استیلS310) و 4841

این فولادهای کاملا آستنیتی در برابر ترک های گرم آسیب­پذیر هستند و به همین علت حداکثر حرارتی که می­توان به آن­ها وارد کرد برابر 1.0 kJ/mm است. به همین دلیل نمی توان از جوشکاری SAW برای این فولادها استفاده کرد. با استفاده از فیلر و یک فلاکس/پوشش اساسی می توان احتمال ایجاد ترک گرم را کاهش داد. هنگام جوشکاری استنلس استیل های نسوز (همچون ورق استیل S 310) به فولادهای کربنی می­توان از فیلرهای 23Cr 12Ni استفاده کرد. در صورتی که احتمال کاهش مقاومت در مناطق متاثر از حرارت (HAZ) در فولاد کربن بالا باشد، استفاده از فیلر پایه نیکل گزینه بهتریست. دلیل این کار این است که اگر کربن ساختار فلز در مناطق کم کربن فلز جوش پخش شود، آنوقت مناطق متاثر از حرارت در کربن فولاد استحکام خود را از دست خواهند داد. جوشکاری تعمیری در تجهیزات دما بالای آسیب دیده به آسانی با جوش MMA انجام می­شود. اما باید قبل از جوشکاری تمام مناطق مغناطیسی نزدیک به نقطه جوش حذف شوند زیرا ممکن است دارای فازهای شکننده باشند. ماشین کاری و آسیاب کاری روش­های مناسبی برای این کار هستند.

جوش­کاری استنلس استیل فریتی دما بالا

این دسته از فولادهای فریتی عمدتا در کاربردهای دما بالا و با حضور اتمسفر سولفور و/یا بار کششی کم استفاده می شوند. جوش­پذیری آن­ها محدود است و مناطق متاثر از حرارت (HAZ) میکروساختاری فریتی-مارتنزیتی دارند. کروم اصلی ترین عنصر آلیاژی در فولادهای ضدزنگ فریتی دما بالا است. تاثیر مثبت کروم بر مقاومت در برابر پوسته شدن (scaling) با افزودن سیلیکون و آلومینیوم تقویت می شود. فولادهایی که عناصر آلیاژی (کروم کمتر یا فاقد سلسیم و آلومینیوم) کمتری دارند برای استفاده در محدوده دمایی 550  ͦC تا 850  ͦC مناسب هستند. فولادهای زنگ نزن فریتی با عناصر آلیاژی بیشتر برای استفاده تا دمای 1150  ͦC مناسب هستند و در برابر محیط های حاوی گازسولفور مقاومت فوق­العاده ای دارند. وجود آلومینیوم در ترکیب ابن فولادها موجب تشکیل رسوباتی می شود که حساسیت فولاد به رشد دانه­ها حین جوش­کاری را کاهش می­دهد. به همین دلیل می توان این فولادها را با ضخامت بیش از 10 mm تولید و جوش­کاری کرد.

گریدهای فریتی 4713، 4724، 4742 و 4762

اقدامات پیش­گیرانه ای که در این گریدها باید صورت گیرد مشابه فولاد کربنی است. نقاط جوش­کاری در مواد ضخیم­تر از 3 mm باید از قبل جوشکاری تا دمای 200-300  ͦC گرم شوند و دمای بین پاسی نیز باید در همین محدوده باشد. به علت رشد­ دانه در مناطق متاثر از حرارت، حرارت ورودی باید تا حد ممکن کم باشد. و بهتر است از روش­های جوشکاری با گاز محافظ استفاده شود. باید از آرگون خالص به عنوان گاز محافظ استفاده شود. استفاده از فیلرهای مشابه فولاد تاثیر منفی بر شکل­پذیری فولاد دارد و به همین دلیل است که معمولا از مواد مصرفی جوش­کاری آستنیتی مانند 18 8 Mn, 23 12, 25 20 استفاده می­شود. در صورتی که قرار است جوش در تماس با محیط سولفوری قرار ­گیرد، باید روی آن با فیلر فریتی مشابه فولاد، جوش داده شود.

