خوردگی، استنلس استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ لطفا نظر دهید
خوردگی
خوردگی یک پدیده طبیعی است. عناصر خالص همیشه با محیط اطراف واکنش نشان می دهند و به همین دلیل است که عناصر کمی به طور طبیعی در شکل خالص آنها یافت می شوند. آهن استثنا نیست.
در محیط مرطوب آهن با اکسیژن موجود در آب واکنش می دهد تا اکسید آهن را تولید کند که به عنوان زنگ آهن نیز شناخته می شود.
این اکسید قرمز رنگ به راحتی در معرض مواد بیشتر گسترش می یابد و خورده می شودو فولادهای کربنی استاندارد به شدت حساس به این نوع خوردگی هستند.
فولاد ضدزنگ دارای توانایی ذاتی برای تشکیل یک لایه غیرفعال است که از خوردگی جلوگیری می کند.
کروم موجود در تمام فولادهای ضدزنگ به سرعت با اکسیژن محیط واکنش نشان می دهد تنها کمی سریعتر از آهن، با این تفاوت که یک لایه بسیار نازک کروم اکسید می شود(اغلب تنها چند مولکول در ضخامت). بر خلاف اکسید ناپایدار آهن اکسید کروم بسیار بادوام و غیر واکنشی است، به سطح استنلس می چسبد و کنده نمی شود و با مواد دیگر نیز واکنش نشان نمی دهد و اگر برداشته شود و یا آسیب ببیند کروم بیشتری با اکسیژن کنش نشان می دهد تا مجددا مانع شود در نتیجه محتوای کروم بالاتر، سریعتر خود را تعمیر می کند.
فولاد ضدزنگ پس از اکسیداسیون یا غیر فعال شدن به طور معمول با نرخ بسیار پایین ۰٫۰۰۲ اینچ در سال خورده می شود. فولاد ضدزنگ هنگامی که در بهترین حالت نگهداری می شود سطوح تمیز و روشن و ایده آل برای ساختمانها و نماها خواهد داشت.
در قضاوت بر مبنای اسم ممکن است شما فرض کنید که استنلس استیل هرگز زنگ نمی زند اما اشتباه می کنید. زنگ زدگی استنلس استیل بسیار کمتر از فلزات پایه آهن دیگر که به راحتی زنگ می زنند اتفاق می افتد اما به معنای کامل کلمه ضدزنگ نیست.
درست مثل فولاد معمولی، نرخ رشد زنگ زدگی در استنلس نیز با اثر انگشت و یا آلودگی هایی مانند گریس افزایش می یابد، تغییر رنگ ایجاد می شود و در نهایت زنگ می زند. تنها تفاوت در سازگاری و مقاومت بیشتر است. استنلس می تواند زمان بسیار بیشتری قبل از نشان دادن اولین نشانه های خوردگی مقاومت نشان دهد.
همه فولادها مقدار کربن و آهن مشابهی دارند ولی استنلس همچنین دارای یک مقدار(در محدوده سلامتی ) کروم می باشد که خاصیت مقاومت به خوردگی را به استنلس می دهد.
گریدهای مختلفی زیر چتر استنلس استیل قرار می گیرند، هرکدام با اختلاف بسیار کم در ترکیب آلیاژی و در نتیجه اختلاف کم در خواص فیزیکی.
استنلس استیل بایستی حداقل ۱۰٫۵ درصد کروم داشته باشد. بسته به گرید ممکن است حاوی مقدار بسیار بیشتری از آن باشد و همچنین مواد تشکیل دهنده اضافی آلیاژ مانند مولیبدن، نیکل، تیتانیوم، مس، نیتروژن، فسفر و سلنیوم.
مشهورترین استنلس استیل ها ۳۰۴ و ۳۱۶ هستند. تفاوت کلیدی این دو عنصر مولیبدن می باشد که به شدت مقاومت به خوردگی را افزایش می دهد به خصوص برای محیط های پرنمک و یا کلراید بیشتر. فولاد ۳۱۶ حاوی مولیبدن است ولی ۳۰۴ خیر.
برای استفاده در محیط باز مانند ریل نرده ها و علائم راهنمایی رانندگی استنلس استیل یک فلز ایده آل مقاوم به خوردگی می باشد ولی در صورتی مدت طولانی مقاوم خواهد بود که گرید مناسب هر محیط انتخاب شود.
۳۰۴ یک انتخاب عملی و اقتصادی برای اغلب محیط هاست ولی مقاومت ۳۱۶ را در مقابل آب نمک ندارد. قیمت تنها کمی بالاتر گرید ۳۱۶ نسبت به ۳۰۴ می ارزد به اینکه از آن در محیط های نمکی، به ویژه در ساحل و بزرگراهها استفاده شود.
