مزایا استنلس استیل در مقایسه با فولاد کربنی ساده

02122011620 تلفن
مقایسه فولاد زنگ نزن و فولاد کربنی

ویژگی های خاص استنلس استیل باعث شده تا این آلیاژ در محیط های مرطوب که فولاد کربنی دچار خوردگی می شود ، به خوبی دوام داشته و بدون لکه و زنگال به فعالیت خود ادامه دهد.

فلز کالا
فلز کالا

جهت خرید ورق استیل بصورت ورق ارجینال یا کویل استیل می توانید از طریق شماره تماس : 22011620 - 021 با کارشناسان بخش فروش فلز کالا تماس بگیرید.

مقایسه فولاد زنگ نزن و فولاد کربنی

در ترکیب شیمیایی تمام فولادها کربن وجود دارد (تقریبا بین 0.02% تا 2.1%)، اما چرا یکی از انواع فولاد، فولاد کربن نامیده می شود؟ در واقع، این از عبارت برای تمایز میان دو دسته فولاد متفاوت از یکدیگر استفاده می شود: فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ. اما فولاد زنگ نزن یا همان استنلس استیل دسته ویژه ای از آلیاژهای فولاد است که به منظور مقاومت در برابر خوردگی طراحی شده اند. در این مقاله به بررسی تفاوت های فولاد زنگ نزن و فولاد کربنی خواهیم پرداخت.

فولاد کربن دقیقا به چه معناست؟

عبارت فولاد کربن دو معنی دارد یک معنی فنی و یک دسته بندی عمومی.
 معنی فنی این عبارت کاملا واضح است: بر اساس استانداردهای موسسه آهن و فولاد آمریکا (به اختصار AISI)، یک فولاد باید مطابق با استانداردهای زیر باشد تا با تعریف فنی فولاد کربنی مطابقت داشته باشد:
هیچ شرطی برای دارا بودن حداقل مقدار کروم، کبالت، کلومبیوم (نوبیوم)، مولیبدن، نیکل، تیتانیوم، تنگستن، وانادیوم، زیرکونیم یا سایر عناصر برای القاء ویژگی ها و خواص آلیاژی وجود ندارد.
حداقل مقداری که برای عنصر مس تعیین می شود نباید بیشتر از 0.4% باشد.
حداکثر مقداری که برای عناصر منگنز، سیلیکون و مس تعیین می شود نباید بیشتر از 1.65% برای منگنز، 0.60% برای سیلیکون و 0.6% برای مس باشد.
این تعریف (تعریف فنی) مقداری پیچیده است اما به زبان ساده تر می گوید که فولادهای کربنی واقعی باید تقریبا عاری از عناصر آلیاژی بوده و فقط از دو ماده تشکیل شده باشند: آهن و کربن. مقدار کربن این فولادها متغیر است و می توان از برخی عناصر آلیاژی در آنها استفاده کرد اما در کل، این فولادها بسیار ساده هستند.
از عبارت فولاد کربنی علاوه بر معنی فوق، برای اشاره به دسته وسیعی از آلیاژهای فولاد که از نوع ضدزنگ(مانند ورق استیل) نیستند نیز استفاده می شود. فولادهای کم آلیاژ برخلاف فولادهای کربنی می توانند مقادیر اندکی از طیف وسیعی از عناصر آلیاژی را در ترکیب شیمیایی خود داشته باشند، و به دلیل این ویژگی می توان آنها را به صورت سفارشی برای طیف گسترده تری از کاربردها تولید کرد. این فولادها از شروط فنی فولادهای کربنی پیروی نمی کنند و تفاوت بسیار بزرگتری در دسته بندی فولادها را نشان می دهند.

