مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
بشر هزار سال است که فولاد تولید می‌کند، اما فولاد زنگ نزن یک تازه وارد محسوب می‌شود که در سال 1913 توسط هری برلی، متالورژیست بریتانیایی اختراع شد. شیمی‌دانان، مهندسان و دانشمندان مواد، از آن زمان تاکنون در حال آزمایش بر روی خواص فولاد زنگ نزن هستند. این فولاد به عنوان یک آلیاژ مقاوم در برابر زنگ، می‌تواند خواص مشابه فولاد را با مقاومت در برابر زنگ آلیاژهایی مانند آلومینیوم، اما با هزینه کمتر، ارائه دهد. در ابتدا، فولاد ضد زنگ بیشتر در کاربردهای کوچک، به عنوان قطعاتی برای کنتورهای آب یا پمپ‌ها و همچنین تولید کارد و چنگال باکیفیت استفاده می‌شد. این روزها مقادیر زیادی از آن به عنوان مصالح ساختمانی سازه‌ای استفاده می‌شود.
دو روش برای ساخت یک شیء ضد زنگ وجود دارد: یک محصول ممکن است از قطعات فولادی خام ساخته شود که چکش‌کاری شده، نورد شده و به هم متصل می‌شوند؛ یا ممکن است از فولاد مذاب ساخته شده باشد که در قالبی به شکل محصول نهایی ریخته شده است. اینکه کدام روش تولید فولاد ضد زنگ کارآمدتر است بستگی به این دارد که محصول چیست و برای چه کاربردی استفاده می‌شود.
فرآیند تولید فولاد زنگ نزن
تولید استیل یک فرآیند چند مرحله‌ای است: ضایعات فولادی ذوب می‌شوند، به شکل جامد ریخته می‌شوند، عملیات حرارتی روی آنها انجام می‌گیرد، تمیزکاری شده و صیقل داده می‌شوند. مراحل مختلف تولید فولاد زنگ نزن به شرح زیر است:
– ذوب و ریخته‌گری
– شکل دادن
– حرارت دادن
– رسوب‌زدایی
– سخت‌کاری
– برش یا ماشین‌کاری
– محصول نهایی
ذوب و ریخته‌گری
فولاد و فلزات آلیاژی در یک کوره قوس الکتریکی قرار داده می‌شوند. هنگامی که در کوره قرار می‌گیرد، فلز تا دمای خاصی بالاتر از نقطه ذوب خود گرم می‌شود، این دما معمولاً بیش از 1540 درجه سانتی‌گراد است. مرحله ذوب معمولاً 8 تا 12 ساعت به طول می‌انجامد. در طول این مرحله، تکنسین‌های فولاد دائماً دمای حمام و ترکیب شیمیایی را بررسی می‌کنند.
پس از ذوب کامل آلیاژ فولاد، مخلوط تصفیه می‌شود. گاز آرگون و اکسیژن به داخل کوره پمپ می‌شوند، در آنجا ناخالصی‌ها را به گاز تبدیل می‌کنند و باعث می‌شوند سرباره‌های دیگری برای حذف آسان ایجاد شود. برای اکثر کاربردها، فولاد تصفیه شده به اشکالی از جمله بلوم (Bloom)، بیلت یا شمش (Billet)، اسلب (Slab)، میله (Rod) و لوله (Tube) تبدیل می‌شوند. اینها به عنوان مواد اولیه برای محصولات فرفورژه استفاده خواهند شد. در مرحله ریخته‌گری، فولاد ذوب شده در قالب‌هایی ریخته می‌شود تا شکل نهایی خود را پیدا کند.
شکل دادن
بیشتر فولادهای ریخته‌گری شده از نورد گرم تشکیل می‌شوند – اسلب، بلوم یا بیلت حرارت داده می‌شود و از میان غلتک‌های بزرگ عبور می‌کند و فولاد را به شکل بلندتر و نازک‌تری در می‌آورد. نورد گرم بالاتر از دمای تبلور مجدد فولاد رخ می‌دهد. هر اسلب به صورت یک ورق، صفحه یا نوار شکل می‌گیرد، در حالی که بلوم‌ها و بیلت‌ها به سیم و میله تبدیل می‌شوند.