استنلس استیل ۳۰۴
فلزی بسیار جذاب با سطح تمیز و هزینه نگهداری کم و شایع ترین شکل از فولاد ضدزنگ مورد استفاده در سراسر جهان است. عمدتا به دلیل اینکه مقاومت به خوردگی و قیمت آن عالی است.
۳۰۴ حاوی ۱۶ تا ۲۴ درصد کروم و تا ۳۵ درصد نیکل و همچنین مقادیر کمی از کربن و منگنز است. شایع ترین ترکیب استیل ۳۰۴، استنلس ۱۸-۸ حاوی ۱۸ درصد کروم و ۸ درصد نیکل است.
این آلیاژ می تواند در برابر خوردگی اکثر اسیدهای اکسیدکننده مقاومت کند. این ماندگاری باعث می شود به راحتی پاکسازی شود و بنابراین برای کاربردهای آشپزخانه و صنایع غذایی ایده آل است. همچنین در ساختمان ها، دکوراسیون و مبلمان مورد استفاده معمول است.
فولاد ضدزنگ ۳۰۴ دارای یک ضعف است، به محلول کلردار و یا محیطهای نمکی مانند ساحل حساس است. یون کلرید می تواند در نواحی متخلخل خوردگی ایجاد کند که در زیر لایه اکسید کروم گسترش می یابند. محلولهایی با کوچکی ۲۵PPM از سدیم که می توانند اثر خورنده داشته باشند.
استنلس استیل ۳۱۶
دومین آلیاژ ضدزنگ پرمصرف است. این گرید اغلب خواص فیزیکی و مکانیکی مشابه ۳۰۴ دارد و حاوی عناصر مشابه است. کلیدی ترین تفاوت این است که ۳۱۶ حاوی ۲ تا ۳ درصد مولیبدن است. این عنصر افزودنی مقاومت خوردگی را افزایش می دهد به خصوص در برابر کلریدها و سایر حلال های صنعتی.
فولاد ضدزنگ ۳۱۶ به طور معمول در بسیاری از کاربردهای صنعتی که شامل فرآیندهای شیمیایی و همچنین محیط های پرنمک مانند ساحل و فضاهای باز در معرض نمک های ضدیخ رایج هستند استفاده می شود.
همچنین به دلیل ویژگی غیرواکنشی آن در ساخت وسایل پزشکی جراحی استفاده می شود.
دیگر گریدهای ۳۰۰ همچنین می توانند تا ۷ درصد مولیبدن داشته باشند که مقاومت به کلر بهتری را خواهند داشت ولی این مقاومت بسیار بالا فقط وقتی ضروری است که صنعت خاص و یا شرایط محیطی با شدت بسیار بالای کلر باشد.
کاربردهای چند گانه:
هردو فولاد ضدزنگ ۳۰۴ و ۳۱۶ (همچنین دیگر گریدهای سری ۳۰۰) از نیکل برای رسیدن به ترکیب فلزی آستنیتی در دمای پایین استفاده می کنند. فولاد آستنیتی تعادل، استحکام، کارپذیری و مقاومت در برابر خوردگی را باعث می شود و در نتیجه این سری از استیل ها را برای استفاده در مصالح بیرون ساختمان، ابزار جراحی و پزشکی و تجهیزات صنایع غذایی مناسب می کند.
امروزه حجم زیادی از فولاد ضدزنگ تولیدشده(مخصوصا ۳۱۶) را می توان در محصولات مربوط به صنایع غذایی یافت. استنلس معمولا در آشپزخانه های تجاری وکارخانجات صنایع غذایی به طور گسترده مورد نیاز است به دلیل اینکه:
- می تواند به راحتی شکل گرفته و به اشکال مورد نیاز برای تولید انواع تجهیزات و ماشین آلات مانند میزهای پخت و پز، هود تهویه، مخازن و محفظه های تغذیه مورد استفاده قرار گیرد.
- در طیف گسترده ای جهت مصارف دکوراتیو و سطوح پولیش شده در دسترس است.
- می تواند در شرایط شوک و سایش در آشپزخانه ها و یا کارخانه های صنایع غذایی مقاومت کند.
- می تواند به راحتی تمیز شود و در مقابل شستشوی مکرر با بسیاری از مواد شوینده و شیمیایی که جهت تمیزکاری و بهداشت عمومی استفاده می شود مقاوم است.
- نسبت به اسید و بازهای موجود در شیر، غذاهای پخته شده، سبزیجات و مکمل های غذایی واکنش نشان نمی دهد.
مراجع:
AZO Materials. “Stainless Steel – Grade 316 (UNS S31600)“.
Australian Stainless Steel Development Association. “304: The Place to Start“.
Australian Stainless Steel Development Association. “316: The First Step Up“.
A-J Manufacturing. “304 vs. 316 Stainless“.
International Stainless Steel Forum. “Introduction to Stainless Steel“.
ترجمه: واحد تحقیق و توسعه هولدینگ آلیاژهای صنعتی