فولاد ضد زنگ در دنیای مدرن ما در همه جا رایج شده است و در همه جنبه های زندگی از ظروف آشپزخانه و تجهیزات پزشکی گرفته تا اجزای موتور توربین و ساختمان ها استفاده می شود.
برای تطابق با این کاربردهای متعدد، درجات مختلفی از فولاد ضد زنگ وجود دارد، اما هر کدام از آنها چه چیزی را به میز می آورند و چگونه کشف شدند؟
تاریخچه فولاد ضد زنگ
قبل از فولاد ضد زنگ
قبل از فولاد زنگ نزن، موادی مانند چدن و حتی فولاد، مشابه آنچه ما امروز به عنوان فولاد کربنی می نامیم، در سراسر جهان ساخته و استفاده می شد.
گزارش های خاصی از تولید فولاد در مقیاس بزرگ با استفاده از آهنگرهای پالایشگاهی در پراگ و نورنبرگ در اوایل سال 1574 وجود دارد.
اکتشافات کلیدی در ترکیب فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ عمدتاً آهنی است، کربنی که مانند فولاد کربنی در آن قرار گرفته است، اما چیزی که فولاد ضد زنگ را خاص میکند، وجود سه عنصر دیگر به نسبتهای کم اهمیت است. نیکل، مولیبدن و کروم.
نیکل
در سال 1751، اکسل فردریک کرونستد، کانی شناس سوئدی، نیکل را در حین کار در لوس، سوئد، کشف کرد. این عنصر از سنگ معدن مس حفر شده از معادن کبالت استخراج شد
نام نیکل از کلمه سوئدی “Kupfer nickel” گرفته شده است ، به معنای مس – اسپریت، نامی که معدنچیان به سنگ معدن دادند زیرا به نظر می رسید که حضور ماوراء طبیعی داشته باشد (ج) که استخراج مس را از آن سخت می کند.
مولیبدن
کارل ویلهلم شیله ، در میان بسیاری از عناصر دیگر، مولیبدن را در سال 1778 کشف کرد. شیمیدان آلمانی-سوئدی همچنین اکسیژن، منگنز و تنگستن را کشف کرد.
مولیبدن هم مقاومت در برابر خوردگی و هم مقاومت در برابر دمای بالا را در اکثر آلیاژها از جمله فولاد ضد زنگ افزایش می دهد.
کروم
در سال 1797، Nicolas-Louis Vauquelin کروم را کشف کرد، عنصری که با درخشندگی درخشان ظاهر می شود، از آن به طور گسترده در آلیاژسازی و همچنین آبکاری برای افزودن مقاومت به خوردگی و جلوه زیبایی استفاده می شود.
اولین فولاد ضد زنگ چه زمانی اختراع شد؟
جان تی وودز و جان کلارک که قبلاً ناشناخته بودند، با استفاده از عناصر تازه کشف شده در آزمایشات خود، در سال 1872 در دفتر ثبت اختراع بریتانیا حق اختراعی را برای “فولاد مقاوم در برابر آب” به ثبت رساندند.
بر اساس کار پیر برتیه در سال 1821، با ترکیب غلظت های بالاتر کروم، این ماده در برابر خوردگی به گونه ای مقاوم بود که قبلاً هرگز دیده نشده بود.
به طور تصادفی، پیر برتیه نیز به خاطر نقشش در ساخت فلزی دیگر که زنگ نخورده است، اعتبار دارد. آلومینیوم ، پس از کشف سنگ معدن مورد استفاده برای استخراج آن. بوکسیت، در دهه 1820
ابتدا چه نوع فولاد ضد زنگ اختراع شد؟
در حالی که بحث هایی در مورد نوع فولاد ضد زنگ برای اولین بار وجود دارد، آلبرت مارسل پورتوین مقاله ای در مورد انواع مختلف مواد تازه کشف شده که در آزمایش خود شاهد بوده منتشر کرد.
از طریق توضیحات او در مورد روش ساخت و خواص مواد، سه نوع ماده ارتباط نزدیکی با آلیاژهای آستنیتی، فریتی و مارتنزیتی مدرنی که امروزه می شناسیم دارد.
اولین اختراع برای گرید فریتی فولاد ضد زنگ توسط فردریک ام بکت و کریستین دانتسیزن در سال 1912 ثبت شد. ادوارد مورر و بنو استراوس نیز در سال 1912 دو اختراع دریافت کردند، یکی برای آستنیتی و دیگری برای فولاد ضد زنگ مارتنزیتی.
چرا گریدهای بسیار زیادی از فولاد ضد زنگ وجود دارد؟
با ترکیبی دقیق از عناصر آلیاژی و فرآوری تولید، می توان موادی ساخت که اهداف مختلفی را انجام می دهند، همه از عناصر اساسی یکسان آهن، کربن و کروم.
رایج ترین گریدهای فولاد ضد زنگ
درجه 303
محتوای گوگرد بالا باعث میشود این فولاد ضد زنگ آستنیتی ماشینکاری بسیار آسانی داشته باشد، زیرا مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی کمی کمتر است.
این ماده اغلب برای موارد زیر استفاده می شود:
- چرخ دنده ها
- چشمه ها
- اتصال دهنده ها
- اتصالات
درجه 304
فولاد ضد زنگ درجه 304 احتمالاً متداول ترین گرید مورد استفاده است، با خواص بسیار عالی مانند مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و شکل پذیری بالا. مورد دوم به این معنی است که کار با عملیات خمش، برش و پانچ بسیار آسان است و تولید آن را ارزان می کند.
معمولاً برای موارد زیر استفاده می شود:
- چارچوب و محفظه مقاوم در برابر خوردگی
- براکتی
- لوله کشی
درجه 316
معمولاً به عنوان فولاد ضد زنگ “گرید مواد غذایی” شناخته می شود، همچنین یک فولاد ضد زنگ آستنیتی با خواص مشابه با درجه 304 است. تفاوت در نسبت بیشتر مولیبدن آن است. این باعث می شود مقاومت در برابر خوردگی حتی بهتر شود.
کاربردهای رایج عبارتند از:
- تجهیزات پزشکی و فرآوری مواد غذایی
- کاربردهای دریایی مانند نردبان، نقاط اتصال و غیره.
درجه 416
فولاد ضد زنگ 416 یک گرید مارتنزیتی است که دوباره از گوگرد برای بهبود قابلیت ماشینکاری استفاده می کند. با این حال، محتوای بالای گوگرد باعث آخال سولفید منگنز می شود که باعث کاهش بیشتر استحکام آن و کاهش شدید جوش پذیری آن می شود.
درجه 416 را می توان عملیات حرارتی کرد و به همین ترتیب اغلب در موارد زیر استفاده می شود:
- اجزای شیر
- اتصال دهنده ها
- شفت موتور
درجه 430
گرید 430 یک گرید فریتی است، این فولاد به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری خوب، همراه با خواص مکانیکی عملی شناخته شده است. به دلیل مقاومت در برابر اسید نیتریک می توان از آن در کاربردهای شیمیایی خاصی استفاده کرد.
کاربردهای رایج عبارتند از:
- آستر ماشین ظرفشویی
- پانل های کابینت یخچال
- تکیه گاه ها و بست های المان