فولاد جزء لاینفک زندگی ماست. این ماده یکی از پرمصرفترین کالاها به شمار میرود و کاربرد گستردهای در صنایع گوناگونی از جمله زیرساخت، حملونقل، انرژی، بستهبندی و تولید کالاهای بادوام دارد. فولادها به طور کلی به سه دسته تقسیم میشوند: فولادهای کربنی ساده (حداکثر ۱٫۵ درصد کربن)، فولادهای کمآلیاژ (کمتر از ۸ درصد عناصر آلیاژی) و فولادهای پرآلیاژ (بیش از ۸ درصد عناصر آلیاژی).
در این مقاله قصد داریم تفاوتهای بین فولاد کربنی ساده و فولاد ضد زنگ را بررسی کنیم.
مقایسه محتوا و طبقه بندی فولادهای کربنی و فولادهای ضد زنگ
فولاد کربنی ساده عمدتاً از آهن و کربن به عنوان عناصر آلیاژی اصلی تشکیل شده است. دسته بندی فولادهای کربنی ساده بر اساس میزان کربن موجود در فلز است.
فولاد زنگنزن، نوعی فولاد با آلیاژ بالا است که حداقل ۱۰٫۵ درصد کروم و عناصر آلیاژی دیگر را در خود دارد. فولادهای زنگنزن بر اساس ریزساختارشان در دمای اتاق دستهبندی میشوند.
نامگذاری فولادهای کربنی و فولادهای زنگ نزن (مطابق با استاندارد ASTM)
فولادهای کربنی ساده با یک عدد چهار رقمی مشخص میشوند. دو رقم آخر این عدد نشاندهنده درصد کربن موجود در فلز است. برای مثال، AISI/SAE 1040 نشاندهنده فولاد کربنی متوسط با ۰٫۴۰ درصد کربن است. به همین ترتیب، AISI 1010 یک فولاد کم کربن با ۰٫۱۰ درصد کربن است.
| نامگذاری AISI | نوع فولاد کربنی ساده |
| 10XX | حداکثر منگنز 1.00% |
| 15XX | منگنز 1.00 – 1.60% |
| 13XX | منگنز 1.60-1.90% |
| 11XX | گوگرد دار |
| 12XX | گوگرد دار و فسفر دار |
فولادهای زنگنزن به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم میشوند: سری ۳۰۰ ( گرید آستنیتی) و سری ۴۰۰ (گرید مارتنزیتی و فریتی). دستههای دیگری مانند فولادهای زنگنزن دوگانه (Duplex) و رسوب سخت شونده (Precipitation hardened) نامگذاری متفاوتی دارند. در زیر به برخی از پرکاربردترین گریدهای فولاد زنگنزن اشاره شده است:
| نوع | گریدهای پرطرفدار |
| فولاد زنگ نزن آستنیتی | 304, 304L, 316, 316L, 316Ti, 303, 321 |
| فولاد زنگ نزن فریتی | 409, 409Ti, 441, 446 |
| فولاد زنگ نزن مارتنزیتی | SS 410, 416, 420, 420B, 420C, 430F, 431 |
| فولاد زنگ نزن دوگانه (دوبلکس) | F51, F53, F60 |
| فولاد زنگ نزن رسوب سخت شده | 17/4 PH |
حرف "L" در انتهای نام یک آلیاژ فولادی نشان دهنده نوع کم کربن آن است. حرف "Ti" نیز مخفف عنصر تیتانیوم است که برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای به آلیاژ اضافه میشود. حروف "B" و "C" نیز نشان دهنده درصد متفاوت کربن در گریدهای مارتنزیتی هستند.
نمودارهای فازی فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ
برای بررسی ساختار فولاد کربنی ساده میتوان از نمودار آهن-کاربید استفاده کرد. در این نمودار، درصد کربن روی محور افقی و دما روی محور عمودی نمایش داده میشود. تغییرات فاز، نتیجهی ترکیب درصد کربن و فرآیند عملیات حرارتی است.
