استیل بگیر چیست | مزایا و کاربردها

استنلس استیل­‌های فریتی، مارتنزیتی و داپلکس به دلیل اینکه ریزساختارشان فریت است مغناطیسی بوده و جذب آهن‌ربا می‌­شوند. به عبارتی ساختار بلوری آهن و فریت موجب مغناطیسی شدن استیل می‌­شود. از این رو در اصطلاح بازار و صنعتی به گروه‌­های فریتی و مارتنزیتی از فولادهای زنگ نزن استیل بگیر می­‌گویند. گروه داپلس با اینکه جذب آهن‌ربا می­‌شود در بازار بنام استیل بگیر شناخته نمی­‌شود و چون ریزساختار آن مخلوطی از آستنیت در زمینه فریت است بنام داپلکس معروف است.

تنوع آلیاژی فولاد زنگ نزن یا استنلس استیل بالاست. تا امروز بیش از 100 گرید مختلف فولاد زنگ نزن در استانداردهای مختلف جهانی تعریف شده‌­اند که در پنج گروه کلی زیر تقسیم بندی می­‌شوند:

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

هر یک از آلیاژهای استنلس استیل این پنج گروه دارای مجموعه­ای منحصر بفرد از ویژگی­‌های متالورژیکی هستند و نقاط قوت و ضعفشان آن­‌ها را از هم متمایز می­‌کند. هر گرید از فولاد زنگ نزن برای طیف گسترده­ای از کاربردها مناسب هستند و مهندسان می­‌توانند با توجه به کاربرد قطعه، گرید بهینه را انتخاب کنند.

برای اینکه استنلس استیل مغناطیسی شود باید دو شرط زیر را دارا باشد:

1. آلیاژ باید حاوی آهن با درصد وزنی بالا باشد.
2. ساختار کریستالی آلیاژ باید فریتی باشد.

تمامی استنلس استیل‌­ها نوعی آلیاژ آهنی هستند بنابراین در ترکیب شیمیایی خود آهن دارند پس شرط اول برای تمامی استنلس استیل‌­ها صدق می­‌کند. اما برای مغناطیسی شدن آلیاژ این فاکتور کافی نیست. اگر ساختار بلوری آلیاژ فولاد زنگ نزن آستنیتی باشد، غیر مغناطیسی شده و جذب آهنربا نمی­‌شود. در زیر به چند نمونه از استنلس استیل­‌های مغناطیسی اشاره شده است:

• آلیاژهای فریتی فولاد زنگ نزن مانند استیل 409، 430 و 439.
• آلیاژهای مارتنزیتی فولاد زنگ نزن چون ریزساختارشان فریتی است بنابراین مغناطیسی هستند مانند استیل 410، 420 و 440.
• فولاد زنگ نزن داپلکس مانند گرید 2205.

قابلیت مغناطیسی بودن بر عملکرد و کاربرد آلیاژ تاثیر می‌­گذارد. آلیاژ مغناطیسی می‌­تواند فرآیند ساخت و جوشکاری قطعه را پیچیده کند. همچنین آلیاژهای مغناطیسی می‌­توانند رفتار جریان­‌های الکتریکی را تحت تاثیر قرار دهند.

استنلس استیل امروزه و در زندگی مدرن نقش بسزایی را ایفا می­‌کند. وقتی صحبت از فولاد زنگ نزن می‌­شود گستره وسیعی از کاربردها را یادآوری می­‌کند. از وسایل آشپزخانه گرفته تا تجهیزات پزشکی، استفاده در صنایع استراتژیک و مهم گرفته تا دکوراسیون داخلی.

ویژگی­‌های استنلس استیل بگیر

ساختار کریستالی فاز فریت bcc است یعنی در هر گوشه مکعب واحد کریستال یک اتم و در مرکز مکعب نیز یک اتم قرار دارد. ساختار bcc فریت مسئول ماهیت مغناطیسی  فولاد زنگ نزن فریتی یا همان استیل بگیر است. که علت آن چینش الکترون­‌ها در اطراف هسته اتم فلز است. در واقع این اتم مرکزی موجب مغناطیسی شدن استنلس استیل فریتی می­‌شود. عناصر آلیاژی که موجب تثبیت فاز فریت می‌­شوند عبارتند از کروم، مولیبدن و سیلیکون.

