چرا فولاد زنگ نمی زند؟

یکی از اعضای خانواده فولاد ها فولاد ضد زنگ می باشد که در برابر خوردگی و سایش مقاومت بالایی دارد. فولاد ضد زنگ به دلیل اینکه از مقادیر متفاوتی از کروم و دیگر عناصر ساخته شده نوعی آلیاژ محسوب می شود که خاصیت متفاوتی نسبت به فولاد معمولی دارد. به طور کلی برای ساخت فولاد زنگ نزن از کروم استفاده می شود که حداقل میزان مصرفی آن در این فولاد حدود 11 درصد می باشد. کروم در فولاد هایی مانند فولاد گرمکار به مقدار زیاد استفاده می شود.

فولاد ضد زنگ یا فولاد زنگ نزن چیست؟

میزان کروم مصرف شده برای ساخت فولاد ضد زنگ نباید کمتر از این مقدار باشد چرا که فولاد خاصیت مقاومت در برابر خوردگی خود را از این عنصر به دست می آورد. با افزودن عناصر دیگر نیز مثل نیکل و مولیبدن می توان مقاومت فولاد ضد زنگ را در برابر خوردگی و حرارت افزایش داد. شایان ذکر است که افزودن عناصر آلیاژی دیگری مثل نیتروژن، مس و منگنز به فولاد علاوه بر اینکه مقاومت به خوردگی را افزایش می دهند؛ ویژگی‌ های دیگری که در ادامه آن ها را معرفی می کنیم را به فلز می دهند. هر یک از این ویژگی ها باعث می شوند که فولاد ضد زنگ در بخش های مختلف صنعتی یا ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد.

• شکل پذیری عالی
• چقرمگی بالا
• انعطاف پذیری زیاد
• حفظ انعطاف در دمای اتاق و دماهای زیر صفر
• افزایش مقاومت در برابر پوسته شدن
• جوش پذیری بالا
• قابلیت ریخته گری

چرا فولاد زنگ نمیزند؟

دلیل مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ این است که یک لایه غیرفعال و به شدت چسبنده و متراکم روی سطح فولاد کشیده شده است. این لایه باعث می شود که از تماس فلز با محیط خورنده جلوگیری شود و مقاومت آن به خوردگی افزایش پیدا کند. اگر بخواهیم این پدیده غیرفعال سازی را به شکل پایدار در فولاد ایجاد کنیم لازم است حداقل 11 درصد کروم به فولاد اضافه کنیم. کروم به دلیل میل ترکیبی زیاد با اکسیژن هوا، اکسید کروم را در سطح فولاد ایجاد می کند و به دلیل پایدار بودن از نظر شیمیایی از نفوذ اکسیژن به لایه های زیرین جلوگیری می کند. در صورتی که اکسیژن به لایه های زیرین نفوذ نکند از تشکیل اکسید آهن جلوگیری می شود و به اصطلاح دیگر فولاد، استیل می گردد. لایه ای که از کروم اکسید شده بسیار نازک بوده و با چشم غیر مسلح غیر قابل تشخیص است.

آیا ممکن است که فولاد زنگ نزن دچار خوردگی شود؟

وجه مشترک تمام فولادهای ضد زنگ حضور حداقل 11 درصد کروم می باشد، اما مقاومت به خوردگی در همه این فولاد ها یکسان نیست. همانطور که اشاره کردیم افزودن عناصر دیگری مثل نیکل و مولیبدن در مقاومت به خوردگی فولاد ها تاثیر زیادی دارد. عامل دیگری که روی مقاومت فولاد ضد زنگ تاثیر می گذارد، محل نگهداری از فولاد می باشد. عموما استیل ها یا فولادهای ضد زنگ مقاومت بالایی در اتمسفر و آب های معمولی دارند و در صورتی که در چنین شرایطی نگهداری شوند دچار خوردگی نمی گردند.

در صورتی که فولاد ضد زنگ در محیط هایی مثل محیط های اسیدی و یا آب هایی که کلر فراوانی دارند مثل آب های شور و آب دریا نگهداری شوند، کروم نمی تواند ویژگی ضد زنگ بودن را به فولاد بدهد. در این شرایط ممکن است که فولاد دچار زنگ زدگی یا خوردگی شود.

