انواع فولاد زنگ نزن | آشنایی با 5 مدل فولاد ضدزنگ

اگر برای شما هم سوال است که انواع فولاد زنگ نزن کدامند؟ در این مقاله همراه ما باشید. انواع فولاد ضدزنگ، آلیاژهایی از آهن هستند که با افزودن حداقل ۱۱٪ کروم، مقاومت زیادی در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی پیدا می‌کنند. این مقاومت به‌دلیل تشکیل یک لایه نازک و نامرئی از اکسید کروم (Cr₂O₃) بر روی سطح فولاد است. این لایه غیرفعال، که به‌طور خودکار در حضور اکسیژن تشکیل می‌شود، مانع از تماس آهن با محیط و در نتیجه زنگ‌زدگی می‌شود. حتی اگر این لایه خراشیده شود، در صورت وجود اکسیژن کافی، به سرعت بازسازی می‌شود.

علاوه‌بر کروم، عناصر دیگری نیز به انواع فولاد زنگ نزن اضافه می‌شوند تا خواص مکانیکی و مقاومت آن را بهبود بخشند. نیکل، از رایج‌ترین این عناصر است که باعث افزایش شکل‌پذیری و مقاومت در محیط‌های قلیایی می‌شود. مولیبدن هم مقاومت در محیط‌های حاوی کلرید، مانند آب دریا، را افزایش می‌دهد. نیتروژن نیز باعث افزایش استحکام می‌شود.

انواع فولاد زنگ نزن با ترکیبات شیمیایی و ساختار متالورژیکی متفاوت وجود دارد. این انواع به خانواده‌های مختلفی مانند آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی، دوپلکس و رسوب سختی تقسیم می‌شوند. هر خانواده ویژگی‌های خاص خود را دارد و برای کاربردهای مخصوصی مناسب است. برای مثال، فولادهای ضدزنگ آستنیتی، مانند گرید 304 و 316، در کاربردهای گسترده‌ای مانند ساخت ظروف آشپزخانه، تجهیزات صنعتی و قطعات خودرو استفاده می‌شوند. 

انواع فولاد زنگ نزن فریتی، مانند گرید 430، مقاومت خوبی دارند و در ساخت قطعات تزئینی و لوازم خانگی استفاده می‌شوند. فولادهای ضدزنگ مارتنزیتی، مانند گرید 410، دارای استحکام و سختی بالا هستند و در ساخت ابزار برشی و تیغه‌ها استفاده می‌شوند.

1. فولاد زنگ نزن آستنیتی

انواع فولاد زنگ نزن آستنیتی، درواقع بزرگترین و پرکاربردترین خانواده فولادهای ضدزنگ هستند. این فولادها به‌دلیل ساختار (FCC) خود، که به‌نام آستنیت شناخته می‌شود، خواص منحصربه‌فردی دارند. این ساختار در تمام دماها، از دمای محیط تا دمای ذوب، پایدار می‌ماند و به وسیله‌ی عناصری آلیاژی مانند نیکل، منگنز و نیتروژن حفظ می‌شود. فولادهای آستنیتی حداقل حاوی ۱۶٪ کروم و مقدار کافی نیکل (معمولاً بیش از ۷٪) یا ترکیبی از منگنز و نیتروژن هستند تا ساختار آستنیتی آنها در دمای محیط حفظ شود.

ساختار آستنیتی به این فولادها شکل‌پذیری و جوش‌پذیری بسیار خوبی می‌بخشد. آنها به‌راحتی به اشکال مختلف فرم می‌گیرند و می‌توان آنها را با روش‌های مختلف جوشکاری به‌هم متصل کرد. همچنین، انواع فولاد زنگ نزن آستنیتی مقاومت عالی در محیط‌های مختلف، از جمله محیط‌های اکسیدکننده، کاهنده و کلریدی، از خود نشان می‌دهند. این مقاومت به‌دلیل تشکیل یک لایه نازک و چسبنده از اکسید کروم بر روی سطح فولاد است که مانع از تماس فولاد با محیط خورنده می‌شود.

با این حال، فولادهای آستنیتی را نمی‌توان با عملیات حرارتی سخت کرد. استحکام آنها را می‌توان با عملیات حرارتی افزایش داد، اما این کار باعث کاهش شکل‌پذیری آنها می‌شود. انواع فولاد زنگ نزن آستنیتی به‌طور کلی، به دو سری 200 و 300 تقسیم می‌شوند. سری 200، مانند گرید 201، حاوی منگنز و نیتروژن  به‌عنوان جایگزین بخشی از نیکل است. این مسئله، باعث کاهش هزینه می‌شود، اما مقاومت به خوردگی را نیز در مقایسه با سری 300 کاهش می‌دهد. سری 300، مانند گریدهای 304 و 316، حاوی نیکل بیشتری هستند و مقاومت بهتری دارند.