مقاومت در برابر خوردگی

در بسیاری از موارد مقاومت یک ماده در برابر خوردگی در دمای بالا به توانایی آن ماده در تشکیل یک لایه اکسید محافظ بستگی دارد. در اتمسفرهای کاهنده زمانی که این لایه تشکیل نشود (یا حفظ نشود) این ترکیب آلیاژی ماده است که مقاومت ماده در برابر خوردگی را تعیین می­کند.

 

 عوامل بسیاری در انتخاب گرید صحیح ورق استیل (ورق استنلس استیل) دخیل هستند اما بسیاری معتقدند که مقاومت فولاد در برابر خوردگی مهم­ترین عاملی است که باید در نظر گرفته شود.

اهمیت مقاومت به خوردگی از این جهت است که از محصولات نهایی در محیط های مختلفی استفاده می شود. بیایید از ابتدایی­ترین اصل درباره فولادهای ضدزنگ شروع کنیم؛ اصلی که می­گوید هر قدر مقدار کروم فولاد بیشتر باشد، مقاومت در برابر خوردگی نیز بیشتر است. تمامی استنلس استیل ها حداقل 10.5% کروم دارند. باقی ترکیب شیمیایی این فولادها از سایر عناصر آلیاژی تشکیل شده است که میکروساختار آلیاژ را کنترل می کنند.

امروزه، استنلس استیل ها یا همان فولادهای زنگ نزن گریدهای بسیار متنوعی دارند که می توان آن ها را به پنج خانواده تقسیم بندی کرد:

1. آستنیتی
2. فریتی
3. مارتنزیتی
4. داپلکس
5. رسوب سختی

هریک از این خانواده ها در مقایسه با سایر گروه­ها، مزایایی دارند.

 

 

خانواده	جوش ­پذیری	شکل پذیری	مقاومت در دمای بالا	گریدهای متداول
آستنیتی	بالا	بالا	بالا	304، 310، 316
فریتی	کم	متوسط	بالا	430
مارتنزیتی	کم	کم	کم	410، 420
داپلکس	بالا	متوسط	کم	2205
رسوب سختی	کم	متوسط	کم	630

اما کدام خانواده از فولادهای ضدزنگ بیشترین مقاومت را در برابر خوردگی دارد؟ در این بخش سه خانواده از فولادهای ضدزنگ را با یکدیگر مقایسه خواهیم کرد:

معمولا مقاومت فولادهای مارتنزیتی در برابر خوردگی، متوسط است. ورق استیل مارتنزیتی مانند فولادهای کم آلیاژ یا فولادهای کربنی، از نظر ساختاری شبیه فولادهای فریتی هستند با این تفاوت که می توان برای افزایش استحکام و سختی در این فولادها از عملیات حرارتی استفاده کرد که این امر موجب شکنندگی این فولادها می شود. شکنندگی این فولادها به علت مقدار کربن موجود در ترکیب شان است. عنصر آلیاژی اصلی فولادهای این خانواده، کروم است.

در صنعت نفت و گاز و همچنین صنعت پزشکی، عمدتا برای ساخت تجهیزات جراحی، از استنلس استیل مارتنزیتی استفاده می شود. ورق استیل 410 یکی از پر استفاده ترین گریدهای مارتنزیتی است. در این گرید می­توان از عملیات حرارتی استفاده کرد و برای کاربردهایی استفاده می شود که در معرض هوا یا آب شیرین قرار دارند. از این گرید در آبهایی که دارای اندکی مواد شیمیایی یا اسید هستند و همچنین محیط هایی که شرایط خورندگی شدید نیست نیز می توان استفاده کرد.

گرید 416 برای کاربردهایی مناسب است که به مقاومت بیشتری در برابر خوردگی نیاز است. این گرید در برابر اسیدهای طبیعی غذا، نمک های بازی، آب و اکثر شرایط اتمسفری مقاوم است.

 

 

مقاومت این گروه از استنلس استیل ها در برابر خوردگی متوسط تا خوب است و این مقاومت با افزایش مقدار کروم، افزایش می یابد. ورق استیل فریتی از نوع آلیاژ آهن-کروم با ساختار کریستالی مکعب مرکزپر (BCC) هستند. این فولادها، فولادهای زنگ نزن ساده کروم دار هستند و مقدار کروم شان بین 12% تا 18% است. اما به همین دلیل، تولید آنها از استنلس استیل های آستنیتی سخت تر است.