فولاد های زنگ نزن کدامند؟

• فولاد مارتنزیتی

فولاد مارتنزیتی نوعی فولاد ضد زنگ محسوب می شود که با ترکیب عناصری مثل آهن، کروم و کربن ساخته شده است. این دسته از فولاد ها فولاد های کروم مستقیم و بدون نیکل هستند. فولاد های مارتنزیتی مثل فولاد MO40 برای انجام عملیات های حرارتی و مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده اند. فولاد مارتنزیتی حدود 11 تا 18 درصد کروم و تقریباً یک درصد کربن را دارا می باشد. از ویژگی های این نوع فولاد می توان به انعطاف‌پذیری و استحکام بالا اشاره کرد.

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی نسبت به سایر فولادهای ضد زنگ در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارد و از قابلیت شکل پذیری و جوش پایین تری نیز برخوردار است. به همین دلیل این نوع فولاد برای ساخت فنرها، قاشق و چنگال و شیرآلات مورد استفاده قرار می گیرد.

• فولاد فریتی

در این نوع فولاد ضد زنگ مقدار کروم بیشتر از فولاد های مارتنزیتی می باشد، به همین دلیل مقاومت آن ها در برابر خوردگی بیشتر است. درصد کروم موجود در این فولاد تقریباً 11 تا 30 درصد اما درصد نیکل موجود در آن بسیار کم و ناچیز است. مقاومت بالای فولاد فریتی در برابر کلراید باعث شده که این نوع فولاد برای ساخت ظروف پخت و پز، لوازم خانگی و اگزوز خودرو مورد استفاده قرار گیرد.

• فولاد آستنیتی

حدود 16 درصد کروم و 3 درصد نیکل در فولاد ضد زنگ آستنیتی وجود دارد. این فولاد نسبت به سایر فولادهای ضد زنگ بیشترین میزان استفاده را به خود اختصاص داده و حدود 80 درصد فولاد ضد زنگ را در بازار جهانی تامین می کند. این فولاد در دماهای بالا انعطاف پذیری و مقاومت خود را از دست نمی دهد. بنابراین در محیط هایی مثل آب دریا و محیط های اتمسفری نقش مهمی را ایفا می کند.

معرفی فولاد هایی که در برابر خوردگی مقاوم هستند:

• فولاد MO40

فولاد MO40 یکی از اعضای فولادهای آلیاژی می باشد که دو عنصر کروم و مولیبدن در ساخت آن مورد استفاده قرار گرفته است. مقاومت نسبت به خوردگی و سختی پذیری این فولاد باعث شده در پروژه هایی که سختی و توان کششی بالا مدنظر است از این فولاد استفاده شود. می توان گفت که فولاد MO40 از معروف ترین و پرکاربردترین فولادهای آلیاژی ضد زنگ می باشد.

• فولاد ساختمانی

فولاد ساختمانی که با نام فولاد نرم نیز شناخته می شود در دسته فولادهای کربنی ساده قرار می گیرد و برای ساخت و ساز به کار گرفته می شود. از ویژگی های بارز فولاد ساختمانی می توان به استحکام بالا و مقاومت در برابر خمیدگی اشاره کرد. این فولاد یک گزینه مناسب برای ساختمان سازی تلقی می شود چرا که نسبت به سایر فولاد های موجود در بازار قیمت پایین تری دارد. یکی از پرکاربردترین فولادهای ساختمانی فولاد St37 می باشد.

• فولاد St37

فولاد St37 در دسته فولاد های غیر آلیاژی قرار می‌گیرد و انعطاف‌پذیری و استحکام مطلوبی دارد. این فولاد در قالب ورق های سیاه تولید می‌شود و برای جوشکاری و برشکاری مورد استفاده قرار می گیرد.

به طور کلی فولاد St37 نوعی فولاد ضد زنگ نیست. اما می‌ توان با انجام عملیات هایی مثل سخت کاری خواص مکانیکی آن را بهبود داد و مقاومت آن را بالا برد.