فولاد ضد زنگ یکی از مهمترین دست آوردهای تولید فولاد در دنیاست. امکانات و کیفیت بالای این فولاد آن را به یکی از مهمترین و پر کاربردترین انواع فولاد تبدیل کرده است.
فولاد ضدزنگ یکی از آلیاژهای آهن است که کاربردهای بسیار وسیعی دارد. مقاومت بالای این فولاد در برابر پوسیدگی به خاطر وجود فلز کروم در آن است که بین ۱۲ تا ۲۰ درصد از این آلیاژ را تشکیل می‌دهد، تاکنون چیزی در حدود ۵۷ نوعِ استاندارد از فولاد ضد زنگ تولید شده است. این انواع مختلف، به دلیل فرمول های آلیاژی متفاوت به وجود می‌آیند.
کاربردهای فولاد ضدزنگ
از این ۵۷ نوع فولاد ضدزنگ مختلف در زمینه‌های بی شماری استفاده می‌شود. از جمله کاربردهای آن باید به موارد زیر اشاره کرد:
- وسایل و ابزارآلات فنی
- ساختمان سازی
- خودروسازی
- قوطی های کنسرو
- لوله‌های آب
- وسایل آشپزخانه
- لوازم خانگی
- وسایل شخصی مثل ساعت
- وسایل حمل و نقل عمومی
- و…
تنها در آمریکای شمالی سالانه چیزی در حدود ۲۰۰۰۰۰ تن فولاد ضدزنگ نیکل‌دار در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. صنایع غذایی ازفولاد ضدزنگ در بخش مختلفی استفاده می‌کند. تقریباً تمامی مراحل تولید مواد غذایی مثل شیر و نوشیدنی‌های دیگر، کنسروها و غذاهای آماده، درون دستگاه‌هایی از جنس فولاد ضد زنگ صورت می‌گیرد.
نقاط قوت استفاده از فولاد ضدزنگ در صنایع غذایی
ابعاد استفاده از فولاد ضدزنگ در صنایع غذایی بسیار زیاد است. از میان نقاط قوت این امر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سرد سازی راحت
- مقاومت بالا
- به صرفه بودن
- حفظ طعم غذا
- طراحی راحت
- امکان بازیافت
انواع فولاد ضدزنگ بر اساس ساختار مولکولی:
فولادهای ضد زنگ بر اساس نوع ساختار مولکولی خود به انواع زیر تقسیم می‌شود.
۱- فولاد ضد زنگ آستنتیک
این نوع فولاد حداقل ۶ درصد نیکل دارد. آهن و کربن هم جزئی از آن هستند. مقاومت بسیار خوبی در برابر پوسیدگی و زنگ دارد و بدون شکستگی خم می‌شود.
۲- فولاد ضد زنگ فریتیک
مقاومت این نوع فولاد در برابر تنش بیشتر از نوع قبل است اما نمی‌شود آنها را به راحتی جوش داد.
۳- فولاد ضد زنگ مارتنسیک
آهنِ به کار رفته در ساختار این فولاد دارای شکل سوزنی است.
۴- فولاد ضد زنگ دوپلکس
این فولاد در واقع ترکیب برابری از آستنتیک و فریتیک است. مقاومت این فولاد در برابر پوسیدگی‌های ناشی از شرایط زیست محیطی بسیار بالاست. مقاومت آنها دو برابر فولاد آستنتیک است و استحکام بالایی در برابر شکستگی دارند.
به دلیل داشتن چنین ویژگی‌هایی، استفاده از فولاد ضد زنگ دوپلکس بسیار بالاست، از آنها بیشتر در صنایع شیمیایی، لوله‌های گاز و کار در زیر دریا استفاده می‌شود.
فولاد ضد زنگ از چه موادی تشکیل شده است؟
چند عنصر اصلی در فولاد ضد زنگ وجود دارد که همگی در سطح پوسته‌ی زمین وجود دارند و از معادن استخراج می‌شوند:
- آهن
- کروم
- سیلیکن
- نیکل
- کربن
- نیتروژن
- منگنز
تمامی ویژگی‌ها و انواع مختلف فولاد ضد زنگ به فرمول ترکیب این عناصر باهم مربوط می‌شوند. به عنوان مثال نیتروژن این قدرت را دارد که خواص کششی آلیاژ را بهتر کند. البته مقاومت در برابر پوسیدگی را هم افزایش می‌دهد که یکی از نقاط قوت فولاد ضد زنگ دوپلکس است.