به طور کلی، جوش پذیری و چقرمگی ورق استیل فریتی به خوبی فولادهای آستنیتی نیست. مقاومت ورق استیل فریتی در برابر خوردگی با افزایش مقدار کروم، افزایش می یابد. ورق استیل فریتی به دلیل ویژگی هایی که ذکر شد، برای استفاده در لوازم خانگی و آشپزی و ... مناسب هستند.

یکی از پر استفاده ترین استنلس استیل های فریتی، ورق استیل 430 است. از این گرید در کاربردهای صنعتی و غیرصنعتی استفاده می شود. خواص مکانیکی خوبی دارد. مقاومتش در برابر خوردگی و حرارت خوب است و بعلاوه، تا دمای F֯ 1500 نیز در برابر اکسیداسیون مقاومت می کند.

ورق استیل آستنیتی بیشترین مقاومت را در برابر خوردگی دارا می باشند. این ویژگی به این دلیل است که فولادهای آستنیتی در مقایسه با سایر گروه ها، کروم بیشتری دارند. می توان با تغییر مقدار عناصر آلیاژی مثلا تغییر مقدار کربن یا مولیبدن این فولادها مقاومت شان به خوردگی را به گونه ای تغییر داد تا بتوان از آنها در محیط های مختلف استفاده کرد. به عنوان مثال ورق استیل 316 با دارا بودن 2 الی 3 درصد مولیبدن در ترکیب شیمیایی خود از مقاومت به خوردگی بالاتری در مقایسه با دیگر استنلس استیل های آستنیتی به ویژه محیط های کلر دار برخوردار است.

در واقع می توان گفت که ورق استیل آستنیتی محبوب ترین خانواده از استنلس استیل ها هستند زیرا تقریبا نیمی از تمام فولاد زنگ نزنی که که امروزه استفاده می شود متعلق به این خانواده یا به بیان دقیق تر، ورق استیل 304 است که %18 کروم و 8% نیکل دارد.

در تجهیزات صنعت فرآوری غذا یا لبنیات به وفور از استنلس استیل های آستنیتی استفاده می شود. حتی در برخی از سازه های مهم مانند ساختمان کرایسلر در شهر نیویورک نیز از یکی از فولادهای این خانواده، گرید 302 (مشابه ورق استیل 304 ولی کربن بیشتری دارد)، استفاده شده است.

دلایل مختلفی برای محبوبیت این فولاد وجود که برخی از آن­ها عبارتند از:

• جوش­پذیری فوق­العاده
• فرم­پذیری خوب
• موجودیت خوب در بازار – در ابعاد، شکل ها و پرداخت­کاری های گوناگون در دسترس است

پر استفاده ترین گریدهای فولاد ضدزنگ، ورق استیل 304 است. این گرید در برابر حرارت مقاوم است و مقاومت خوبی در برابر خوردگی حاصل از بسیاری از مواد شیمیایی و اتمسفرهای صنعتی دارد. فرم­پذیری ورق استیل 304 نیز بسیار خوب است و می­توان در آن از تمام روش های متداول جوشکاری استفاده کرد. گرید L 304 نسخه کم کربن ورق استیل 304 که مقدار کم کربن در این گرید از رسوب زایی کاربیدهای مضر حین جوشکاری جلوگیری می کند. مقاومت ورق استیل L 304 در برابر خوردگی با گرید 304 تفاوتی ندارد اما خواص مکانیکی آن اندکی ضعیف تر است.

زمانی که درباره مقاوم ترین گرید دربرابر خوردگی صحبت می­کنیم، فولادی که بیشترین مقدار کروم را در ترکیب شیمیایی خود دارد (مقدار کروم باید از پیش­شرط حداقل 10.5% بیشتر باشد) برنده است. در کل، برای هر کاربردی یک گرید ضدزنگ مناسب آن کاربرد وجود دارد – انتخاب گرید و خانواده مناسب به خواص مورد نیاز کاربرد شما بستگی خواهد داشت (جدول بالا را ببینید).