آلیاژهای فولاد زنگ نزن فریتی رایج حاوی 13 تا 18% وزنی کروم هستند. ریز ساختار و ترکیب شیمیایی این گروه را از سایر استنلس استیل‌­ها متمایز می‌­کند. مهم‌­ترین شاخصه تفاوت استیل بگیر فریتی با استیل نگیر (آستنیتی) مقدار نیکل موجود در ترکیب شیمیایی آن­‌ها است. از نظر مغناطیسی اضافه شدن نیکل به ترکیب شیمیایی آلیاژ که عنصری آستنیت زا است موجب غیر مغناطیسی شدن فولاد زنگ نزن می‌­شود. استنلس استیل­های فریتی حاوی نیکل نیستند یا مقدار آن در ترکیب شیمیایی شان بسیار کم است. همچنین گروه استیل­‌های مارتنزیتی که نوعی دیگر از استیل بگیر هستند نیز نیکل ندارند و ریزساختار استنلس استیل مارتنزیتی آنیل شده متشکل از کاربید و فریت است.

اگرچه گروه استنلس استیل­های فریتی مغناطیسی هستند اما نسبت به فولادهای ساده کربنی کشش مغناطیسی ضعیف‌­تری دارند (حدودا 5 تا 20% ضعیف­‌تر هستند). در مقابل فولادهای داپلکس چون ریزساختارشان مخلوطی از دو فاز فریت و آستنیت است و مقدار فاز فریت آن­‌ها نسبت به فولادهای زنگ نزن فریتی و مارتنزیتی کمتر است بنابراین قدرت مغناطیسی کمتری داشته و با نام استیل بگیر شناخته شده نیستند.

مزایا و معایب استیل بگیر

فولاد زنگ نزن مقاومت به خوردگی بالا و ظاهری زیبا دارد که موجب استفاده از آن در صنایع مختلف می­‌شوند. شاید فکر کنید فولاد زنگ نزن یک ماده یا آلیاژ خاص است اما در متالورژی فولاد زنگ نزن گروهی از آلیاژها با خواص و ترکیب شیمیایی‌­های مختلف را شامل می­‌شود که وجه اشتراک تمامی این آلیاژها مقدار کروم بالا موجود در ترکیب شیمیایی‌شان است. اگر مقدار کروم در ترکیب شیمیایی آلیاژهای آهن-کربن حداقل 10.5% وزنی باشد موجب می‌­شود فولاد زنگ نزن شده و دوام آن بالا رود. مانند سایر فولادها، استیل‌­های بگیر نیز قابلیت بازیافت 100% دارد. همچنین تمیزکاری آن آسان بوده و در تماس با مواد شیمیایی به راحتی واکنش نمی‌­دهد. این مجموعه از ویژگی‌­ها موجب می‌­شود استیل بگیر در صنعت مدرن کاربرد گسترده­ای داشته باشد.

ترک خوردگی ناشی از تنش (SCC) در محیط­های خورنده که قطعه تحت تنش کششی قرار دارد اتفاق میافتد. ورق بگیر فریتی مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش بالایی دارد. SCC معمولا در محیط‌­های حاوی کلرید اتفاق میافتد. استیل نگیر در محیط‌­های کلریدی بسیار مستعد به SCC است در حالیکه ساختار کریستالی استیل بگیر فریتی مقاومت بالایی در برابر SCC ایجاد می‌­کند. بنابراین این گروه از فولادهای زنگ نزن گزینه مناسبی برای استفاده در محیط‌­های کلریدی هستند. اگرچه استیل بگیر یا فریتی استحکام و مقاومت خوبی در برابر SCC دارد اما گریدهایی از فولاد که کروم بالایی دارند در اثر عملیات حرارتی نادرست مستعد به شکستگی در دمای 475 درجه سانتیگراد هستند. زیرا در دمای بالای 475 درجه سانتیگراد کاربیدها و نیتریدها رسوب می­‌کنند و موجب می‌­شوند استحکام فلز پایین آید. بنابراین استیل بگیر در محیط‌­های کلریدی دما بالا مستعد به ترک خوردگی و شکنندگی هستند. کار سرد نیز حساسیت به ترک خوردگی را در گریدهای فریتی بالا می­برد. عناصر آلیاژی مانند نیتروژن، مس و نیکل موجب می‌­شود ترک خوردگی ناشی از تنش در گریدهای فریتی یا استیل بگیر رخ دهد. استیل بگیر فریتی با عملیات حرارتی سخت نمی‌­شود برای سخت کاری آن باید کار سرد انجام داد و با آنیل نرم می‌­شود.