گرید 304 (۱۸/۸) رایج‌ترین نوع از انواع فولاد زنگ نزن آستنیتی است و در کاربردهای گسترده‌ای از جمله ساخت ظروف، ساختمان و… استفاده می‌شود. گرید 316 (۱۸/۸ به علاوه مولیبدن) مقاومت بهتری در برابر خوردگی حفره‌ای و شیاری، به‌ویژه در محیط‌های حاوی کلرید مانند آب دریا، دارد و در صنایع شیمیایی، پزشکی و دریایی کاربرد دارد.

2. فولاد زنگ نزن فریتی

فولادهای ضدزنگ فریتی، دسته‌ای از فولادهای ضدزنگ هستند که ساختار کریستالی آنها در دمای اتاق، مشابه آهن خالص (BCC) است. این ساختار کریستالی، بر خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی این فولادها تأثیر می‌گذارد. انواع فولاد زنگ نزن فریتی حاوی 10.5 تا 27 درصد کروم هستند و برخلاف فولادهای آستنیتی، نیکل کمی دارند یا اصلاً نیکل ندارند. عدم وجود نیکل باعث کاهش هزینه تولید این فولادها می‌شود، اما تأثیر قابل توجهی بر خواص آنها دارد.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های انواع فولاد زنگ نزن فریتی، خاصیت مغناطیسی آنهاست. این ویژگی به‌دلیل ساختار کریستالی BCC آنهاست و می‌تواند در برخی کاربردها مناسب یا مضر باشد. فولادهای فریتی شکل‌پذیری متوسطی دارند و نسبت به فولادهای آستنیتی جوش‌پذیری کمتری دارند. جوشکاری این فولادها نیازمند رعایت نکات خاصی است تا از ایجاد مشکلاتی مانند رشد دانه و کاهش مقاومت به خوردگی در ناحیه جوش جلوگیری شود.

استحکام انواع فولاد زنگ نزن فریتی نسبت به فولادهای آستنیتی کمتر است. این فولادها به‌ویژه در محیط‌های حاوی اسید نیتریک و برخی اسیدهای آلی مقاومت خوبی دارند. با این حال، مقاومت آنها در محیط‌های حاوی کلرید، مانند آب دریا، کمتر از فولادهای آستنیتی است.

انواع فولاد ضدزنگ فریتی

گریدهای معروف انواع فولاد زنگ نزن فریتی شامل 430، 409، 434 و 444 هستند. گرید 430 یک فولاد فریتی عمومی است که در کاربردهای مختلفی مانند ساخت لوازم خانگی، قطعات خودرو و تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود. گرید 409 در سیستم‌های اگزوز خودرو کاربرد دارد. گرید 434 با افزودن مولیبدن، مقاومت بهتری دارد. گرید 444 نیز، در کاربردهای دریایی استفاده می‌شود.

3. فولاد زنگ نزن مارتنزیتی

فولادهای ضدزنگ مارتنزیتی، یکی دیگر از خانواده‌های مهم فولادهای ضدزنگ هستند که به‌دلیل قابلیت رسیدن به سختی بسیار بالا از طریق عملیات حرارتی، شناخته می‌شوند. این فولادها ساختار (BCC) در دمای بالا دارند، اما با سرد شدن سریع از دمای آستنیته، ساختار آنها به مارتنزیت تبدیل می‌شود. مارتنزیت یک ساختار بسیار سخت و شکننده است که باعث افزایش استحکام و سختی فولاد می‌شود. 

انواع فولاد زنگ نزن مارتنزیتی معمولاً حاوی 11.5 تا 18 درصد کروم و 0.1 تا 1.2 درصد کربن هستند. برخی از گریدهای مارتنزیتی همچنین حاوی عناصری مانند نیکل، مولیبدن، وانادیم، نیوبیم و تیتانیوم هستند که برای بهبود خواص مکانیکی و افزایش سختی پس از عملیات حرارتی اضافه می‌شوند.

یکی از ویژگی‌های مهم فولادهای مارتنزیتی، مغناطیسی بودن آنهاست. این ویژگی آنها را از انواع فولاد زنگ نزن آستنیتی که غیرمغناطیسی هستند، متمایز می‌کند. مقاومت فولادهای مارتنزیتی نسبت به فولادهای آستنیتی و حتی فریتی کمتر است. با این حال، با افزایش میزان کروم، مقاومت خوردگی آنها نیز افزایش می‌یابد. به‌عنوان مثال، گریدهای با کروم بالاتر، مانند 440C، مقاومت بهتری نسبت به گریدهای با کروم پایین‌تر، مانند 410، دارند.

جوشکاری فولادهای مارتنزیتی به‌دلیل محتوای کربن بالا و حساسیت به ترک در ناحیه جوش، می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. برای جوشکاری این فولادها معمولاً از روش‌های جوشکاری با حرارت ورودی کم و الکترودهای با هیدروژن کم استفاده می‌شود. پیش‌گرم کردن و پس‌گرم کردن قطعه قبل و بعد از جوشکاری نیز برای کاهش ریسک ترک ضروری است.