ایمنی غذا بالا‌ترین اولویت را برای مصرف کنندگان و تولید کنندگان آن دارد. هنگامی که به تولید غذا فکر می کنید، شاید نقش استنلس استیل به ذهن شما خطور نکند، اما این آلیاژهای پرکاربرد به یکی از عمده ترین مواد مورد استفاده در ساخت تجهیزات بکار گرفته شده در صنایع غذایی هستند. فولادهای زنگ نزن نقش مهمی‌ در تولید و ایمنی غذا‌های ما ایفا می کنند. در صنایع فرآوری غذا، استنلس استیل ها در تمامی مراحل از درو کردن و برداشت مواد اولیه گرفته تا نگهداری، پخت و پز و حتی سرو غذا به کار می روند. حدود ۲۰۰۰۰۰ تن فولاد زنگ نزن هر ساله توسط صنایع فرآوری غذا به تنهایی در آمریکای شمالی مصرف می گردد.

فولاد های زنگ نزن (استنلس استیل) آلیاژهایی هستند که در ساختار خود دارای حداقل 11 درصد کروم می باشند. کروم عنصری است که با تشکیل لایه پسیو مقاومت به خوردگی این فولادها را افزایش می دهد. وجود عبارت زنگ نزن در نام این فولادها به این معنا نیست که هیچ وقت دچار زنگ زدگی نمی شوند بلکه حضور عنصر کروم کمک می‌کند تا استنلس استیل ها در مقایسه با دیگر فولادها مقاومت بیشتری در برابر زنگ زدگی داشته باشند. بیش از ۵۷ نوع فولاد زنگ نزن به عنوان آلیاژ‌های استاندارد شناخته شده اند. علاوه بر این فولادهای استاندارد، آلیاژهای خاص دیگری نیز توسط تولید کنندگان استنلس استیل ها ساخته شده است که هر کدام از این گریدها ترکیب شیمیایی مخصوص به خود را دارند.

ویژگی بهداشتی بودن ورق استیل، این گروه از فولادها را به گزینه ای محبوب در صنایع غذایی تبدیل کرده است. استنلس استیل ها نمی توانند در مقابل حرارتی که پلاستیک را ذوب می‌کند مقاومت کنند، بلکه لایه اکسیدی (لایه پسیو) روی سطح این فولادها مانع از شکل گیری زنگ زدگی می گردد که ممکن است غذا را نیز آلوده نماید. شاید مهمترین دلیل در بکاگیری ورق استیل در صنایع غذایی ، عدم واکنش با مواد غذایی باشد. اما دیگر دلایل انتخاب ورق استیل در صنایع غذایی به شرح زیر است:

مقاومت در مقابل خوردگی: ورق استیل به ویژه در مقابل خوردگی و زنگ زدگی در مقایسه با سایر فلزات مقاوم تر بوده، که آن را به گزینه ای فوق العاده برای کار در آشپزخانه بدل می سازد. ورق استیل اغلب برای تجهیزات آشپزخانه به کار می روند که نصب تجهیزات ساخته شده از این فولادها پر هزینه می باشد. ولی‌، به دلیل این که اغلب گریدهای استنلس استیل ها در مقابل خوردگی مقاومت بالایی‌ دارند، این تجهیزات نیاز به جایگزینی مکرر ندارند.

استحکام: فولاد ورق استیل بکار رفته در صنعت غذایی بسیار محکم بوده و آن را ماده ای فوق العاده برای کاربرد در تجهیزات سنگین یا طبقات انبار بدل می سازد.

تمیز کردن آسان: سایر مواد، از جمله چوب یا پلاستیک، شیار‌هایی‌ دارند که باکتری ها در آنها جمع می گردد. سطح ورق استیل صاف بوده و مکانی را برای رشد باکتری فراهم نمی کند. هنگام تمیز کردن ورق استیل، میبایست همواره از تمیز کننده مخصوص آن بهره برد.

سطح بدون واکنش: فولاد زنگ نزن، آلیاژی است که با مواد غذایی واکنش نمی دهد، این ویژگی معنی‌ است که می توان غذا‌های اسیدی را از جمله لیمو، گوجه فرنگی، و سرکه بر روی آن درست کرد. سایر مواد، از جمله آلومینوم و آهن، واکنش پذیر هستند. پختن غذا‌های اسیدی در این فلزات می تواند بر مزه غذا تاثیر گذارد، به گونه ای مزه اسیدی به آن می فزاید و باعث آسیب دیدگی به سطح فلز می گردد.

