شناخت انواع استیل 

از مزایای انواع ورق استیل می­‌توان به مقاومت به خوردگی بالا، استحکام حرارتی و برودتی خوب، خواص مکانیکی منحصر بفرد و بهداشتی بودن و تمیزکاری راحت آن اشاره کرد. مقاومت آلیاژهای مختلف استنلس استیل در برابر خوردگی حفره­ای و بین دانه‌­ای خوب است که این امر موجب می­‌شود از آلیاژهای مختلف فولاد زنگ نزن یا استنلس استیل در کاربردهای استراتژیک و مهم استفاده شود. زیرا با اینکه قیمت ورق استیل نسبت به نمونه­‌های فولاد کربنی بالاتر است اما چون عمر مفید قطعه و هزینه‌­های نگهداری آن بالا می­‌رود بهتر است در کاربردهای حساس و جاهایی که نیاز است قطعه با مواد دیگر وارد واکنش نشود از ورق استنلس استیل استفاده شود. همچنین ورق استیل قابلیت بازیافت 100% دارد و در هنگام پروسه ساخت و بازیافت آن آسیب کمتری به محیط زیست وارد می­‌شود و چون استانداردهای جهانی امروزه به سمتی رفته است که فرآیندهای صنعتی تا جای ممکن سازگار با محیط زیست باشد بنابراین استفاده از ورق استنلس استیل به طور چشمگیری افزایش یافته است.

 

کاربرد استنلس استیل

فولادهای زنگ نزن یا استنلس استیل­ها عمدتا زمانی مورد استفاده قرار می­‌گیرند که پای مبحث خوردگی یا اکسیداسیون در میان باشد. با افزودن بالای 10.5% وزنی کروم به آلیاژ آهن-کربن یا همان فولاد ساده کربنی، لایه­ای از اکسید کروم که به صورت یک فیلم پیوسته و نامرئی است روی سطح مقطع استیل ایجاد می­‌شود و مانع از خوردگی آن می­‌شود در ادامه گستره وسیعی از کاربردهای مختلف صنعتی و غیر صنعتی را برای استنلس استیل فراهم می‌کند.

 

انواع استیل زنگ نزن

به طور کلی چهار گروه اصلی استنلس استیل داریم که عبارتند از:

1. فریتی
2. آستنیتی
3. مارتنزیتی
4. داپلکس

 

آستنیتی

ورق استیلی که جزء گروه آستنیتی­‌ها قرار دارد معمولا در جاهایی که نیاز به مقاومت خوردگی بالا هستیم استفاده می­‌شوند. رایج­ترین آلیاژهای آستنیتی فولادهای آهن-کروم-نیکل هستند که عموما به عنوان سری 300 شناخته می‌­شوند. این سری به دلیل بالا بودن مقدار کروم و نیکل در ترکیب شیمیایی­ اش از مقاوم‌­ترین گریدهای استنلس استیل در برابر خوردگی هستند که خواص مکانیکی فوق‌­العاده‌­ای دارند.

برای سخت کاری این گروه به جای عملیات حرارتی از کار سرد استفاده می­‌شود یعنی با انجام کار مکانیکی روی ورق استیل آن را سخت می‌­کنند. گریدهای آستنیتی حداکثر حاوی 0.8% وزنی کربن اند. اگر کنار شماره گرید از حرف L استفاده شود یعنی آلیاژی کم کربن از گرید مورد نظر است که به موجب پایین­‌تر بودن مقدار کربن مقاومت خوردگی پس از جوشکاری آن بهبود یافته است یا به عبارتی مقدار کربن به حدی کم است که با جوشکاری رسوب کربن در مرزدانه نداریم و از این رو مقاومت به خوردگی ورق پس از جوشکاری کاهش نمی­‌یابد. شاید این سوال برایتان پیش بیاید که چرا همه جا از آلیاژهای کم کربن استفاده نمی­‌کنیم؟ در اینجا دو دلیل مهم را ذکر می­‌کنیم:

1. گریدهای کم کربن یا L گرانتر هستند.
2. کربن موجود در ترکیب شیمیایی استحکام آلیاژ را در دمای بالا حفظ می­کند بنابراین اگر در حین کار دمای آلیاژهای کم کربن بالا رود قطعه دچار کاهش استحکام شده و ممکن است آسیب ببیند.