تعریف فولاد کربنی

استنلس استیل و فولاد کربنی

تعریف فولاد کربنی بسیار ساده است. این فولاد عمدتا از آهن و مقداری کربن و مقدار بسیار اندکی عناصر آلیاژی تشکیل شده است. آن دسته از فولادهایی که به عناصر آلیاژی نیاز دارند (مانند 4140 و 4340) از نوع فولاد کربنی نیستند. در این تعریف می توان فولاد را به دو دسته فولاد کم کربن و فولاد پرکربن تعمیم داد. فولادهای کم کربن بسیار متداول هستند، در حالیکه از فولادهای پرکربن فقط در محیط های غیرخورنده که به استحکام بالایی نیاز دارند استفاده می شود. فولاد 1020 که یک فولاد کم کربن است، یکی از محبوب ترین فولادهای دنیای امروز به حساب می آید.
فولاد A36 یک فولاد کربنی است که در ساخت تیرآهن استفاده می شود.
خواص مکانیکی فولاد کربنی با توجه به مقدار کربن، متغیر است. فولادهای کم کربن ضعیف تر (استحکام کمتر) و نرم تر هستند اما ماشین کاری و جوشکاری این فولادها به آسانی انجام می شود؛ فولادهای پرکربن محکم ترند (استحکام بالایی) اما کار با آنها نیز سخت تر است. تمام فولادهای کربنی در برابر زنگ-زدگی آسیب پذیرند و به همین دلیل در بسیاری از کاربردها نمی توان از این فولادها استفاده کرد. به طور کلی، اگر به دنبال ماده ای ارزان قیمت هستید، فولاد کربنی گزینه بی نظیریست، اما باید بخاطر داشته باشید که این فولادها برای عملیات های تولیدی که به دقت و کیفیت بالایی نیاز دارند مناسب نیستند.
فولادهای کم آلیاژ (گاهی اوقات به این فولادها، فولاد کربن نیز گفته می شود)
در فولادهای کم آلیاژ به منظور بهبود خواص در مقایسه با فولادهای کربنی، از یک یا چند عنصر آلیاژی (مانند کروم، کبالت، نوبیوم، مولیبدن، نیکل، تیتانیوم، تنگستن، وانادیوم یا زیرکونیم) استفاده می شود. این فولادها محکم تر و سفت تر هستند و مقاومت شان در برابر خوردگی از فولادهای کربنی بیشتر است.
در فولادهای آلیاژی، این عناصر اصلی آلیاژی (علاوه بر کربن) هستند که نوع فولاد را تعیین می کنند. به عناون مثال، فولاد 4140، یکی از متداول ترین آلیاژهای فولاد، یک آلیاژ فولاد کروم-مولیبدن است. یعنی در این آلیاژ، کروم (که مقاومت فولاد در برابر خوردگی را افزایش می دهد) و مولیبدن (که چقرمگی فولاد را افزایش می دهد) عناصر آلیاژی اصلی هستند. از فولاد 4140 در دماهای بالا و کاربردهایی که به مقاومت بالا در برابر سایش نیاز دارند استفاده می شود.

از فولاد 4140 در ساخت شفت، پیچ بولت، چرخ دنده و بسیار از قطعات ماشین کاری شده استفاده می-شود.
فولادهای آلیاژی یکی از پرکاربردترین فولادها در صنایع امروزی هستند. می توان آن ها را ماشین کاری کرد، قیمت مناسبی دارند، به وفور در دسترس هستند و خواص مکانیکی بسیار خوبی دارند. اگر نیازی به مقاومت در برابر خوردگی ندارید، فولادهای کم آلیاژ مقرون به صرفه ترین گزینه ممکن هستند.
همان خواصی که باعث می شود تولید قطعات فولادهای آلیاژی با روش های مرسوم، مقرون به صرفه باشد، از اهمیت کمتری برای تولید به روش پرینت سه بعدی برخوردار است. این فولادها ارزان هستند و ماشین کاری آن ها بسیار راحت است، در نتیجه تولید قطعات فولادی با تکنولوژی چاپ سه بعدی به علت هزینه بالاتر تولید با این روش، به هیچ وجه صرفه اقتصادی ندارد. برخی از شرکت های چاپ سه بعدی سفارشات فولادهای کم آلیاژ مانند فولاد 4140 را تولید می کنند اما این تعداد این شرکت ها انگشت شمار است.

فولادهای زنگ نزن (استنلس استیل)

استنلس استیل و فولاد کربنی

خاصیت اصلی فولادهای ضدزنگ مقاومت شان در برابر خودگی است. این خاصیت به علت دارا بودن کروم زیاد (وزنی %>10.5) و کربن کم (وزنی %<1.2) می باشد. خواص مکانیکی و مقاومت این فولادها در برابر خوردگی، از یک گرید تا گرید دیگر بسیار متفاوت است.