انواع فولاد زنگ نزن مارتنزیتی

گریدهای معروف انواع فولاد زنگ نزن مارتنزیتی شامل 410، 420، 440A، 440B، 440C و 5Cr15MoV هستند. گرید 410 یک فولاد مارتنزیتی عمومی است که در کاربردهایی که نیاز به استحکام و سختی متوسط است، مانند قطعات ماشین‌آلات و تیغه‌های توربین، استفاده می‌شود. گریدهای 420، 440A، 440B و 440C با افزایش محتوای کربن، سختی بیشتری دارند و در ساخت ابزار برشی، تیغه‌ها، بلبرینگ و ابزار جراحی استفاده می‌شوند. 5Cr15MoV نیز یک فولاد مارتنزیتی با استحکام و سختی بالا است که در ساخت بلبرینگ، ابزار برشی و قطعات مقاوم به سایش استفاده می‌شود.

4. فولادهای زنگ نزن دوپلکس (فریتی-آستنیتی)

فولادهای ضدزنگ دوپلکس، خانواده‌ای از فولادهای ضدزنگ هستند که ریزساختاری دو فازی از آستنیت و فریت با نسبت تقریباً مساوی دارند. این ساختار منحصربه‌فرد، ترکیبی از خواص مطلوب فولادهای آستنیتی و فریتی را ارائه می‌دهد. انواع فولاد زنگ نزن دوپلکس معمولاً حاوی 22 تا 25 درصد کروم، 3 تا 7 درصد نیکل، 2 تا 4 درصد مولیبدن و 0.05 تا 0.8 درصد نیتروژن هستند. مولیبدن و نیتروژن نقش مهمی در پایداری فاز فریت و بهبود مقاومت دارند.

انواع فولاد زنگ نزن دوپلکس استحکام بسیار بالایی نسبت به فولادهای آستنیتی و فریتی دارند. این استحکام بالا به‌دلیل وجود هر دو فاز آستنیت و فریت و همچنین تأثیر متقابل آنها بر یکدیگر است. همچنین مقاومت فولادهای دوپلکس، به‌ویژه در محیط‌های حاوی کلرید، بسیار خوب است. 

جوش‌پذیری فولادهای دوپلکس نسبتاً خوب است، اما نیاز به رعایت نکات خاصی دارد تا توازن فازی در ناحیه جوش حفظ شود. گریدهای معروف انواع فولاد زنگ نزن دوپلکس شامل 2205، 2507، و 2304 هستند. این فولادها در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، کاغذسازی و آب شیرین‌کن استفاده می‌شوند. 

5. فولادهای زنگ نزن رسوب سختی (Precipitation-Hardening or PH)

فولادهای ضدزنگ رسوب‌سختی (PH)، خانواده‌ای از فولادهای ضدزنگ هستند که با استفاده از مکانیزم رسوب‌سختی، به استحکام و سختی بالایی دست می‌یابند. انواع فولاد زنگ نزن در این مدل، معمولاً حاوی کروم، نیکل و عناصری مانند مس، آلومینیوم و نیوبیم هستند. این عناصر آلیاژی در طی یک فرآیند عملیات حرارتی کنترل شده، رسوباتی ریز و پراکنده در ساختار فولاد ایجاد می‌کنند که مانع از حرکت نابجایی‌ها شده و باعث افزایش استحکام و سختی می‌شوند.

انواع فولاد زنگ نزن PH معمولاً در دو مرحله عملیات حرارتی می‌شوند. مرحله اول شامل عملیات محلول‌سازی است که در آن فولاد تا دمای بالا حرارت داده می‌شود و سپس به سرعت سرد می‌شود. این کار باعث حل شدن عناصر آلیاژی در ساختار فولاد می‌شود. مرحله دوم شامل عملیات پیری است که در آن فولاد در دمای پایین‌تر برای مدت زمان مشخصی نگه داشته می‌شود. در این مرحله، رسوبات ریز در ساختار فولاد تشکیل می‌شوند و باعث افزایش استحکام می‌شوند.

فولادهای PH مقاومت خوردگی خوبی دارند، هرچند به اندازه فولادهای آستنیتی نیست. همچنین قابلیت جوشکاری آنها نیز محدود است و نیاز به رعایت نکات خاصی دارد. گریدهای معروف فولادهای PH شامل 17-4PH، 15-5PH و A-286 هستند. انواع فولاد زنگ نزن در این دسته، در صنایع مختلفی مانند هوافضا، نفت و گاز، و پزشکی کاربرد دارند.

تا به اینجا، 5 نوع از مهمترین انواع فولاد زنگ نزن را بررسی کردیم. شما می‌توایند درصورت نیاز به دریافت مشاوره تخصصی، استعلام قیمت فولاد آلیاژی و اطلاعات بیشتر با کارشناسان مجموعه تماس برقرار کنید.

سوالات متداول