گریدهایی که در کنار نام آن­ها از حرف H استفاده شده‌­است در واقع آلیاژی پر کربن از گرید مورد نظر هستند که حاوی حداقل 0.04% و حداکثر 0.1% وزنی کربن هستند. وقتی نیاز باشد که از قطعه در دماهای بسیار بالا استفاده کنیم از گریدهای پر کربن ورق استیل استفاده می­‌شود. در جدول زیر گریدهای مختلفی از آلیاژهای آستنیتی آورده شده است:

 

 

304	پرکاربردترین گرید فولادهای آستنیتی آلیاژ 304 است که تقریبا حاوی 18% کروم و 8% نیکل است. از این آلیاژ برای ساخت تجهیزات فرآوری مواد شیمیایی ، صنایع غذایی، داروسازی و مبدل­‌های حرارتی استفاده می­‌شود.
316	این آلیاژ حاوی 18-16% کروم، 14-11% نیکل و حداقل 2% مولیبدن است. مولیبدن به منظور بهبود مقاومت به خوردگی حفره­ای به ترکیب شیمیایی آن اضافه شده است. از این آلیاژ در محیط­های شور که نیاز داریم مقاومت به خوردگی بالاتر باشد استفاده می‌شود. مانند ساخت تجهیزات دریایی، فرآوری مواد غذایی شور، کاغذ سازی و....
317	مقدار مولیبدن موجود در این آلیاژ بیشتر از گرید 316 است که کاربرد آن را در محیط‌­های با خورندگی بسیار بالا مناسب می­‌کند. حداقل مقدار مولیبدن موجود در ترکیب شیمیایی این آلیاژ 3% است. از این گرید برای ساخت مخازن و قطعاتی که در معرض سیالات ساینده هستند استفاده می‌­شود.
321	از این آلیاژ برای ساخت قطعاتی که به طور متناوب در دماهای بالای 426℃ کار می‌­کنند استفاده می­شود. با اضافه شدن تیتانیوم به ترکیب شیمیایی این آلیاژ مقاومت به خوردگی و استحکام آن افزایش می‌یابد و از این گرید بیشتر در صنایع هوا فضا استفاده می‌شود.

 

در شکل زیر شماتیک کلی ترکیب شیمیایی آلیاژهای آستنیتی نشان داده شده­‌ است:

 

مارتنزیتی

این گروه از استنلس استیل­ها علاوه بر مقاومت به خوردگی بالایی که دارند با عملیات حرارتی نیز سخت می‌­شوند. گریدهایی که فقط حاوی کروم بوده و نیکل ندارند مغناطیسی هستند و با عملیات حرارتی سخت می­‌شوند. گریدهای مارتنزیتی عمدتا در مواردی که سختی، استحکام و مقاومت سایشی مد نظر است به کار برده می‌­شوند. در جدول زیر گریدهای مختلفی از آلیاژهای مارتنزیتی آورده‌­شده‌­است:

 

410	این گرید حاوی کمترین مقدار ممکن از عناصر آلیاژی است. از نظر قیمت گرید 410 مقرون بصرفه بوده و در کاربردهای عمومی که نیازمند عملیات حرارتی هستند استفاده می­‌شود. مثلا برای ساخت قطعاتی که در معرض هوا، آب و برخی محیط­های شیمیایی یا اسیدی که خوردگی ضعیفی ایجاد می­‌کنند استفاده می­‌شوند و به طور کلی در کاربردهایی که توأمان نیاز به مقاومت به خوردگی و استحکام است بکار می­‌روند.
414	به منظور بهبود مقاومت به خوردگی 2% نیکل به ترکیب شیمیایی این آلیاژ اضافه شده‌­است. این گرید بیشتر برای ساخت کارد و چنگال بکار می‌­رود.
416	به منظور بهبود قابلیت ماشین‌­کاری، فسفر و گوگرد به ترکیب شیمیایی آن اضافه شده است.
420	مقدار کربن این آلیاژ بالاست بنابراین خواص مکانیکی خوبی دارد. از این گرید بیشتر برای ساخت ابزارهای جراحی استفاده می­‌شود.
431	مقدار کروم موجود در ترکیب شیمیایی این آلیاژ بالاست از این رو مقاومت به خوردگی خوبی دارد.