نمودار فازی فولاد زنگنزن با رسم درصد محتوای کروم روی محور X و مقیاس دما روی محور Y به دست میآید. تغییرات فازی محدود به گریدهای مارتنزیتی و رسوبی سختشده فولاد زنگنزن است، زیرا این گریدها درصد کربن بالاتری دارند. گریدهای آستنیتی، فریتی و دوگانه فقط میتوانند با کرنش سخت شوند، زیرا هیچ تغییر فازی در طول و بعد از عملیات حرارتی رخ نمیدهد.
خواص فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ
فولادهای کربنی ساده، نرم و به راحتی شکلپذیرند. با افزایش میزان کربن، میتوان به سختی بیشتری دست یافت، اما از قابلیت شکلپذیری آنها کاسته میشود. فولادهای پر کربن همچنین قابلیت جوشکاری و مقاومت دمایی ضعیفی دارند.
فولادهای زنگنزن به طور ذاتی در برابر خوردگی مقاوماند. کروم لایهٔ نازک و خودترمیمی دور فلز تشکیل میدهد و به این ترتیب از فلز زیرین در برابر محیطهای خورنده محافظت میکند. فولادهای زنگنزن به دلیل پرداخت سطح عالی، ظاهر بهتری دارند. آنها را میتوان به اشکال پیچیده درآورد. ترکیب فولادهای زنگنزن را میتوان برای کاربردهای خاص تغییر داد.
عناصر آلیاژی
برای ایجاد خواص مطلوب در فولادهای زنگنزن (استیلهای ضد زنگ)، از عناصر آلیاژی گوناگونی استفاده میشود. گوگرد و فسفر به منظور بهبود قابلیت ماشینکاری، و تیتانیوم و نیوبیوم برای افزایش قابلیت جوشکاری از طریق کاهش خوردگی بیندانهای به فولاد اضافه میشوند. آلومینیوم و مس در گریدهای سختشده به روش رسوبگذاری برای بهبود استحکام مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین، مولیبدن به منظور افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفرهای و شکافی به فولاد افزوده میشود.
در فولادهای کربنی ساده، عناصر آلیاژی به جز کربن به مقدار بسیار ناچیز وجود دارند و تأثیر چندانی بر خواص فولاد ندارند. مقدار کمی گوگرد، منگنز، فسفر و سیلیسیم را میتوان در فولادهای کربنی ساده یافت.
کاربردهای فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ
انتخاب نوع فولاد به کاربرد آن بستگی دارد. اگر فولاد به عنوان یک جزء سازهای پنهان باشد و احتمال خوردگی کم باشد، فولاد کربنی ترجیح داده میشود. فولاد زنگنزن با مقاومت بیشتر در برابر خوردگی، پایداری بهتری را در محیطهای خورنده ارائه میدهد. در شرایطی که زیبایی قطعه مهم باشد، فولاد زنگنزن گزینه بهتری است زیرا پرداخت سطح برتری ارائه میدهد. انتخاب میتواند بر اساس بودجه نیز باشد. فولادهای زنگنزن حاوی عناصر آلیاژی گرانقیمت هستند و در مقایسه با فولاد کربنی ساده، کار کردن با آنها نیز پرهزینهتر است.
این موضوع به سنجش همه پارامترها برای یک کاربرد خاص قبل از انتخاب بین دو نوع فولاد بستگی دارد.
شرکت استیل گستر تابان با بیش از ۵ دهه تجربه در زمینهٔ واردات فولاد زنگنزن، نیازهای گوناگون این صنعت را با بیش از ۱۵۰ گرید مختلف در پروفیلهای گوناگون از جمله گرد، مربع، ششضلعی و تسمه برآورده میکند. این شرکت همچنین شمش و بیلت با کیفیت عالی برای آهنگری ارائه میدهد. برای اطلاعات بیشتر میتوانید به وبسایت ما به آدرس https://www.steelgostartaban.com مراجعه کنید.