هزینه: در صورت مراقبت و نگهداری صحیح تجهیزات ساخته از ورق استیل، هزینه نگهداری وسایل استیل در مقایسه با دیگر آلیاژها بسیار پایین تر خواهد بود.

سازندگان وسایل و تجهیزات در صنایع غذایی میبایست از اصول سختگیرانه تنظیم شده توسط عوامل اجرایی پیروی کنند تا مانع از آلودگی‌ غذا گردند. مطابق اداره غذا و داروی آمریکا، این مواد میبایست شرایط خاصی‌ داشته باشند از جمله:

دوام بالا، مقاومت در مقابل خوردگی و جذب ناپذیری

داشتن وزن و ضخامت کافی‌ به منظور مقاومت در مقابل شستشو

سطح نرم و قابل پاکیزه سازی

مقاوم در مقابل خراش، ایجاد حفره، تغییر شکل دادن و تجزیه

مانع از انتقال مواد مهلک یا رنگ، مزه یا بو‌ها به غذا

تنها به دلیل این که فولادهای زنگ نزن دارای برچسب " ایمن برای غذا" می باشد، بدین معنی‌ نیست که ماده ای صحیح برای فرایند تولیدی در صنایع غذایی می باشند. گریدهای مخصوصی از استنلس استیل ها در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرند، که هر یک حاوی ترکیبات و ویژگی هایی منحصر به فرد‌ هستند. در این بین ورق استیل 304 و  ورق استیل 316 دو نمونه از گریدهایی است که به وفور در صنعت غذایی بکارگیری می شوند.

ورق استیل 304 که به استیل 8-18 نیز معروف است،  حاوی ۱۸% کروم و ۸% نیکل بوده می باشد. گرید ۳۰۴ معروفترین رده آلیاژی در بین استنلس استیل ها می باشد که بیش از ۵۰% فروش کل فولاد‌های زنگ نزن را به خود اختصاص داده است. ورق استیل ۳۰۴ که از گرید ۳۱۶ (L) ارزان تر است، انتخابی اقتصادی و به صرفه‌ برای اغلب محیط ها می باشد. ورق استیل ۳۰۴ می تواند در مقابل اکثر اسید‌های اکسید کننده مقاومت کند. این ویژگی استیل 304، تمیزکاری را نیز ساده تر ساخته، و از این رو برای مصرف در صنعت غذایی و آشپز خانه ایده آل می باشد. ورق استیل 304 مشخصه و ویژگی های جوشکاری و شکل گیری مناسبی داشته، که این ویژگی ها این امکان را فراهم می سازد که از این گرید در ساخت بسیاری از وسایل و تجهیزات استفاده شود. از عمده ترین کاربردهای ورق استیل 304 می توان به بکارگیری در تجهیزات مرتبط با فرایند تولید مایعات همچون فرآوری شیر اشاره کرد. این  فولاد همچنین در ساخت یخچال، گاز، سینک ظرفشوئی، ماشین های ظرفشویی، دستگاه های تخمیر و مخازن ذخیره و نگهداری مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در مقابل خوردگی ناشی‌ از مواد شیمیایی موجود در میوه جات، گوشت ها و شیر مقاومت می کند. یکی‌ از بزرگترین ضعف های ۳۰۴ آسیب پذیری آن در مقابل خوردگی ناشی‌ از محلول های کلر دار یا محیط های نمک دار همچون آب شور می باشد.

ورق استیل 316 با داشتن ترکیبی‌ مشابه ۳۰۴، پرکاربرد ترین گرید در بین فولادهای زنگ نزن آستنیتی سری 300 پس از استیل 304 است. همچنین این آلیاژ حاوی ۱۶% کروم، ۱۰% نیکل و ۲% مولیبدن است. یکی از عمده ترین تفاوت های ورق استیل 316 با گرید 304 مربوط به حضور عنصر مولیبدن در ترکیب شیمیایی این فولاد است. حضور مولیبدن در ساختار استنلس استیل ها شده منجر به بهبود مقاومت به خوردگی در محیط های حاوی یون کلر و افزایش استحکام می شود. استیل L 316 به صورت متداول برای کاربرد‌هایی‌ همچون فرآوری شیمیایی، محیط های استریل کارخانه ها، تجهیزات و مخازن دارو سازی و پزشکی‌، و نیز محیط های با شوری بالا همچون نواحی ساحلی مناسب باشد. اگرچه معمولا ورق استیل 316 نسبت به استیل ۳۰۴ گران تر می باشد، اما این هزینه بالاتر به واسطه مقاومت بالای گرید ۳۱۶ در مقابل خوردگی توجیه پذیر بوده، و به آن امکان مقاومت به خوردگی بیشتری در مقایسه با ورق استیل ۳۰۴ را می دهد.