نورد سرد زمانی استفاده می‌شود که ابعاد دقیق‌تر یا درخشندگی سطح بالاتر مورد نیاز باشد که زیر دمای تبلور مجدد فولاد رخ می‌دهد. نورد سرد از چرخ‌هایی با قطر کم با تعدادی چرخ‌های نگهدارنده تشکیل شده که ورقه‌های صاف و عریض از فولاد ضد زنگ ایجاد می‌کند.
حرارت دادن
عملیات حرارتی فولاد ضد زنگ نورد شده را با تبلور مجدد شکل می‌دهد. اکثر فولادهای ضد زنگ آنیل‌کاری می‌شوند. فولاد ضد زنگ تا دمای بالاتر از دمای تبلور گرم می‌شود و به آرامی تحت شرایط کنترل‌شده خنک می‌شود. این فرآیند که آنیل‌کاری نامیده می‌شود تنش‌های داخلی را از بین می‌برد و استنلس استیل را نرم می‌کند. دمای آنیل‌کاری، زمان و سرعت سرمایش همگی بر خواص فولاد کامل تأثیر می‌گذارند.
رسوب‌زدایی
آنیل‌کاری استیل سبب تشکیل اکسید روی سطح فولاد می‌شود. این اکسید هم تأثیرات نامناسبی بر خواص مکانیکی فولاد می‌گذارد و هم از زیبایی و درخشندگی آن کم می‌کند. به همین دلیل در مرحله رسوب‌زدایی اکسیدها از طریق روش‌های شیمیایی مانند تمیزکاری الکتریکی و اسیدشویی از سطح فولاد حذف می‌شوند.
در اسیدشویی، فولاد ضد زنگ در حمام اسید نیتریک-هیدروفلوئوریک غوطه‌ور می‌شود. تمیزکاری الکتریکی از یک کاتد و اسید فسفریک برای عبور جریان به سطح فولاد ضد زنگ استفاده می‌کند. این مرحله با آبکشی با فشار بالا به پایان می‌رسد و ظاهری درخشان و براق به جا می‌گذارد.
سخت‌کاری
سخت‌کاری فرآیند تقویت مواد از طریق تغییر شکل است. فولادهای ضد زنگ به طور کلی به سرعت سخت می‌شوند که درجه سخت شدن آنها بستگی به گرید فولاد دارد. فولادهای آستنیتی نسبت به سایر گریدها راحت‌تر سخت می‌شوند.
برش یا ماشین‌کاری
استیل به شکل و اندازه مشخص بریده می‌شود. فولاد ضد زنگ را می‌توان با چاقوهای دایره‌ای برش داد، با تیغه‌های پرسرعت اره کرد یا با پانچ‌ها داخل آن را خالی نمود. گاهی اوقات از روش‌های جایگزین مانند برش شعله، پلاسما و واترجت استفاده می‌شود.
برای اینکه اشیاء ریخته‌گری شده در ریخته‌گری به فرم نهایی نزدیک شوند، این مرحله ممکن است فقط برای تمیز کردن خطوط اتصال، رساندن اندازه‌گیری‌ها به تلورانس‌های دقیق یا ایجاد یک پوشش سطحی انجام شود.
محصول نهایی
فولادهای ضد زنگ را می‌توان با انواع مختلفی از پوشش‌های سطحی ساخت. پرداخت سطح انتخاب شده صرفاً جنبه زیبایی‌شناختی ندارد. برخی از روکش‌های خاص، فولاد ضد زنگ را در برابر خوردگی مقاوم‌تر می‌کند، تمیز کردن آن را آسان‌تر می‌کند، یا برای استفاده در تولید، آن را مرغوب‌تر می‌کند. نوع پرداخت بر اساس کاربرد مورد نظر تعیین می‌شود.
پرداخت‌های سطحی نتیجه ترکیبی فرآیندهای ساخت هستند. نورد گرم، بازپخت و رسوب‌زدایی یک روکش کدر ایجاد می‌کند. نورد گرم و سپس نورد سرد بر روی سطح فولاد پوششی روشن ایجاد می‌کند. ترکیبی از نورد سرد، آنیل‌کاری و صاف کردن، سطحی ظریف و درخشان ایجاد می‌کند. در نهایت مجموعه‌ای از عملیات سنگ‌زنی، پرداخت، بافینگ و سندبلاست در تکمیل سطوح فولاد ضد زنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بیشتر بخوانید: همه چیز در مورد کارخانه های فولادسازی
