استیل:در این صفحه از استیل با موارد زیر آشنا شوید:
- استیل
- آلیاژ استیل
- آیا استیل زنگ می زند
- فولاد ضد زنگ
- استنلس استیل
استیل چیست، فولادی است به عنوان ضد زنگ که بر خلاف فولادهای معمولی در مقابل هوا و رطوبت لکه نشده و زنگ نمی زنند. استیل از آلیاژی چون آهن با حداقل 11% کروم است. (کروم در فولاد باعث ایجاد خاصیت محافظت یا رویین شدن در مقابل خوردگی است.) علت به وجود آمدن این خاصیت، تشکیل لایه اکسید کروم بسیار چسبنده با ضخامت تقریبی بر سطح فولاد می باشد که اکسیژن موجود در هوا برای ایجاد آن کافی است.
حداقل درصد کروم برای تشکیل لایه محافظ 10.5 درصد می باشد که در این صورت استیل تنها در مقابل اتمسفر عادی مقاوم می باشد. وقتی درصد کروم به 25 تا 30% افزایش یابد، خواص اصلی استیل یعنی مقاومت به خوردگی، افزایش یافته و مقاومت به اکسیداسیون به حداکثر خود می رسد. رویینگی وضعیتی موقتی و غیر پایدار از استنلس استیل می باشد که پایداری آن علاوه بر ترکیب فولاد، بستگی به عواملی نظیر نوع و غلظت محیط خورنده، درجه حرارت و غیره دارد.
اگرچه بیشترین کاربرد استیل به علت خاصیت مقاومت به خوردگی آنها در محیط های مختلف شیمیایی است، اما کاربرد مهم دیگر آنها در درجه حرارت های بالا تحت عنوان آلیاژهای مقاوم به دما می باشد که معمولاً کمتر به آن توجه می شود.
آلیاژ استیل | استیل چیست
در باور عامه و در بین مردم استیل به عنوان یک فلز شناخته می شود در حالی که استیل گونه ای آلیاژ می باشد. آلیاژی از آهن با درصدی از ترکیب کربن می باشد که درصد کربن خصوصیات ویژه این آلیاژ را نیز تغییر می دهد. آلیاژ استیل دارای مقاومت و انعطاف پذیری است که برای کاربرد ها و موارد مختلف زیادی استفاده می شود.
آلیاژ استیل ضد زنگ از فلز فولاد یا آهن و ترکیبی از درصدی از عناصر سیلسیم، کربن، منگز و… می باشد که ترکیب شدن هرکدام از این عناصر خواص و ویژگی خاصی به استیل می دهند. برای مثال ترکیب آهن با عنصر کروم موجب تشکیل آلیاژ استیل ضد زنگ است که در برابر خوردگی و زنگ زدن بسیار مقاوم است.
استیل آلیاژی که پایه آن از آهن است و کمتر از ۲% کربن دارد استیل یا فولاد نامیده می‌شود. بسته به نوع و مقدار دیگر عناصر موجود در آن خواص مکانیکی نظیر سختی و شکل‌پذیری مشخص می‌شود. فولادها به دودسته ساده کربنی و آلیاژی دسته‌بندی می‌شوند.
آیا استیل زنگ می زند
استیل آلیاژی از عناصر آهن و درصدی از سایر عناصر است. عنصر کروم اگر به آهن افزوده شود آلیاژ بسیار مقاوم با خواص بی نظیر شکل می گیرد. اما این آلیاژ کمبود هایی را نیز دارا می باشد از جمله خورندگی در برابر رطوبت بسیار زیاد، در صورتی که این استیل در شرایط هوایی با رطوبت کم قرار بگیرد آسیبی وارد نمی گردد ولی در صورت وجود رطوبت زیاد زنگ می زند که برای این امر باید استیل را ضد زنگ نمود.