تشخیص ورق استیل ۳۰۴ و L 316 به لحاظ بصری دشوار می باشد؛ با این وجود، تفاوت آنها به واسطه ترکیب شیمیایی شان می باشد. انتخاب گریئ مناسب به منظور تولیدی ایمن و مقرون به صرفه حیاتی‌ می باشد. تصمیم در مورد انتخاب ورق استیل به نوع کاربرد آن بستگی دارد.

ورق استیل ۳۰۴ در صورتی‌ انتخابی بهتر است که:

اگر کاربرد آن، مستلزم شکل پذیری باشد. ورق استیل ۳۰۴ شکل پذیری و جوشکاری مناسبی دارد.

اگر هزینه مهم باشد، ورق استیل ۳۰۴ مناسب تر است.

ورق استیل 316 در صورتی‌ انتخابی بهتری است که:

قطعه ساخته شده از ورق استیل 316 در معرض عناصر خورنده بیشتری از جمله نمک باشد.

وسیله ساخته شده از استیل 316 در زیر آب قرار گرفته یا به صورت مداوم در معرض آب باشد.

کاربرد آن مستلزم استحکام و سختی بیشتر باشد.

 

در سرتاسر دنیا میلیون‌ها مایل خطوط لوله جهت انتقال آب آشامیدنی وجود دارد. این خطوط لوله هم به منظور ایجاد عمر کاری طولانی و هم برای انتقال بهداشتی آب آشامیدنی با کیفیت، می‌بایست مقاومت خوردگی را نسبت به خود آب، مواد شیمیایی موجود در خاک و کاربرد مواد شیمیایی تامین نمایند. استنلس استیل نوع ۳۱۶ با داشتن 2 تا 3 درصد مولیبدن نشان داده است که مقاومت خوردگی لازم را برای اکثر موارد کاربردی فراهم می‌سازد و قیمت آن هم نسبت به دیگر متریال های مربوط به لوله کشی، قیمتی رقابتی است. در جایی که حفاظت بیشتر در برابر خوردگی ممکن است مورد نیاز باشد نظیر منصوبات خط ساحلی با استنلس استیل دوپلکس با داشتن 3 تا 3.5 درصد مولیبدن، به منظور دستیابی به بهداشت مورد نیاز قیمت و طول عمر کار یا خدمات می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

در پاسخ به این سوال که چرا استنلس استیل؟ خواص مذکور و نیز ویژگی‌های سودمند دیگر این آلیاژ حاوی مولیبدن به طور خلاصه ذیلاً شرح داده می شود:

ورق استیل 316 یکی از محبوب ترین رده های آلیاژی در بین استنلس استیل هاست و گریدهای مختلفی اعم از L، H، F و N دارد. البته در این مقاله درباره ورق استیل L 316 و 316صحبت خواهیم کرد و خواهیم دید که چه تفاوت هایی میان این دو گرید از نظر ترکیب شیمیایی، خواص و کاربردها وجود دارد.

استنلس استیل 316 که با نام UNS S31600 نیز شناخته می شود عمدتا از آهن، 16-18 % کروم، 10-14% نیکل و 2-3% مولیبدن تشکیل شده است و در آن­ <0.03% C، <2% Mn، <1% Si، <0.045% P و <0.03% S نیز وجود دارد بنابراین آن را به صورت Cr17Ni12Mo2 نشان می دهند. استیل 316 یکی از محبوب ترین رده های آلیاژی در بین فولادهای آستنیتی است و دومین گرید پرکاربرد پس از ورق استیل 304 می باشد. این گرید به علت دارا بودن مولیبدن، مقاومت به خوردگی خوبی در برابر اسیدها، مواد قلیایی و مقاومت در برابر خوردگی حفره ای در محیط های کلریدی دارد. به همین جهت ورق استیل 316 در محیط های خورنده، عملکرد خوبی دارد.