 

در شکل زیر شماتیک کلی ترکیب شیمیایی آلیاژهای مارتنزیتی نشان داده شده­‌است:

 

فریتی

گریدهای فریتی گروهی از استنلس استیل­ها هستند که مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون آن‌­ها بهبود یافته‌­است. این گروه مقاومت بالایی در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش (SCC) داشته و مغناطیسی هستند اما با عملیات حرارتی سخت نمی‌­شوند و برای افزایش سختی روی آن­ها کار سرد انجام می­‌شود. مقاومت به خوردگی این گروه بیشتر از گریدهای مارتنزیتی بوده و از گریدهای آستنیتی کمتر است. از آلیاژهای این گروه بیشتر برای ساخت قطعات تزئینی، سینک آشپزخانه و خودروسازی استفاده می‌­شود. در جدول زیر گریدهای مختلفی از آلیاژهای فریتی آورده شده است:

 

430	رایج­ترین گرید گروه مارتنزیتی استیل 430 است که مقاومت به خوردگی آن کمی کمتر از گرید 304 است. این گرید مقاومت به خوردگی بالایی در برابر مواد خورنده مانند اسید نیتریک، گازهای حاوی گوگرد و بسیاری از اسیدهای آلی و غذایی دارد.
405	مقدار کروم این آلیاژ کمتر از گرید 430 بوده و به ترکیب شیمیایی آن آلومینیوم نیز اضافه شده‌­است تا از سخت شدن آن هنگام سرد شدن از دمای بالا جلوگیری کند.

 

در شکل زیر شماتیک کلی ترکیب شیمیایی آلیاژهای فریتی نشان داده شده‌­است:

 

داپلکس

جدیدترین گریدهای استنلس استیل جزء گروه داپلکس هستند. آلیاژ داپلکس ترکیبی از استنلس استیل آستنیتی و فریتی بوده از این رو به آن­ها داپلکس می­‌گویند. استحکام و مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش (SCC) این گروه بالاست. از نمونه های رایج استیل داپلکس می­‌توان به گرید 2205 اشاره کرد.

 

فینیش سطح نهایی

فینیش یا پرداخت سطح نهایی ورق­‌های استنلس استیل متنوع است. اگر سطح ورق ظاهری خاکستری ساده داشته باشد با فینیش 2B شناخته می‌شود که پایه ساخت سایر فینیش­های سطح نهایی است. مثلا با انجام نورد روی ورق 2B می­توان ورق استیل براق را تولید کرد یا مثلا فینیش سطح آئین‌ه­ای با انجام فرآیند مکانیکی روی ورق استیل شکل می­‌گیرد.

صنعتگران با توجه به کاربردی که نیاز دارند، از ورق استنلس استیل با فینیش سطح متناسب با آن استفاده می‌­کنند. در ادامه نمونه‌­هایی از فینیش سطح­های نهایی به اختصار شرح داده شده‌اند:

NO.1: به منظور رسیدن به سطح دلخواه این فینیش نیازمند به انجام نورد گرم هستیم. ورق استیل باید قبل از فرآیند نورد از طریق عملیات حرارتی گرم شود تا ریزساختار آن یکنواخت شود. فرآیند نورد و آنیل حرارتی موجب می­‌شود ظاهر ورق تیره شود که با کمک اسیدشویی تیرگی و پوسته­‌های سطحی ورق را برداشته و حذف می­‌کنند تا ورق استنلس استیل به ماکزیمم مقاومت به خوردگی خود برسد.

از ورق‌­های استیل با فینیش NO.1 برای ساخت تهویه هوا، محفظه­‌های آنیل، دیگ بخار، قطعات کوره و توربین‌­های گازی استفاده می­‌شود. در واقع در جاهایی که ظاهر سطح مهم نباشد از فینیش NO.1 استفاده می‌­شود.

2B: یکی از پرکاربردترین فینیش­‌های نهایی 2B است که با انجام نورد سرد سطح ورق استیل را صاف و مات می­‌کنند. از این رو ورق­‌هایی که فینیش 2B دارند به ورق استیل مات معروفند و در مواردی که براق بودن سطح حائز اهمیت نباشد بکار می‌­روند.

2B در واقع ارزان­ترین فینیش برای ورق استیل است. بعد از نورد سرد، ورق استنلس استیل را در محلول اسیدشویی رسوب زدایی می‌­کنند و به منظور صاف­تر شدن سطح ورق آن را از بین غلطک‌­های پولیش عبور می­‌دهند. رایج­ترین کاربردهای ورق استیل مات استفاده از آن برای ساخت تجهیزات فرآوری مواد شیمیایی، دارویی و استفاده در سیستم فاضلاب است.

