فولاد، آلیاژی است که عمدتاً از آهن و کربن تشکیل شده و در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد. این ماده به دو دسته اصلی فولاد ابزار و فولاد ضدزنگ (استنلس استیل) تقسیم می‌شود که هر یک دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود هستند.
فولاد ابزاری
فولادهای ابزاری آلیاژهایی فولادی هستند که به منظور ساخت انواع ابزار با کارایی بالا طراحی و تولید می‌شوند. ویژگی‌های برجسته این فولادها شامل سختی فوق‌العاده، مقاومت به سایش، حفظ شکل‌پذیری در دماهای بالا و قابلیت حفظ لبه برنده در شرایط کاری سخت می‌باشد.
جهت دستیابی به این خواص مطلوب، فولادهای ابزاری با عناصری همچون تنگستن، کروم، وانادیوم و مولیبدن آلیاژ می‌شوند. وجود کاربیدهای پایدار در ساختار آستنیت این فولادها، عملکرد آن‌ها را در دماهای بالا به طور قابل توجهی بهبود بخشیده و مقاومت به سایش را افزایش می‌دهد.
فولادهای ابزاری به شش گرید اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند که عبارتند از: آب‌سخت، هواسخت، نوع D، روغن‌سخت، مقاوم به ضربه و مقاوم به حرارت کاری گرم. این فولادها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در فرآیندهای صنعتی همچون برش، پرسکاری و اکستروژن فلزات کاربرد گسترده‌ای دارند.
فولاد ضد زنگ (استنلس استیل)
این آلیاژ، که معمولاً به عنوان استیل ضدزنگ شناخته می‌شود، به دلیل مقاومت فوق‌العاده در برابر خوردگی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. وجود عناصری همچون کروم، نیکل و مولیبدن در ساختار این آلیاژ، سبب پایداری آن در برابر عوامل خورنده شده است. استیل ضدزنگ به واسطه ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در صنایع گوناگونی نظیر صنایع غذایی، تولید لوازم خانگی و تجهیزات پزشکی کاربرد گسترده‌ای یافته است.
ترکیب شیمیایی
ترکیب شیمیایی عامل اصلی تمایز بین فولاد ابزار و فولاد ضد زنگ است. فولاد ابزار حاوی کربن بیشتری نسبت به فولاد ضد زنگ است. این یک آلیاژ کربنی است. عناصر آلیاژی اصلی تنگستن، کروم، وانادیوم و مولیبدن هستند و در فولادهای ابزار تشکیل کاربید می دهند.
تفاوت اصلی میان فولاد ابزار و فولاد ضدزنگ را می‌توان در ترکیب شیمیایی آن‌ها جستجو کرد.
فولاد ابزار، به عنوان یک آلیاژ کربنی، حاوی مقدار قابل توجهی کربن است. این عنصر به همراه عناصر آلیاژی دیگری نظیر تنگستن، کروم، وانادیوم و مولیبدن، کاربیدهایی را در ساختار فولاد تشکیل می‌دهند که نقش تعیین‌کننده‌ای در خواص مکانیکی و عملکرد آن ایفا می‌کنند. در مقابل، فولاد ضدزنگ، اگرچه آلیاژی از آهن است، اما میزان کربن کمتری نسبت به فولاد ابزار دارد و حضور عنصر کروم در آن، مقاومت به خوردگی بالایی را برای این نوع فولاد به ارمغان می‌آورد.
فولاد ضدزنگ آلیاژی است متشکل از آلیاژهای پایه آهن که عمدتاً با افزودن کروم و نیکل به آن تقویت می‌شود. این آلیاژ با بهره‌گیری از عناصری چون مولیبدن، نیتروژن، سیلیکون، گوگرد و تیتانیوم، خواص مکانیکی و شیمیایی متمایزی را از خود نشان می‌دهد.
خواص فیزیکی
فولادهای ابزاری به دلیل فرآیند تولید ویژه خود، نسبت به فولاد ضدزنگ از قابلیت ماشین‌کاری، سخت‌پذیری و مقاومت به سایش به مراتب بالاتری برخوردارند.
خواص مکانیکی
فولاد ابزار نسبت به فولاد ضد زنگ، از مدول الاستیسیته و استحکام کششی بالاتری برخوردار است.
سختی‌پذیری
سختی‌پذیری فرآیندی است که طی آن، قابلیت انعطاف‌پذیری فلز به سختی تبدیل می‌شود. این پدیده عمدتاً تحت تأثیر غلظت کربن و عناصر آلیاژی کم‌مقدار در ترکیب فلز قرار دارد.
به طور کلی، گریدهای مختلف فولاد ضد زنگ قابلیت سخت شدن را دارا می‌باشند، اما این قابلیت در همه آن‌ها یکسان نیست. در مقابل، تمامی گریدهای فولاد ابزار قابلیت سخت شدن را دارا هستند. فرآیند سخت شدن معمولاً با عملیات حرارتی سریع سرد کردن (کونچینگ) یا سرد کردن در هوا انجام می‌شود.
کاربردها
فولاد ضد زنگ به واسطه مقاومت فوق‌العاده در برابر خوردگی و ظاهر براق و جذاب، به طور گسترده‌ای در صنایع گوناگون، به ویژه صنعت غذا، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فولاد ابزاری به عنوان ماده‌ای استراتژیک در صنایع مختلف، به ویژه در فرایندهای ماشین‌کاری و تولید ابزار مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای گسترده‌ای از جمله ساخت انواع تیغه‌ها، قالب‌های صنعتی، مهرهای پرسکاری و ابزارهای برش در این حوزه از فولاد ابزار مشاهده می‌شود.
هر دو فولاد ضد زنگ و فولاد ابزار، به عنوان مشتقات فولاد، در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارند؛ لیکن تفاوت در ترکیب شیمیایی آن‌ها منجر به ویژگی‌ها و کاربردهای تخصصی شده است.