این رده آلیاژی همچون دیگر فولادهای زنگ نزن آستنیتی غیر مغناطیسی بوده و همچنین استحکام آن در دماهای بالا فوق العاده است.

ورق استیل 316  به دو صورت نورد گرم و نورد سرد شده ارائه می شود. سطح ورق استیل 316 نورد سرد شده، ظاهری درخشان و زیبا فولاد عملیات نورد سرد انجام شود، ظاهری درخشان و زیبا دارد.

• نقطه ذوب: 2500-2550 ͦF (1371-1399  ͦC)
• چگالی: 98 g/cm³
• استحکام کششی (حداقل): 515 MPa
• استحکام تسلیم (حداقل): 205 MPa
• مدول الاستیسیته: 193 GPa
• استحکام بالا
• مقاوم در برابر خوردگی
• مقاوم در برابر خوردگی حفره ای و شکافی در محیط های کلریدی
• فرم پذیری و جوش پذیری عالی
• در دمای بیشتر از 60 ͦC در برابر ترک ناشی از خوردگی تنشی (SCC) آسیب­پذیر است

استیل 316 مقاومت بی نظیری در برابر خوردگی در محیط های اتمسفری دارد و در مقایسه با ورق استیل 304 در برابر خوردگی مقاومتر است و به همین دلیل از گرید 316 در ساخت قطعات و تجهیزاتی که در آب دریا استفاده می شوند (قایق ها، اتصالات)، صنایع شیمیایی (میز کار آزمایشگاه ها، محفظه ها)، صنایع رنگ رزی، تولید کاغذ و ماشین­آلات تولید کود و اگزالیک اسید استفاده می شود. معمولا به ورق استیل 316 « استنلس استیل دریایی یا فولاد زنگ نزن دریایی» گفته می شود. اما در واقعیت این فولاد در برابر آب گرم دریا مقاوم نیست. از استنلس استیل 316 در کاربردهای دیگری مانند وسایل عکاسی، تجهیزات تهیه و تولید غذا، ساختمان های ساحلی (تریم، ریل و پنل ساختمان های ساحلی)، تجهیزات استخراج معادن، فیلتراسیون و تصفیه آب، فنر، پیچ و مهره، کابینت های محافظ تجهیزات الکتریکی خارجی، تجهیزات پزشکی و دارویی نیز استفاده می شود. اما همانطور که پیش تر نیز اشاره شده ورق استیل 316 خود بر حسب ترکیب شیمیایی به گریدهای مختلفی تقسیم می شود که کاربرد گریدهای 316 و L 316 به مراتب بیشتر است.

ورق استیل 316 و L 316 بسیار شبیه یکدیگر هستند و قیمت شان نیز مشابه است، اما در ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و سایر خواص تفاوت هایی با یکدیگر دارند.

1. ترکیب شیمیایی

مهم­ترین تفاوت ورق استیل 316 و گرید L 316 مربوط به ترکیب شیمیایی شان است. گرید L 316 نسخه کم کربن استیل 316 است و کربن کمتری دارد و گرید H 316 نسخه پر کربن گرید این فولاد است. استیل 316 در حدود 0.08% کربن دارد اما حداکثر مقدار کربن گرید L 316 برابر  0.03% است. ورق استیل L 316 به علت دارا بودن کربن­ کمتر، در مقایسه با گرید 316 نرم تر است. در مقدار سایر عناصر موجود در این دو گرید تقریبا هیچ تفاوتی وجود ندارد.

 

 

 

نوع عنصر (wt%)	گرید 316	گرید L 316
آهن	عنصر پایه	عنصر پایه
کربن (max)	08/0	03/0
منگنز (max)	2	2
فسفر (max)	045/0	045/0
گوگرد (max)	03/0	03/0
سیلسیم (max)	75/0	75/0
کروم	16 - 18	16 – 18
نیکل	10 - 14	10- 14
مولیبدن	2 - 3	2 – 3
نیتروژن	1/0	1/0

 

2. خواص مکانیکی

استحکام تسلیم، استحکام کششی، میزان افزایش طول (%EL) و سختی گریدهای 316 و L 316 در جدول زیر ارائه شده­ است.