برای ایجاد قابلیت ضد زنگ بودن در استیل باید به آلیاژ استیل باید درصد عنصر کروم را تا حدود 10.5% افزایش داد در ان صورت کروم با ترکیب شدن با آهن با اکسیژن هوا نیز وارد واکنش شیمیایی و اکسید کروم را شکل می دهد. اکسید کروم روی استیل به صورت یک روکش عایق قرار می گیرد با اینکه این قابلیت دیده نمی شود ولی کار مهمی را انجام می دهد و آن محافظت آلیاژ استیلدر برابر خورندگی و زنگ زدن می باشد. می توان برای بالاتر بردن مقاومت استیل درصدی از سایر عناصر مانند نیکل، منگنز و… نیز استفاده نمود.
فولاد ضد زنگ
فولاد ضدزنگ به گروهی از آلیاژها با پایه آهنی گفته می‌شود که حاوی حداقل ۱۱ درصد کروم (Cr) هست. کروم عنصری اساسی است که با تشکیل یک فیلم اکسید کروم در سطح فولاد آن را ضدزنگ می‌سازد. هنگامی‌که فولاد ضدزنگ بریده یا خراش داده می‌شود، کروم موجود در سطح سریعاً اکسید می‌شود و فیلم اکسید ناحیه صدمه‌دیده را ترمیم می‌کند.
به دلیل همین خاصیت خود ترمیمی (خودکفایی/ Self healing) است که فولاد را بدون زنگ (Stainless) می‌نامند. اولین فولاد ضدزنگ به‌صورت آلیاژ، مارتنزیتی Fe-Cr-C توسط دانشمند انگلیسی به نام هاری بررلی (Harry Brearley) در ۱۹۱۲ تهیه گردید.
فولادهای ضدزنگ فقط در شرایطی خاص نظیر محیط‌های غیر آلوده و آب شیرین یا آب دریا (به‌صورت جاری) بدون زنگ باقی می‌مانند. در هوای مرطوب دریایی یا در داخل آب ساکن (راکد) فولاد ضدزنگ نوع ۳۰۴ زنگ می‌زند و اغلب به‌صورت موضعی دچار خوردگی حفره‌ای می‌گردد.
به‌طورکلی ماهیت محیط و ترکیب شیمایی فولاد هر دو در تشکیل زنگ و خوردگی حفره‌ای فولاد ضدزنگ نقش تعیین‌کننده‌ای دارند. انواع گرید های استنلس استیل سری ۳۰۰ یا استیل نگیر (غیر مغناطیسی): آلیاژ آهن، کروم، نیکل با کربن کمتر از ۱/۰ درصد.
آلیاژهای مهم فولادهای زنگ نزن بر مبنای عنصر آلیاژی که به آن افزوده شده‌است به صورت زیر می‌باشد.
- آلیاژهای آهن – کروم
- آلیاژهای آهن – کروم ـ کربن
- آلیاژهای آهن – کروم – نیکل – کربن
فولادهای زنگ نزن بر اساس ساختار متالورژیکی و ترکیب شیمیایی، به صورت زیر تقسیم می‌شوند:
- فولاد زنگ نزن فریتی
- فولاد زنگ نزن مارتنزیتی
- فولاد زنگ نزن آستنیتی
- فولاد زنگ نزن آستنیتی – فریتی
- فولاد زنگ نزن رسوب سختی
استیل یا فلز ضدزنگ، یک اصطلاح برای فولاد ضدزنگ می‌باشد. در اوایل توسعه این محصول، این ماده برای برنامه‌های کاربردی مثل سرویس کارد و چنگال ابداع‌شده بود. پس‌ازآن به‌عنوان یک نام عمومی برای این فولاد به تصویب رسید و در حال حاضر طیف گسترده‌ای از انواع فولاد و فلزات را پوشش می‌دهد. این ماده دارای خاصیت ضد زنگ می باشد و در برنامه‌های کاربردی در برابر اکسیداسیون مقاوم است. فولاد ضد زنگ، از آلیاژهای آهن با حداقل 10.5٪ کروم می‌باشد.
