فولاد ضد زنگ فریتی: کاربردها، ویژگی‌ها و موارد استفاده

فولادهای زنگ‌نزن فریتی یا استیل فریتی به واسطه‌ی دارا بودن ساختار بلوری مکعبی مرکزپر (BCC)، خاصیت مغناطیسی از خود نشان می‌دهند. این آلیاژها با مقادیر بالای کروم (10.5 تا 27 درصد وزنی) و کربن بسیار پایین (0.03 تا 0.12 درصد وزنی) مشخص می‌شوند. علاوه بر این، عناصر آلیاژی همچون منگنز، مولیبدن، نیوبیوم و تیتانیوم نیز ممکن است به ترکیب این فولادها افزوده شود. با این حال، میزان نیکل در این آلیاژها بسیار کم یا حتی صفر است.

استیل فریتی به دلیل چکش‌خواری خوب، مقاومت مطلوب در برابر خوردگی و هزینه تولید پایین‌تر نسبت به گریدهای آستنیتی و دوپلکس، از محبوبیت بالایی برخوردار هستند. این آلیاژها به دلیل قابلیت شکل‌پذیری بالا، به ویژه در فرآیندهای کار سرد و کشش عمیق، به طور گسترده در صنایع خودروسازی، ماشین‌آلات صنعتی و تولید ظروف آشپزخانه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

خواص مکانیکی مناسب و مقاومت در برابر خوردگی فولادهای فریتی، این آلیاژها را برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و ساختمانی مناسب ساخته است. از جمله این کاربردها می‌توان به ساخت مخازن ذخیره‌سازی، لوله‌های انتقال سیالات، تجهیزات فرآیندی، قطعات تزئینی و سازه‌های ساختمانی اشاره کرد. همچنین، به دلیل مقاومت حرارتی خوب، فولادهای فریتی در ساخت قطعاتی که در معرض دماهای بالا قرار می‌گیرند، مانند اجزای سیستم‌های اگزوز خودرو و کوره‌های صنعتی، به کار می‌روند.

استنلس استیل فریتی عمدتاً به پنج گروه تقسیم می شوند:

• گروه 1 (نوع 409/410L)
• گروه 2 (نوع 430)
• گروه 3 (نوع 430Ti, 439 و 441)
• گروه 4 (نوع 434, 436, 444)
• گروه 5 (نوع 446, 445, 447)

گروه 1 (انواع 409/410L)

آلیاژ فریتی 409 به دلیل مقاومت به خوردگی تنشی در محیط‌های مرطوب، نسبت به گرید 410 از عملکرد بهتری برخوردار است. این آلیاژ که در ابتدا به طور گسترده در سیستم‌های اگزوز خودروها به کار می‌رفت، اکنون در ساخت قطعاتی مانند لوله‌های اگزوز و محفظه‌های کاتالیزور نیز کاربرد دارد. مقاومت به اکسیداسیون در دمای بالا و شکل‌پذیری خوب از دیگر مزایای این گرید به شمار می‌رود. در مقابل، گرید 410 که ساختاری مارتنزیتی دارد، عمدتاً در ساخت قطعاتی که نیازمند استحکام بالا و مقاومت به سایش هستند، مانند بدنه خارجی اتوبوس‌ها، کانتینرها و فریم‌های مانیتور LCD، مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، این گرید در محیط‌های خورنده حساس به ترک خوردگی ناشی از خوردگی است.

گروه 2 (نوع 430)

استیل فریتی 430 به واسطه درصد بالای کروم موجود در آلیاژ خود، مقاومت قابل توجهی در برابر طیف وسیعی از محیط‌های خورنده از جمله اسیدهای آلی، نیتریک و سولفوریک از خود نشان می‌دهد. این ویژگی، استیل 430 را به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربرد در صنایع مختلف تبدیل کرده است. از جمله کاربردهای شاخص این گرید می‌توان به ساخت قطعاتی مانند بدنه داخلی ماشین‌های لباسشویی، سینک‌های آشپزخانه، ظروف پخت و پز و پانل‌های داخلی تجهیزات صنعتی اشاره کرد. مقاومت به خوردگی بالا، شکل‌پذیری مناسب و قیمت اقتصادی از جمله دلایلی هستند که استیل 430 را به یکی از پرکاربردترین گریدهای استیل فریتی در صنعت تبدیل کرده است.

گروه 3 (انواع 430 Ti, 439 و 441)

گریدهای فریتی مورد اشاره، علی‌رغم داشتن قابلیت جوش‌پذیری بهتر نسبت به سایر همتایان فریتی خود، در منطقه متأثر از جوش (HAZ) مستعد حساسیت به تَرَک‌خوردگی بین‌دانه‌ای (IGSCC) می‌باشند. این امر، به دلیل تغییرات میکروساختاری در منطقه جوش و کاهش مقاومت به خوردگی بین‌دانه‌ای در این ناحیه، رخ می‌دهد. به همین دلیل، در صنایع مختلف، به ویژه در ساخت سیستم‌های اگزوز خودرو و دیواره‌های داخلی لوازم خانگی، این گریدها به عنوان جایگزینی مناسب برای گریدهای آستنیتی مانند 304 مطرح شده‌اند. البته، برای اطمینان از عملکرد مطلوب این گریدها در کاربردهای مذکور، انتخاب روش جوشکاری مناسب و کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری از اهمیت بالایی برخوردار است.