مشخصه	316	L316
استحکام تسلیم، حداقل. (ksi)	30	25
استحکام کششی، حداقل. (ksi)	75	70
میزان افزایش طول، حداقل. (%)	40	40
سختی، حداکثر. (Rb)	95	95

 

3. کاربرد

ورق استیل L 316 برای استفاده در پروژه های جوشکاری بهتر است زیرا مقدار کربن کمتر این گرید احتمال تشکیل رسوبات کاربید را به حداقل می رساند. اما گرید 316 نیز با آنیل کردن می­تواند در برابر خوردگی هایی که حین جوشکاری رخ می دهد مقاومت کند. ورق استیل L 316 در مقایسه با استیل 316 انتخاب اول در ساخت ایمپلنت های پزشکی است.

ورق استیل که از آنها با نام ورق استیل یاد می شود همچون فولادهای معمولی تحت خوردگی و زنگ زدگی قرار نمی گیرند. این نوع فولاد تفاوت قابل ملاحظه‌ای با فولاد کربنی به دلیل میزان کروم موجود دارد، که بر خلاف فولاد کربنی خوردگی سطح را محدود می سازد. فولاد کربنی در مقابل هوا یا هر نوع رطوبت در هوا زنگ می زند.

 به دلیل ویژگی هایی نظیر مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون استنلس استیل ها یه عنوان یکی از محبوب ترین آلیاژها به شمار می روند. این فولادها از نظر ساختار فازی به گروه های آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی، دوپلکس و رسوب سختی تقسیم می شوند. فولادهای آستنیتی به دو گروه سری 200 و 300 تقسیم می شوند که کاربردهای سری 300 به مراتب بیشتر است. استنلس استیل های سری 200 و 300 بنابر دارا بودن ساختار آستنیتی دارای خواص غیر مغناطیسی هستند. در بین سری 300 از استنلس استیل های آستنیتی ورق استیل 304 بیشترین کاربرد را دارد. پس از این گرید ورق استیل 316 بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

 فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی و فریتی که تحت عنوان سری 400 نیز شناخته می شوند دارای خواص مغناطیسی هستند. این فولادها در مقایسه با استنلس استیل های آستنیتی کمر مورد استفاده قرار می گیرند. معروفترین و شناخته شده ترین رده آلیاژی در بین سری 400 از استنلس استیل ها ورق استیل 430 (ورق استیل بگیر) می باشد.

استنلس استیل های دوپلکس حاوی مقادیر برابری از فازهای فریت و آستنیت هستند که با دارابودن نیکل کمتر در مقایسه با فولادهای آستنیتی اما خواصی همچون این فولادها را از خود نشان می دهند.   

در صورت نیاز به نگهداری کم و مقاومت در مقابل خوردگی، انتخاب ورق های فولادی ضد زنگ گزینه‌ای طبیعی بوده و در طیف گسترده‌ای از کاربرد‌ها از معماری جهت بکارگیری در نمای ساختمان تا صنایع غذایی، نفت و گاز، تولید برق، تولید لوازم خانگی و.... را شامل می شود. در ادامه به نمونه ای از این کاربردها شاره می شود.

انواع ورق استیل معمولا به صورت کویل و ورق های فابریک تولید می شود که شاخه های مختلفی از صنعت همواره از ورق استیل استفاده می کنند. مثال هایی از صنایع مصرف کننده ورق های فولادی زنگ نزن در ذیل آمده است:

کارخانه‌های شیمیایی و پترو شیمی‌

صنایع دارو سازی و غذا در صورت نیاز به محیط‌های پاکیزه

ساخت لوازم پزشکی

ساخت لوازم خانگی همچون تجهیزات آشپزخانه

صنایع حرارتی همچون کوره سازی

صنایع برودتی

بکارگیری در صنعت هوایی

ساخت و ساز، معماری نوین

ساخت قطعات و اجزای کابین آسانسور (از ورق استیل طرح دار و دانه گندمی استفاده می شود)