پروسه‌ی تولید فولاد ضد زنگ
تولید فولاد ضد زنگ چند مرحله‌ی اصلی دارد.
۱- ترکیب
فولاد و مواد خام دیگر مثل آهن، کروم، سیلیکن، نیکل و… در داخل یک کوره ذوب و ترکیب می‌شوند. این پروسه معمولاً بین ۸ تا ۱۲ ساعت طول می‌کشد.
۲- شکل دهی
این ترکیب در قالب‌هایی با اشکال مختلف ریخته می‌شود. و به شکل جامد در می‌آید. فولادی که در این مرحله قرار دارد نیمه آماده است. اولین مرحله از فرآیند‌های متعدد شکل دهی رول داغ است. شکل‌های نامتعارف فولاد در این مراحل به صورت صفحه و نوار و در نهایت بهصورت ورق در می‌آیند. ابعاد این اشکال هم کاملاً قابل تنظیم است. یکی از خواص این فولاد قابلیت نازک شدن آن است.
۳- اصلاح حرارتی
این مرحله در واقع مرحله‌ی اصلاح حرارتی است. اغلب انواع فولاد باید برای یک مرحله‌ی پخت آماده شوند. اصلاح حرارتی در واقع باعث می‌شوند که ساختار مولکولی فولاد مورد نظر محکمتر و نقص‌های آن از بین برود. نقص ها می‌تواند به دلیل ترکیب آلیاژ به وجود آماده باشد. اصلاح ساختار در دماهای پایین مخصوص فولادهای سخت تر اما شکننده تر است. در صورتی که اصلاح در دماهای بالا باعث ایجاد فولادهایی با استحکام کمتر اما منعطف تر می‌شود.
۱-۳- نوع فولاد ضد زنگ و اصلاح حرارتی
نحوه و نوع اصلاح حرارتی بستگی به نوع فولاد ضد زنگ مورد نظرهم دارد. در واقع برای انواع آستنتیک، فریتیک، مارتنسیک انواع مختلفی از اصلاحات حرارتی در نظر گرفته می‌شود.
به عنوان مثال برای این نوع فولاد ضد زنگ، اصلاح حرارتی در دماهای بالای ۱۰۳۷ درجه انجام می‌شود. و بسته به ضخامت آن، زمان این اصلاح تعیین می‌شود. برای خنک سازی قسمت های ضخیم از آب و قسمت های نازک تر از هوا استفاده می‌شود.
۴- آماده سازی و غبارزدایی
در این مرحله پس از شکل دهی‌ها، گرم شدن‌ها و خنک سازی‌های متعدد، فولاد غبار زدایی و تمیز می‌شود تا به منظور استفاده‌های نهایی آمده شود. پخت فولاد در مرحله‌ی اصلاح حرارتی ساختار آن را درست می‌کند اما باعث می‌شود که گرد غبار فلزی بر روی سطح فولاد بنشیند. روش‌های متعددی برای زدودن این غبارها از سطح فولاد وجود دارد.
یکی از معمول ترین روش ها استفاده نیتریک-هیدروفلوئوریک اسید است. در این روش فولاد را درونی وانی از اسید فرو کرده و خارج می‌کنند. یک روش بسیار معمول دیگر تمیز کردن الکترونیکی نام دارد. در این روش یک جریان الکتریکی به سطح فولاد اعمال شده و پس از آن با استفاده از یک کاتد و فسفریک اسید، غبار را از سطح فولاد پاک می‌کنند. همان طور که در مرحله‌ی پیش وضعیت دمای پخ به نوع فولاد بستگی داشت، در این مرحله هم نوع غبارزدایی به نوع فولاد وابسته است. حتی ممکن است لازم باشد که دوباره بعضی از فولادها را به رول حرارتی برگردانند. برای ورق و نوار غبار زدایی در همان مرحله‌ی دوم انجام می‌شود و دیگر نیازی به طی این مراحل اضافی نیست. پس از تمامی این مراحل و رساندن فولاد به کیفیت، شکل و ضخامت مورد نظر، تنها یک رول سرد کافی است تا فولاد برای پروسه‌های نهایی آماده شود.
منبع : فولاد ۲۴