NO.3: سطح نهایی در این فینیش دارای پستی و بلندی بوده یا اصطلاحا زبر است. با سنباده 120 سطح ورق را پولیش می‌­کنند تا به سطح دلخواه برسند. میانگین رافنس سطح کوچکتر یا مساوی 40 میکرو اینچ است. از ورق­‌هایی با این فینیش نهایی برای ساخت تجهیزات فرآوری مواد غذایی و تجهیزات آشپزخانه استفاده می‌­شود.

NO.4: مانند فینیش NO.3 سطح نهایی این فینیش نیز خش­هایی موازی، کوتاه و یکنواخت دارد. با استفاده از سنباده­های شماره 150 تا 320 سطح را پولیش می­‌کنند. در اینجا چون شماره سنباده­‌ها بیشتر از فینیش NO.3 است خطوط پولیش ظریف­تر بوده و سطح ورق استیل بازتاب نور بیشتری دارد. رافنس در فینیش NO.3 کوچکتر یا مساوی 25 میکرو اینچ است. از ورق استیل خشدار یا فینیش NO.4 بیشتر در کاربردهای عمومی استفاده می‌­شود. مثلا از ورق خشدار برای ساخت تجهیزات آشپزخانه و رستوران، تجهیزات پردازش غذا و فرآوری مواد لبنی استفاده می‌­شود.

NO.7: این فینیش سطح بازتاب نور بالایی داشته و ظاهری آئینه مانند ایجاد می­‌کند از این رو به ورق استیلی که فینیش NO.7 دارد ورق استیل براق یا آئینه‌­ای نیز می­‌گویند. با سنباده­‌هایی که شماره آن­‌ها بیشتر از 320 است سطح ورق را پولیش کرده و صیقل می‌­دهند. از ورق استیل براق در کاربردهای مختلفی اعم از ساخت قطعات تزئینی، پانل‌­های دیواری و دکوراسیون داخلی استفاده می‌­شود.

No.8: مانند فینیش NO.7 این پرداخت سطح نیز موجب می­‌شود انعکاس نور در سطح ورق بالا و ظاهر آن آئینه­‌ای شود. در اینجا سطح به قدری صاف است که خطوط ریز نیز از روی آن حذف شده‌است. با توجه به ظاهر سطح، این فینیش کاربردهای گسترده­ای دارد و بیشتر در جاهایی که زیبایی ظاهری و تمیزکاری آسان مد نظر باشد استفاده می‌­شود.

 BA یا Bright Annealed: این فینیش سطح غالبا با فینیش NO.8 اشتباه گرفته می‌­شود در صورتی که فینیش­های NO.7 و NO.8 سطح آئینه­‌ای دارند. برای رسیدن به فینیش BA در انتها یک فرآیند آنیل روی ورق انجام می­‌شود تا هر گونه پوسته­‌ای که روی سطح موجود است حذف شود تا سطح ورق نور را به خوبی بازتاب دهد. در این فینیش یک سمت ورق مات و سمت دیگر آن براق است.

2D: فینیش 2D پرداخت سطحی است که توسط نورد سرد، بازپخت و رسوب زدایی ایجاد می‌­شود. این فینیش ظاهر ورق را مات می­‌کند و بیشتر برای ساخت قطعات صنعتی مانند تجهیزات کشش عمیق استفاده می‌­شود. فرق 2D با 2B این است که در انتهای فرآیند فینیش 2B یک نورد سرد سبک انجام می­‌شود تا سطح صیقلی تر شود.

از روی ظاهر ورق استیل تا حدودی می­توان فینیش نهایی آن را تشخیص داد اما تعیین گرید یا تشخیص اینکه استیل صنعتی یا غیر صنعتی است مشکل است زیرا تقریبا تمام گریدهای مختلف استنلس استیل شبیه هم بوده و تنها راه تشخیص دقیق گریدهای مختلف استفاده از ترکیب شیمیایی آلیاژ است.

در این مقاله سعی بر این بود که یک نمای کلی از گریدها و فینیش سطح نهایی‌­های مختلف انواع ورق استیل را به طور خلاصه شرح داده شود. برای اطلاع بیشتر از خواص و ویژگی‌­های انواع ورق استیل می‌­توانید با کارشناسان ما در تجارت فلز تماس بگیرید.