از گریدهای ضدزنگ مانند ورق استیل 316L در ساخت پروانه ها و سایر قطعات غوطه ور در سیالات استفاده می شود. م
فولادهای ضدزنگ آستنیتی متداول ترین نوع فولاد ضدزنگ هستند. در برابر خوردگی مقاومند، جوشکاری و ماشین کاری آنها به راحتی انجام می شود اما نمی توان روی آنها عملیات حرارتی انجام داد. در بین فولادهای زنگ نزن آستنیتی ورق استیل 304 معروفترین، پر کاربردترین و پر فروش ترین رده آلیاژی در بین استنلس استیل ها است. در بین فولادهای آستنیتی ورق استیل L 316 مقاوم ترین گرید در برابر خوردگی است. از این گریدها در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شود زیرا هم ضد آب هستند و هم می توان از آنها در هر محیطی استفاده کرد. این فولادها گران تر هستند و می توان از تکنولوژی پرینت سه بعدی برای ساخت قطعات این فولادها استفاده کرد.
خواص مکانیکی فولادهای ضدزنگ مارتنزیتی از فولادهای آستنیتی بهتر است اما شکل پذیری کمتری دارند. کاربردهای این فولادها به طور کلی از فولادهای آستنیتی کمتر است. اما فولادهای مارتنزیتی به علت استحکام و سختی بالا همراه با مقاومت عالی در برابر خوردگی که بسیار بهتر از فولادهای کم آلیاژ است، برای ساخت قطعاتی مناسب هستند که علاوه بر مقاومت در محیط های اکسیدکننده به استحکام بالا نیز نیاز دارند. همچنین در این فولادها می توان به منظور افزایش سختی، استحکام و سفتی فولاد از عملیات حرارتی نیز استفاده کرد.
گرید 17-4 PH نیز یکی از گریدهای بسیار کاربردی مارتنزیتی است که می توان خواصش را با انجام عملیات حرارتی تغییر داد. این فولاد سختی بالا و قابلیت ماشین کاری بسیار پایینی دارد، و به همین دلیل تولید قطعات این فولاد با چاپ سه بعدی معمولا ارزان تر از ماشین کاری است.
فولادهای زنگ نزن فریتی (دارای خواص مغناطیسی) دارای 10.5 الی 27 درصد عنصر کروم و کمتر از 0.2 درصد کربن در ترکیب شیمیایی خود هستند. یکی از تفاوت های این فولادها با استیل های آستنیتی مربوط به میزان عنصر نیکل است. فولادهای آستنیتی معمولا دارای حداقل 8 درصد نیکل در ساختار خود هستند. در حالی که میزان این عنصر در گروه فریتی به کمتر از یک درصد می رسد.
به طور کلی مقاومت به خوردگی عمومی این گروه از فولادها در مقایسه با استیل های آستنیتی کمتر بوده و فقط زمانی که در معرض پدیده خوردگی تنش بالا قرار می گیرند عملکرد بهتری نسبت به گروه آستنیتی دارند.
معروف ترین و پرکاربردترین رده آلیاژی در بین این فولادها ورق استیل 430 بوده که به استیل بگیر معروف است.

فولاد ضدزنگ در برابر فولاد کربن

بحث مقایسه فولاد کربن در برابر فولاد ضدزنگ از آن چه فکر می کردیم اندکی پیچیده تر است، زیرا خود فولاد کربن نیز به دو دسته کاملا متفاوت تقسیم می شود: فولاد کربن معمولی و فولاد کم آلیاژ.
استنلس استیل ها در مقایسه با فولادهای کم کربن استحکام، سختی و از همه مهم تر، مقاومت بهتری در برابر خوردگی دارند. فولادهای پرکربن استحکام بالایی دارند و استحکام شان گاهی اوقات حتی از فولادهای زنگ نزن نیز بهتر است اما کاربرد چندانی ندارند. فولادهای زنگ نزن برخلاف فولادهای کربنی می توانند در محیط های خورنده، اکسیداسیونی یا مرطوب دوام بیاورند. اما باید بخاطر داشت که فولادهای کربن بسیار ارزانتر از فولاد ضدزنگ هستند و برای ساخت قطعات سازه ای بزرگ مانند لوله، تیرآهن و ورق فولادی مناسب ترند.
فولاد کم آلیاژ از بسیاری جهات از فولاد کربن بهتر است اما در برابر خوردگی مقاومتی ندارد. بسیاری از خواص این فولادها مشابه خواص فولاد ضدزنگ است. مثلا از آلیاژهایی مانند 4140 و 4340 در ماشین-کاری و کاربردهایی متعددی که اندکی اکسیداسیون مشکلی ایجاد نمی کند استفاده می شود. فولاد ضدزنگ کیفیت بالاتری دارد و در عملیات های صنعتی که کیفیت قطعات باید در بالاترین حد ممکن باشد از فولاد ضدزنگ استفاده می شود.

امتیاز شما به این مطلب چقدر است؟


ارسال نظر درباره این موضوع

Loading...
تماس بگیرید