انواع ریز ساختار استنلس استیل را بشناسید

مقدمه

ورق استیل، یک آلیاژ آهن و کروم مقاوم در برابر خوردگی، یکی از رایج ترین و همه کاره ترین آلیاژهای فلزی در جهان است. این ماده قوی، سازگار با محیط زیست، از نظر بصری جذاب، مقرون به صرفه و دارای خواصی است که به سختی در فلزات دیگر به دست می آید. از سطح جدیدترین لوازم آشپزخانه گرفته تا تیرهای ساختاری در یک ساختمان تا ابزار جراحی در اتاق عمل، ورق استیل در اطراف ما وجود دارد. 

ورق های استیل مدرن و کاربرد آنها

آنچه ما اکنون ورق استیل می نامیم در چهار خانواده وجود دارد که به طور کلی به ساختار کریستالی میکروسکوپی و فازهای متالورژیکی متفاوت آنها اشاره دارد:

فولادهای آستنیتی

 ورق استیل فاز آستنیت از نیکل و مولیبدن به عنوان عناصر آلیاژی اصلی آن تشکیل شده است و دارای ساختار کریستالی FCC است. افزودن نیکل مقاومت به خوردگی و شکل پذیری آن را افزایش می دهد، در حالی که مولیبدن مقاومت به خوردگی را در شرایط اسیدی بهبود می بخشد. گریدهای رایج ورق استیل 304 و ورق استیل 316 می باشد.

مصارف متداول

 این نوع ورق استیل مقاوم در برابر حرارت است و معمولاً برای تولید مبدل های حرارتی، بویلرها و کوره ها استفاده می شود. سایر کاربردهای رایج ورق استیل آستنیتی شامل قطعات هوافضا، الکترونیک، قطعات لوکوموتیو و مخازن شیمیایی است. ورق های استیل سری 200 نیز از خانواده آستنیتی هستند، اما دارای منگنز به عنوان یک عنصر آلیاژی اضافی هستند.

فولادهای مارتنزیتی

 خانواده ورق استیل فاز مارتنزیت از کربن و کروم به عنوان عناصر آلیاژی اصلی خود استفاده می کند. در غلظت‌های کربن بالاتر، این ماده دارای ساختار کریستالی BCT است. غلظت کربن پایین تر، ساختار کریستالی BC را تشکیل می دهد. مارتنزیت زمانی تشکیل می شود که آستنیت به سرعت در دمای اتاق خاموش شود. ورق استیل مارتنزیتی معمولاً به عنوان سری 400 ورق استیل مانند گریدهای 410، 420 و 440 شناخته می شود.

کاربردهای متداول

 ورق استیل مارتنزیتی معمولاً در کاربردهایی که سختی و دوام مورد نظر است، مانند کارد و چنگال، ابزار، تیغه های توربین، بست ها و چرخ دنده ها استفاده می شود.

فولادهای فریتی

 ورق استیل فاز فریت غیر مغناطیسی است و ساختار کریستالی BCC دارد. ترکیبات اصلی آلیاژی آن کروم، آهن (از این رو فریتیک نامیده می شود) و غلظت کم کربن است. بنابراین ورق استیل فریتی نرم‌تر است، اما انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری بهتری نیز دارد، اما نمی‌توان آنها را عملیات حرارتی کرد. نمونه هایی از ورق استیل فریتی دیگر گریدهای سری 400 مانند ورق استیل 409 ، 430 و 446 هستند.

کاربردهای متداول

 ورق های استیل فریتی یک انتخاب رایج برای ظروف آشپزخانه، قطعات خودرو و ماشین آلات صنعتی هستند.

فولادهای دوبلکس

 ورق استیل دوبلکس مخلوطی از فولاد آستنیت و فریت است.

مصارف متداول

 فولادهای دوبلکس اغلب در صنایع نفت و گاز، کاغذ و صنایع شیمیایی استفاده می شوند.

تاریخچه ورق استیل

در حالی که برخی ادعا می کنند که ورق استیل قبل از انقلاب صنعتی توسط آهنگران در هند باستان، سریلانکا، شبه جزیره عربستان و چین مورد استفاده قرار می گرفته است، این تاریخچه ها به خوبی ثبت نشده است. آنچه ما می دانیم این است که در اوایل دهه 1800، دانشمندان در چندین کشور پدیده ای را با آلیاژهای فلزی حاوی کروم و آهن مشاهده کردند، آنها قادر به مقاومت در برابر خوردگی اسیدی بودند.

یک متالورژیست فرانسوی، پیر برتیه، اولین کسی است که در سال 1821 تشخیص داد که می‌توان با افزودن کروم به آهن، یک آلیاژ فولادی مقاوم در برابر خوردگی ساخت. در حالی که متالوژیست ها به این نتیجه رسیدند، آنها هنوز اهمیت محدود کردن محتوای کربن در همان آلیاژها را برای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای و شکستگی ناشی از شکنندگی نمی دانستند. اما، آنها شروع خوبی با برداشت کروم از تغییر خواص فیزیکی یک آلیاژ فلزی داشتند.
در انگلستان در سال 1872، جان کلارک و جان وودز اولین اختراع رسمی را برای چیزی که ما اکنون ورق استیل می دانیم به ثبت رساندند. آنها محصول خود را آلیاژ مقاوم در برابر آب نامیدند و به طرز قابل توجهی شبیه آلیاژهای مدرن بود، اما این ماده همچنان کربن زیادی داشت.
اولین کسی که به طور رسمی مسئله کربن را به رسمیت شناخت، محققی بود که در سال 1875 به سادگی با نام بروستلین شناخته می شد. افشاگری او جرقه چندین دهه تحقیق برای توسعه مخلوط بهینه فلزات و یک روش تولید برای توسعه فولاد کم کربن بود. در حالی که امروزه فرآیندهای مدرنی برای ایجاد آلیاژهای فلزی داریم، علم در آن زمان ابتدایی بود. یافتن راهی برای جداسازی کروم از کربنی که به طور طبیعی با آن یافت می شد، مانع اصلی تولید فولاد کم کربن بر پایه کروم بود.
حدود دو دهه پس از ظهور کم کربن، در سال 1895 Hans Goldschmidt فرآیند واکنش آلومینوگرمیک را برای تولید/تصفیه کروم بدون کربن توسعه داد. این نقطه عطفی بود که توسعه ورق استیل مدرن را امکان پذیر کرد. واکنش شیمیایی برای چیزی که به عنوان روش احیای آلومینیوم برای تولید فلز کروم نیز شناخته می شود در زیر نشان داده شده است.
Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی