Houshang Nejati

چرا فولاد ضد زنگ، زنگ می زند

دسته: مطالب نمونه منتشر شده در 11 تیر 1393
نوشته شده توسط Super User بازدید: 4503

چرا فولاد ضد زنگ (Stain steel)، زنگ می‌زند ؟

معرفی انواع فولاد ضد زنگ (Stain steel) و بررسی عوامل مؤثر در تغییر شکل یا زنگ زدن این نوع فولاد

 

 فولاد ضد زنگ آلیاژی است که در آن کروم به کار رفته است. بر روی کارد و چنگال آشپزخانه کلمات Stain steel را می بینید و همین طور در پشت ساعت ها. فولاد ضد زنگ را فولاد زنگ نزن نیز می گویند. اما گاهی اوقات همین فولاد نیز تغییر ظاهر داده و به اصطلاح خورده شده یا زنگ می‌زند که در ادامه به بررسی عوامل آن می‌پردازیم:

 

سه نوع فولاد ضد زنگ وجود دارد:

نوع اول آن دارای ۱۳ درصد کروم و مقداری نیکل و بقیه آهن.

نوع دوم آن دارای ۱۷ درصد کروم و ۲ درصد نیکل و بقیه آهن است.

نوع سوم آن دارای ۱۸ درصد کروم و ۶ درصد نیکل وبقیه آهن است . فولاد ضد زنگ در تهیه آلات برنده به کار می رود و علت آن مقاومت این آلیاژ در برابر خوردگی است.

آلیاژ های کروم بدون آهن شامل آلیاژ نیکروم و کرومل است که در وسایل گرمایی مختلف به علت خاصیت مقاومت الکتریکی شان به کار می روند. کروم چون زنگ نمی زند برای روکش کردن سایر فلزات به کار می رود.

ترکیبات کروم در رنگرزی و دباغی نیز به کار می روند . مواد نسوزی که به عنوان آستر کوره های الکتریکی مصرف می شوند از مخلوط کردن سنگ معدن کرومیت با خاک چینی یا اکسید منیزیم تهیه می شوند.

فولاد کروم که دارای ۴ درصد کروم و ۱ در صد کربن است بسیار سخت بوده و موارد استعمال فراوان دارد.

فولاد کروم ـ وانادیم خیلی سخت و محکم بوده و در ساختن فنرها و چرخ های اتومبیل به کار می رود.

فولادکروم ـ نیکل در روکش کردن سلاح های جنگی

و فولاد های کروم تنگستن و کروم مولیبدن در ساختن ابزار هایی که با سرعت خیلی زیاد کار می کنند مصرف می شود.

نیکروم که قبلا به آن اشاره شد آلیاژی است که دارای ۱۱ تا ۲۵ درصد کروم و بقیه نیکل است.

استلیت آلیاژی است که دارای کروم کبالت وتنگستن است و در وسایل جراحی و قسمت هایی از موتور اتوموبیل به کار رفته است. در شیشه های رنگی نیز مفداری از نمک های کروم دار مصرف شده است

 

چرا فولاد ضد زنگ (Stain steel)، زنگ می‌زند ؟

در جواب به این سوال ابتدا به معرفی این نوع فولاد می پردازیم.

فولادهای زنگ نزن (S.S) طبق دسته بندی موسسه آهن و فولاد امریکا (AISI) به دو گروه سری ۳۰۰-۲۰۰ و سری ۴۰۰ طبقه بندی می شوند که هر سری شامل چندین فولاد با رفتارهای مختلف می باشد.

فولادهای زنگ نزن سری ۳۰۰-۲۰۰ آستنیتی (Austenitic) می باشند که بسیار چقرمه (tough) و نرم (ductile) بوده و نیازی به عملیات حرارتی ندارند در نتیجه این فولادها برای جوشکاری مناسب اند و تحت شرایط عادی اتمسفری نیازی به آنیله شدن ندارند.

این فولادها در برابر خوردگی مقاومند و معمولا غیر مغناطیسی هستند و فقط از طریق کار سرد (cold work) سخت میشوند.

محدوده کربن در این فولادها ۰٫۰۸ تا ۰٫۲۵ درصد، میزان کروم ۱۶ تا ۲۶ درصد و میزان نیکل ۶ تا ۲۲ درصد است.

آنچه که در نوع ۳۱۶ باعث تمایز آن نسبت به انواع دیگر فولاد S.S همچون ۳۰۴ شده وجود میزان حداکثر ۳ درصد مولیبدنیوم  در آن می باشد.مولیبدنیوم مقاومت خوردگی این آلیاژ کروم-نیکل را در برابر تخریب اکثر مواد و حلالهای شیمیایی صنعتی بالا برده و همچنین در برابر خوردگی حفره ای (pitting) حاصل از کلرایدها مقاومت میکند.به همین خاطر نوع ۳۱۶ مهمترین فولادی است که در محیطهای دریایی استفاده می گردد.

Type Analysis of Stainless Type 316:

دو عامل مهم در خوردگی این نوع فولادها یکی حساس شدن (sensitization) و عامل دیگر که باعث زنگ زدن جوشهای آن می شود اکسید زدایی نکردن آن می باشد.حال هر کدام بطور مختصر توضیح داده می شود.

 

حساس سازی یا حساس شدن (sensitization):

رسوب (ته نشین شدن) کرباید در مرز دانه ها ،هنگامی که فولادهای زنگ نزن آستنیتی در یک بازه زمانی در محدوده دمای بین  425 تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد(۸۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه فارنهایت) حرارت داده می شوند(بخصوص در جوشکاری) را حساس شدن می گویند.

مدت زمانی که فولاد در این دما قرار میگیرد مقدار کرباید رسوب شده را تعیین میکند.وقتی کرومیوم کرباید در مرز دانه ای رسوب میکند نواحی کناری فورا از کروم تهی میشود.در صورتیکه این ته نشینی و تهی سازی نسبتا پیوسته باشد ،فولاد را نسبت به خوردگی بین دانه ای (intergranular corrosion) مستعد می سازد.همچنین حساس شدن مقاومت فولاد را در برابر انواع دیگر خوردگی همچون خوردگی حفره ای (pitting) ،خوردگی شکافی (crevice corrosion) و ترک خوردگی تنشی (SCC) کاهش میدهد.

 

روش جلوگیری از sensitization

با استفاده از منحنی های حساس سازی دما-زمان میتوان از حساس شدن جلوگیری نمود و تاثیر میزان کربن را روی این پدیده مشاهده نمود.در شکل پایین نمونه ای از این منحنی ها را برای فولاد ۳۰۴ را مشاهده می تمایید.

روش دیگر جلوگیری از حساس شدن استفاده از فولادهای پایدار (stabilized steels) همچون ۳۲۱ و ۳۴۷ می باشد.

اینگونه فولادهای زنگ نزن محتوی تیتانیوم (titanium) و یا نیوبیوم (niobium) بوده که میل به ترکیب با کربن دارند و به آسانی کرباید تشکیل میدهند،این موضوع باعث میشود حتی وقتی در طولانی مدت در معرض دمای sensitization قرار بگیرد کروم در حلال باقی بماند .

تنها راه حل اصلاح فولادهای زنگ نزن حساس شده، آنیله کردن آن می باشد.

ساندویچ پانل تبریز پانل برای حمایت از ما امتیاز دهید
افزایش بازدید واقعی میترا رنک :: اولین و تنها سامانه رسمی افزایش بازدید و رنک وب سایت های پارسی زبان