با تمامی موارد ذکر شده باز هم مقاومت به خوردگی استنلس استیل فریتی نسبت به گریدهای مارتنزیتی بیشتر است زیرا محتوای کروم بالاتری دارند. بنابراین با توجه به ترکیب شیمیایی و ریز ساختار، استیل بگیر فریتی از استیل بگیر مارتنزیتی خواص مکانیکی و خوردگی بهتری دارد.

سختی فولاد بیشتر به خاطر محتوای کربن آن است. استیل بگیر فریتی حداکثر 0.03% وزنی کربن دارد بنابراین شکل پذیری بالایی داشته و به راحتی می‌­توان ورق استیل بگیر را با روش‌­های مختلف شکل­‌دهی کرد.

ضریب انبساط حرارتی استیل بگیر فریتی پایین است که این می­‌تواند به عنوان یک مزیت این گروه اطلاق شود زیرا با حرارت دهی و گرم شدن این استیل انبساط کمتری خواهد داشت که استفاده از آن را برای کاربردهای دما بالا مناسب می­‌کند. هدایت حرارتی این گروه بالاست در نتیجه از استیل بگیر فریتی برای ساخت مبدل­های حرارتی کوره، دیگ بخار و کاربردهایی که در آن­‌ها نیاز است حرارت منتقل شود استفاده می­‌شود.

مقاومت به اکسیداسیون دما بالا فولادهای زنگ نزن فریتی بالاست و این ویژگی را می‌­توان با افزودن سیلیکون و آلومینیوم بهبود بخشید.

مقدار کروم موجود در ترکیب شیمیایی استیل بگیر فریتی بین 11 تا 27% وزنی است. همچنین مقادیر کمی تثبیت کننده فریت مانند نیوبیوم و تیتانیوم نیز به آن اضافه می­‌شود. آلیاژهای فریتی رفتار مغناطیسی خود را تا دمای کوری (بین 650 تا 750 درجه سانتیگراد) حفظ می‌­کند و در دماهای بالاتر قابلیت مغناطیسی اش را از دست می‌­دهد.

انواع مختلف استنلس استیل فریتی

استنلس استیل­های فریتی را می­توان به پنج گروه مجزا تقسیم کرد که تفاوتشان در ترکیب شیمیایی و عملکردشان است:

1. مقدار کروم موجود در ترکیب شیمیایی این گروه بین 10.5 تا 14% وزنی است و جزء ارزان­ترین انواع فولادهای زنگ نزن هستند. چون مقدار کروم آن­ها بسیار کم­تر از سایر استنلس استیل‌­ها است بنابراین مقاومت به خوردگی اشان از سایر گروه‌­ها کمتر بوده و برای محیط‌­های خورنده قوی مناسب نیستند. مانند استیل 409، 410 و 420.
2. رایج ترین گروه استیل بگیر هستند. مقدار کروم موجود در ترکیب شیمیایی آلیاژهای این گروه بالا بوده (بین 14 تا 18% وزنی) و در نتیجه مقاومت به خوردگی خوبی دارند. از این گروه معمولا در ساخت لوازم خانگی و دکوراسیون داخلی استفاده می­‌شود. مانند استیل 430 و Nb430.
3. این گروه شهره به شکل دهی و جوشکاری آسان هستند و برای طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار می­‌گیرند و گاهی جایگزین استیل 304 می­شوند. مانند استیل 439، 441 و Ti430.
4. مقدار مولیبدن موجود در ترکیب شیمیایی این گروه از سایر استیل­‌های فریتی بالاتر است که موجب می­‌شود مقاومت به خوردگی بالاتری نیز داشته باشند. از این گروه معمولا در جاهایی که رطوبت بالاست مانند مخازن آب گرم استفاده می­‌شود. مانند استیل 434، 444 و 436.
5. مقدار کروم موجود در ترکیب شیمیایی این گروه نسبت به سایر استیل­‌های بگیر فریتی بیشتر است که موجب می­‌شود مقاومت به خوردگی و مقاومت در برابر پوسته پوسته شدن (scaling) منحصر بفردی داشته باشند. از این گروه برای ساخت مبدل حرارتی، سیستم اگزوز و آب گرم‌کن استفاده می­‌شود. مانند استیل 446، 447 و 445.

کاربردهای استیل بگیر

کاربرد استیل بگیر از دهه 1980 میلادی در صنایع مختلف گسترده شد. هیچ گریدی از استنلس استیل برای استفاده در تمامی کاربردها و محیط‌­ها مناسب نیست. بنابراین انتخاب بهینه‌­ترین گرید بسیار مهم است. کاربرد فولاد زنگ نزن وابسته به خاصیت مغناطیسی بودن آن نیست زیرا نسبت به سایر مواد مغناطیسی قدرت کمتری دارند. با این حال شرایط و کاربردهایی وجود دارند که رفتار مغناطیسی یا غیر مغناطیسی آلیاژ تاثیر بسزایی بر نحوه ساخت و استفاده از قطعه دارد.

کارشناسان متخصص ما در تجارت فلز می‌­توانند با توجه به نیاز و کاربردی که از استنلس استیل انتظار دارید بهینه‌­ترین گزینه را به شما پیشنهاد دهند. برای ارتباط با کارشناسان ما و اطلاع دقیق از ویژگی­‌های ورق استیل بگیر که در انواع مختلف ورق بگیر خشدار و ورق بگیر براق موجود است با شماره 49143-021 در ارتباط باشید.

تقریبا به هر کجا که نگاه کنیم می­‌توانیم رد پای استنلس استیل را در کاربردهای گوناگون ببینیم. بعد از گروه استنلس استیل­های نگیر آستنیتی، استیل بگیر فریتی بیشترین کاربرد را در صنایع مختلف دارد.

گریدهای بگیر سری 400 از فولادهای زنگ نزن را تشکیل می­‌دهند و چون نیکل ندارند یا مقدار نیکل شان بسیار کم است جایگزینی اقتصادی برای گروه استیل نگیر هستند. استیل بگیر فریتی 25% از استنلس استیل مصرفی بازار جهانی را شامل می‌­شود. بر خلاف استیل نگیر آلیاژهای بگیر در دمای زیر صفر درجه سانتیگراد شکننده اند. از کاربردهای مختلف استیل بگیر فریتی می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ساخت کوره­های القایی
• تولید اتصال دهنده­های مغناطیسی
• ساخت ظروف آشپزی
• ساخت سینک ظرفشویی
• تولید تجهیزات پردازش مواد غذایی
• ساخت تجهیزات مورد استفاده در آب دریا
• استفاده در خودرو سازی
• ساخت راکتورهای هسته­ای

استیل بگیر مارتنزیتی نوعی از استنلس استیل است که به دلیل ترکیب شیمیایی خاصی که دارد می­‌تواند با عملیات حرارتی سخت کاری شود. بنابراین بعد از عملیات حرارتی استحکام استیل بگیر مارتنزیتی از سایر فولادهای زنگ نزن بیشتر می‌­شود. مقدار کروم موجود در ترکیب شیمیایی این گروه از استیل‌­ها بین 11.5 تا 18% وزنی، حداکثر مقدار کربن آن 1.2% وزنی و مقادیری نیکل، منگنز و مولیبدن است. کربن استحکام این گروه را بالا برده اما چون مقدار نیکل آن کم است نسبت به سایر گریدهای استنلس استیل مقاومت به خوردگی کمتری دارد. ساختار کریستالی این گروه نیز bcc است بنابراین جذب آهنربا شده و اصطلاحا بگیر است. از کاربردهای استیل بگیر مارتنزیتی می‌­توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ساخت تیغه‌­هایی با سختی بالا که نیازمند مقاومت سایشی هستند
• ساخت ابزارهای پزشکی
• ساخت قطعات توربین
• ساخت ابزار آلات مکانیکی
• استفاده در صنعت هوافضا
• ساخت تیغ ریش تراش