عناصر آلیاژی دیگری نیز به منظور افزایش ساختار و خواص مانند شکل‌پذیری، قدرت و سختی برودتی استیل، به آن اضافه می‌شود. این عناصر آلیاژی اضافه‌شده عبارت‌اند از:
- نیکل
- مولیبدنیوم
- تیتانیوم
- فلز مس
علاوه بر این فلزات عناصر غیرفلزی دیگر نیز به فولاد استیل اضافه می‌گردد، مانند:
- کربن
- نیتروژن
مهم‌ترین ویژگی که در این محصول مهم است، فولاد ضدزنگ بودن آن و مقاومتی است که در برابر زنگ‌زدگی از خود نشان می‌دهد. شما می‌توانید با توجه به کاربردی که دارید سطحی از مقاومت را برای فولاد و استیل خود انتخاب نمایید.
استیل و فولاد ضدزنگ به چهار دسته تقسیم می شود :
- فریتی
- مارتنزیتی (مقاوم در برابر بارش)
- دوپلکس
- آستنیتی (بهترین نوع فولاد کاربردی)
استنس استیل
استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) به فولادی با مقدار عنصر آلیاژی بالا گفته می‌شود که توانایی مقاومت به خوردگی در اتمسفرهای خورنده و دماهای بالا را داشته باشد.
استنلس استیل نوعی فولاد است که در برابر زنگ زدگی و خوردگی بسیار مقاوم است و می‌تواند سال‌ها بدون خوردگی و زنگ زدگی باقی بماند. این دستاورد در خیلی از ساخت و سازها دیده می‌شود و دارای کاربردهای فراوان است.
آلیاژهای فولاد زنگ نزن (استنلس استیل) به علت داشتن مقاومت بالا نسبت خوردگی عالی یکی از پرکاربردترین مواد در مهندسی است. این مقاومت به دلیل وجود مقدار زیادی کروم در آنها ناشی می‌شود. مقدار کم کروم، مثلاً ۵٪، مقاومت به خوردگی آهن را مقداری افزایش می‌دهد، اما برای رسیدن به فولاد زنگ نزن (استنلس استیل)، حداقل 12% کروم نیاز است. برابر با نظریه‌های کلاسیک، کروم با تشکیل یک لایه اکسید سطحی که لایه‌های زیرین را از خوردگی محافظت می‌کند، سطح آهن را زنگ نزن می‌سازد. برای ایجاد این لایه محافظ، سطح فولاد زنگ نزن باید در تماس با عوامل اکسیدکننده باشد.
استنلس استیل نوعی فولاد آلیاژی است که درصد عناصر نیکل و کروم آن نسبت به بقیه عناصر تشکیل‌دهنده آن بالاتر است. به‌طورکلی اگر میزان کروم فولاد از ۵/۱۰ درصد بیشتر باشد آن را استنلس استیل می‌نامند.
این مقدار کروم باعث می‌شود که هنگام خوردگی لایه‌نازکی روی فولاد تشکیل شود و همین لایه باعث جلوگیری از خوردگی‌های بعدی می‌شود و عملاً باعث‌ترمیم خوردگی می‌شود.
ضمناً کربن آن کمتر از ۵/۱ درصد هست. فولاد زنگ نزن آلیاژی از فولاد است که از ۱۰٫۵ درصد یا بیشتر کروم و بیش از ۵۰ درصد آهن تشکیل‌شده باشد. کروم موجود در استیل باعث به وجود آمدن یک سطح سخت و یکپارچه در برابر زنگ‌زدگی می‌شود. قابلیت ضدزنگ بودن با اضافه کردن درصد بیشتر کروم و همچنین آلیاژهای دیگر نظیر بهبود می‌یابد.
انواع استنلس
در انواع استنلس استفاده از آلیاژهایی با کروم پائین در مواردی که حفظ ظاهر در اولویت نیست و شرایط سخت محیطی وجود ندارد، امکان‌پذیر است. در انواع استنلس افزایش کروم باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی می‌شود. افزایش تیتانیوم نیز خاصیت جوش پذیری را بالا می برد.
