آهن ضد زنگ نوعی فولاد ضد زنگ است. مواد آن عمدتاً ۴۰۹، ۴۱۰، ۴۳۰، ۴ و غیره هستند که متعلق به فولادهای ضد زنگ مارتنسیتیک و فریتی هستند و توسط آهنرباها جذب خواهند شد. یکنواخت فولاد ضد زنگ به فولادی اطلاق می شود که می تواند در برابر خوردگی رسانه های شیمیایی مانند جو یا اسید مقاومت کند. اما فولاد ضد زنگ بدون زنگ نیست، فقط رفتار خوردگی متفاوتی در رسانه های مختلف دارد. مواد رایج فولاد ضد زنگ را می توان به سه نوع فولاد ضد زنگ مارتنسیتیک، فولاد ضد زنگ فریتی و فولاد ضد زنگ آستنیتیک توسط ساختار متالوگرافیک تقسیم کرد.
فولاد ضد زنگ مارتنسیتیک
فولادهای ضد زنگ مارتنسیتیک رایج دارای محتوای کربنی ۰٫۱ تا ۰٫۴۵٪ و محتوای کروم ۱۲ تا ۱۴٪ هستند. آن ها فولادهای ضد زنگ کروم هستند که عموماً فولادهای ضد زنگ Cr13 نامیده می شوند. مدل های معمولی مواد 1Cr13، 2Cr13، 3Cr13، 4Cr13 و غیره هستند. این نوع فولاد ضد زنگ معمولاً برای ساخت دریچه های مختلف، پمپ ها و دیگر قسمت ها و برخی ابزارهای ضد زنگ استفاده می شود که هم می توانند مقاومت بار و هم مقاومت به خوردگی را تحمل کنند.
به منظور افزایش مقاومت به خوردگی، محتوای کربن فولاد ضد زنگ مارتنسیتیک در محدوده محتوای بسیار پایین کنترل می شود که معمولاً بیش از ۰٫۴٪ نیست. هر چه میزان کربن پایین تر باشد، مقاومت به خوردگی فولاد ضد زنگ بیشتر می شود و هر چه میزان کربن بیشتر باشد، محتوای کربن در ماتریس بیشتر می شود، استحکام و سختی فولاد ضد زنگ بیشتر است، اما این کار مقدار کاربیدهای کروم را تشکیل خواهد داد. هر چه بیشتر مقاومت به خوردگی چنین فولاد ضد زنگی بدتر شود. بنابراین می توان دید که استحکام و سختی 4Cr13 بیشتر از 1Cr13 است، اما مقاومت به خوردگی آن بدتر از مقاومت 1Cr13 است.
هر دو 1Cr13 و 2Cr13 در برابر اتمسفر، بخار و دیگر خوردگی رسانه ها مقاوم هستند، و به طور کلی به عنوان فولاد ساختاری مقاوم به خوردگی استفاده می شود. به منظور به دست آوردن عملکرد جامع خوب، فرونشستگی و خلق و خوی درجه حرارت بالا (600~700 درجه سانتی گراد) اغلب برای به دست آوردن سوربیت معتدل برای ساخت پره توربین بخار، لوازم جانبی لوله دیگ بخار و غیره استفاده می شود. با این حال فولادهای ۳Cr۱۳ و ۴Cr۱۳ به دلیل محتوای کربن بالاتر مقاومت خوردگی نسبتاً ضعیفی دارند. از طریق فرونشستگی و خلق و خوی دمای پایین (۲۰۰~۳۰۰ درجه سانتی گراد)، مارتنسیت معتدل به دست می آید که قدرت و سختی بالاتری دارد (HRC تا ۵۰)، بنابراین اغلب به عنوان فولاد ابزار برای ساخت تجهیزات پزشکی، ابزار برش، شفت پمپ روغن داغ و غیره استفاده می شود.
فولاد ضد زنگ فریتیک
محتوای کربن فولاد ضد زنگ رایج فریتیک کمتر از ۰٫۱۵٪ است، و محتوای کروم ۱۲~۳۰٪ است. همچنین نوعی فولاد ضد زنگ کروم است. چون محتوای کربن بر این اساس کاهش می یابد، میزان کروم تا حد معینی افزایش می یابد. ریز ساختار فولاد ضد زنگ همیشه فریت تک فاز است که از دمای اتاق تا دمای بالا (۹۶۰~۱۱۰۰ درجه سانتی گراد) گرم می شود. مقاومت در برابر خوردگی، پلاستیسیته و قابلیت weldability آن بهتر از فولاد ضد زنگ مارتنسیتیک است. برای فولاد ضد زنگ فریتیک با کروم بالا، توانایی آن در مقاومت در برابر خوردگی متوسط اکسیداتیو قوی است، و با افزایش محتوای کروم، مقاومت به خوردگی بیشتر بهبود می یابد.
فولاد ضد زنگ فریتیک را نمی توان با عملیات حرارتی تقویت کرد زیرا در هنگام گرمایش و خنک کننده تحت دگرگونی فاز قرار نمی گیرد. اگر دانه ها در طول فرایند گرمایش درشت باشند، تنها می توان از تغییر شکل پلاستیک سرد و راستالیزاسیون برای بهبود ساختار و بهبود خواص استفاده کرد.
اگر این نوع فولاد ضد زنگ در ۴۵۰~۵۵۰ درجه سانتی گراد باقی بماند، باعث جنین شدن فولاد ضد زنگ خواهد شد که به آن «شکننده بودن ۴۷۵ درجه سانتی گراد» می نامند. جنین سازی را می توان با گرم کردن تا حدود ۶۰۰ درجه سانتی گراد و به دنبال آن خنک کننده سریع از بین رفت.
فولاد ضد زنگ آستنیتیک
اضافه کردن 8-11٪ نیکل به فولاد ضد زنگ حاوی 18٪ کروم, و آن را تبدیل به فولاد ضد زنگ آستنیتیک. مانند 1Cr18Ni9 یک مدل معمولی است. این نوع فولاد ضد زنگ به دلیل اضافه شدن نیکل، منطقه آستنیت را گسترش می دهد، به طوری که می توان یک ساختار آستنیت تک فاز متاست پذیر را در دمای اتاق به دست آورد. چون حاوی کروم و نیکل بالا است، و ساختار آستنیت تک فاز دارد، پایداری شیمیایی بالاتری دارد و مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به فولاد ضد زنگ کروم دارد. نوعی فولاد ضد زنگ است که هم اکنون به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.
فولاد ضد زنگ نوع ۱۸-۸ ساختار آستنیت و کاربیدها را در حالت آنی شده نشان می دهد. وجود کاربیدها آسیب زیادی به مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ وارد می کند. بنابراین به طور کلی از روش درمان محلول استفاده می شود که گرم کردن فولاد ضد زنگ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی گراد است. پس از سرد شدن آب، کاربیدها در آستنیت به دست آمده در دمای بالا حل می شوند و سپس از طریق خنک سازی سریع، یک ساختار آستنیت تک فاز در دمای اتاق به دست می آید.
www.jstisco.com