گروه 4 (انواع 434، 436 و 444)

آلیاژهای فریتی-آستنیتی سری 400 (انواع 434، 436 و 444) آلیاژهایی هستند که به دلیل ساختار کریستالی دوگانه فریتی و آستنیتی و همچنین محتوای بالای مولیبدن، مقاومت به خوردگی بین‌دانه‌ای و تنشی بسیار بالایی از خود نشان می‌دهند. این آلیاژها به ویژه در محیط‌های خورنده حاوی کلرید و در دماهای پایین (کریوژنیک) عملکرد فوق‌العاده‌ای دارند. قابلیت کار گرمایی بالای این آلیاژها، آن‌ها را برای کاربردهایی مانند ساخت اجزای آبگرمکن‌های خورشیدی، مخازن ذخیره‌سازی آب گرم و قطعات داخلی دستگاه‌های مایکروویو مناسب ساخته است. عدد معادل مقاومت در برابر حفره (PREN) بالای این آلیاژها، مشابه با گرید 316 آستنیتی، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی حفره‌ای در محیط‌های دریایی و صنعتی ارائه می‌دهد.

گروه 5 (انواع 445، 446 و 447)

آلیاژهای استنینی گروه 5 (مانند گریدهای 445، 446 و 447) به دلیل محتوای بالای کروم، مقاومت به خوردگی بسیار بالایی از خود نشان می‌دهند. این آلیاژها به ویژه در برابر خوردگی حفره‌ای و ترک خوردگی ناشی از تنش در محیط‌های کلریدی، مانند محیط‌های دریایی، عملکرد بسیار خوبی دارند. مقاومت بالای این آلیاژها در برابر پدیده دمازدایی (پوسته پوسته شدن) نیز از ویژگی‌های بارز آنها است. گرید 447 به دلیل وجود مولیبدن بیشتر در ترکیب شیمیایی خود، مقاومت به خوردگی حتی بالاتری نسبت به سایر گریدهای گروه 5 و برخی آلیاژهای نیکل دار مانند آلیاژهای پایه تیتانیوم از خود نشان می‌دهد.

چالش‌های خوردگی در فولادهای فریتی

فولادهای زنگ نزن فریتی به دلیل ساختار کریستالی BCC خود و محتوای کربن نسبتا پایین، مستعدتر از فولادهای آستنیتی به پدیده حساسیت‌زایی و در نتیجه خوردگی بین دانه‌ای (IGC) می‌باشند. این حساسیت‌زایی ناشی از رسوب کاربیدهای کروم در مرز دانه‌ها در محدوده دمایی حساسیت‌زایی است. برای کاهش این پدیده، از عناصر آلیاژی پایدارکننده مانند تیتانیوم (Ti) و نیوبیوم (Nb) استفاده می‌شود که با کربن ترکیب شده و از رسوب کاربیدهای کروم در مرز دانه‌ها جلوگیری می‌کنند. همچنین، عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر می‌تواند با ریز کردن دانه‌ها و همگن‌سازی ترکیب شیمیایی، مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای را بهبود بخشد. ترد شدن دانه‌ای (Grain Boundary Embrittlement) نیز یکی دیگر از چالش‌های فولادهای فریتی است که عمدتاً در محدوده دمایی 400 تا 500 درجه سانتی‌گراد رخ می‌دهد و به دلیل جذب ناخالصی‌ها در مرز دانه‌ها و کاهش انرژی پیوستگی آن‌ها می‌باشد. برای جلوگیری از این پدیده، عملیات آنیل کردن در دمای بالاتر از 500 درجه سانتی‌گراد توصیه می‌شود تا ناخالصی‌ها از مرز دانه‌ها خارج شده و انرژی پیوستگی آن‌ها افزایش یابد.

پس از مطالعه جامع ساختار کریستالی BCC و ترکیب شیمیایی غنی از کروم در فولادهای زنگ‌نزن فریتی، می‌توانیم به این نتیجه دست یابیم که این دسته از آلیاژها مجموعه‌ای از ویژگی‌های متمایز را دارا می‌باشند که آن‌ها را از سایر گروه‌های فولادهای زنگ‌نزن متمایز می‌سازد. مقاومت مطلوب در برابر خوردگی حفره‌ای و ترک خوردگی تنشی ناشی از کلریدها، چقرمگی خوب در دماهای پایین و خواص مغناطیسی، از جمله ویژگی‌های بارز این آلیاژها هستند. این خصوصیات منحصر به فرد، فولادهای فریتی را به گزینه‌ای ایده‌آل برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای صنعتی، از جمله صنایع شیمیایی، خودروسازی و ساخت تجهیزات آشپزخانه، تبدیل نموده است.

استیل گستر تابان، با دارا بودن سبد متنوعی از محصولات استنلس استیل، پاسخگوی نیازهای هر پروژه صنعتی است. ما با بیش از بیست سال تجربه در این حوزه، به عنوان یک شریک قابل اعتماد در کنار شما هستیم.