- استنلس نگیر: دارای آلیاژ آهن، کروم، نیکل با کربن کمتر از ۰.۱٪ در حالت استفاده نشده خاصیت غیر آهنربایی دارد و بیش از ۶۵ % مصرف جهانی استنلس را به خود اختصاص داده است.
- استنلس بگیر: آلیاژ آهن – کروم با کربن کمتر از ۰.۱٪ همراه با خاصیت آهنربایی.
- استنلس مارتنزیت: آلیاژ آهن – کروم با کربن بالای ۰۱٪ و خاصیت آهنربایی و سختی پذیر.
- استیل دوپلکس: آلیاژ آهن-کروم و نیکل با ساختمانی از ترکیب استیل‌های مغناطیسی و غیر مغناطیسی و خاصیت آهنربایی.
استیل‌های سری ۳۰۰
رایج ترین نوع فولاد ضدزنگ استیل‌های سری ۳۰۰ هستند که خود به انواع مختلفی مثل ۳۰۳، ۳۰۴، ۳۰۵، ۳۱۶، ۳۲۱ و ۳۴۷ تقسیم می‌شوند و در بین آنها استیل ۳۰۴ با اختلاف قابل توجهی از بقیه پرکاربردتر و رایج‌تر است. استیل ۳۰۴ و تعداد دیگری از استیل‌های این سری شامل ۱۸ درصد کروم و ۸ درصد نیکل هستند و به همین دلیل به نام استیل ۸–۱۸ هم شناخته می‌شوند. البته نام استیل ۸–۱۸ اشاره به نوع خاصی از استیل ندارد چون فقط درصد دو آلیاژ نیکل و کروم را نشان می‌دهد. علاوه بر این کربن این استیل‌ها کمتر از 0.08% است و خاصیت آهنربایی ندارند.
مزایای استفاده از محصولات استیل:
- عمر طولانی به دلیل عدم زنگ زدگی
- شکیل و زیبا بودن
- قابلیت شستشوی سریع و آسان
- شکل دهی به نما
- انعطاف پذیری و تناسب با هر نمای ساختمانی
- مقاومت بالا در برابر تغییرات جوی
- امکان استفاده در مکان هایی با رطوبت بالا
تفاوت کربن استیل با استنلس استیل
فولاد از آلیاژ آهن است که با ترکیب عناصر با آهن خام تشکیل می شود. کربن به عنوان یکی از این عناصر از مواد اصلی آلیاژ تشکیل دهنده فولاد است که می توان همراه به آن عناصر دیگر افزود که افزودن مواد دیگر خواص فیزیکی و شیمیایی فولاد و یا همان آلیاژ استیل را تغییر می دهد. کربن از آلیاژ استیل می باشد که بر اساس درصد تعیین می گردد. اما عناصر اصلی دیگری نیز در تشکیل استیل مورد استفاده قرار می گیرد که به اندازه کربن تاثیر گذار نمی باشند. فولاد ضد زنگ یا همان استنلس استیل در ترکیب خود دارای درصد بسیار بالایی از کروم می باشد که کروم موجود در ترکیب با آهن با هوا تولید اکسید کروم را می دهد که به صورت لایه نازک روی آلیاژ پوشیده می شود و از خرده گی و زنگ زدن فولاد جلوگیری می کند.
با توجه به این تعاریف می توان گفت که تفاوت کربن استیل با استنلس استیل در مقدار ترکیب اصلیشان می باشد که کربن استیل محتوای کربنی بیشتری دارد و در ترکیب استنلس کروم بیشتری استفاده می شود. وجود کربن موجب دوام بالاتر، نقطه ذوب بالاتر، توزیع گرمایی بیشتری دارد و کروم نیز خاصیت ضد زنگ بودن را به استیل می افزاید.
