استنلس استیل

استنلس استیل

فولادهاي زنگ نزن (S.S) طبق دسته بندي موسسه آهن و فولاد امريکا (AISI) به دو گروه سري ۳۰۰-۲۰۰ و سري ۴۰۰ طبقه بندي مي شوند که هر سري شامل چندين فولاد با رفتارهاي مختلف مي باشد.

فولادهاي زنگ نزن سري ۳۰۰-۲۰۰ آستنيتي (Austenitic) مي باشند که بسيار چقرمه (tough) و نرم (ductile) بوده و نيازي به عمليات حرارتي ندارند در نتيجه اين فولادها براي جوشکاري مناسب اند و تحت شرايط عادي اتمسفري نيازي به آنيله شدن ندارند.

اين فولادها در برابر خوردگي مقاومند و معمولا غير مغناطيسي هستند و فقط از طريق کار سرد (cold work) سخت ميشوند.

محدوده کربن در اين فولادها ۰٫۰۸ تا ۰٫۲۵ درصد، ميزان کروم ۱۶ تا ۲۶ درصد و ميزان نيکل ۶ تا ۲۲ درصد است.

آنچه که در نوع استنلس استیل ۳۱۶ باعث تمايز آن نسبت به انواع ديگر فولاد S.S همچون ۳۰۴ شده وجود ميزان حداکثر ۳ درصد موليبدنيوم  در آن مي باشد.موليبدنيوم مقاومت خوردگي اين آلياژ کروم-نيکل را در برابر تخريب اکثر مواد و حلالهاي شيميايي صنعتي بالا برده و همچنين در برابر خوردگي حفره اي (pitting) حاصل از کلرايدها مقاومت ميکند.به همين خاطر نوع ۳۱۶ مهمترين فولادي است که در محيطهاي دريايي استفاده ميگردد.

Type Analysisof Stainless Type 316:

۱٫۰۰% max.
Silicon
۰٫۰۸% max.
Carbon
۱۶٫۰۰-۱۸٫۰۰%
Chromium
۲٫۰۰% max
Manganese
۱۰٫۰۰-۱۴٫۰۰%
Nickel
۰٫۰۴۵% max.
Phosphorus
۲٫۰۰-۳٫۰۰
Molybdenum
۰٫۰۳۰% max.
Sulfur

دو عامل مهم در خوردگي اين نوع فولادها يکي حساس شدن  و عامل ديگر که باعث زنگ زدن جوشهاي آن مي شود اکسيد زدايي نکردن آن مي باشد.حال هر کدام بطور مختصر توضيح داده مي شود.

حساس سازي يا حساس شدن (sensitization):

رسوب (ته نشين شدن) کربايد در مرز دانه ها ،هنگامي که فولادهاي زنگ نزن آستنيتي در يک بازه زماني در محدوده دماي بين  ۴۲۵ تا ۸۷۰ درجه سانتيگراد(۸۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه فارنهايت) حرارت داده مي شوند(بخصوص در جوشکاري) را حساس شدن مي گويند.

مدت زماني که فولاد در اين دما قرار ميگيرد مقدار کربايد رسوب شده را تعيين ميکند.وقتي کروميوم کربايد در مرز دانه اي رسوب ميکند نواحي کناري فورا از کروم تهي ميشود.در صورتيکه اين ته نشيني و تهي سازي نسبتا پيوسته باشد ،فولاد را نسبت به خوردگي بين دانه اي (intergranular corrosion) مستعد مي سازد.همچنين حساس شدن مقاومت فولاد را در برابر انواع ديگر خوردگي همچون خوردگي حفره اي (pitting) ،خوردگي شکافي (crevice corrosion) و ترک خوردگي تنشي(SCC) کاهش ميدهد.

روش جلوگيري از

با استفاده از منحني هاي حساس سازي دما-زمان ميتوان از حساس شدن جلوگيري نمود و تاثير ميزان کربن را روي اين پديده مشاهده نمود.در شکل پايين نمونه اي از اين منحني ها را براي فولاد ??? را مشاهده مي تماييد.

روش ديگر جلوگيري از حساس شدن استفاده از فولادهاي پايدار همچون استنلس استیل ۳۲۱ و ۳۴۷ ميباشد.اينگونه فولادهاي زنگ نزن محتوي تيتانيوم (titanium) و يا نيوبيوم(niobium) بوده که ميل به ترکيب با کربن دارند و به آساني کربايد تشکيل ميدهند،اين موضوع باعث ميشود حتي وقتي در طولاني مدت در معرض دماي sensitization قرار بگيرد کروم در حلال باقي بماند .

تنها راه حل اصلاح فولادهاي زنگ نزن حساس شده، آنيله کردن آن مي باشد.