پنج خانواده فولاد زنگ‌نزن

یک تعریف، پنج ساختار

یک فولاد زمانی زنگ‌نزن محسوب می‌شود که حداقل حدود 10.5% کروم داشته باشد، به اندازه‌ای که فیلم نازک اکسید کروم را که از سطح حفاظت می‌کند تشکیل دهد. فراتر از آن ریشه مشترک، ساختار بلوری — که عمدتا با تعادل نیکل و کروم تعیین می‌شود — فولادهای زنگ‌نزن را به پنج خانواده تقسیم می‌کند.

خانواده	ساختار	مغناطیسی؟	گریدهای شاخص	ویژگی بارز
آستنیتی	مکعبی وجوه‌مرکزدار	خیر (هنگام آنیل)	304, 316, 321	بهترین مقاومت خوردگی عمومی و شکل‌پذیری
فریتی	مکعبی مرکزدار	بله	430, 409	بدون نیکل، هزینه پایین‌تر
مارتنزیتی	سخت‌شونده، تتراگونال هنگام کوئنچ	بله	410, 420, 440C	سختی با عملیات حرارتی
دوپلکس	تقریبا نیمی آستنیت، نیمی فریت	بله	2205, 2507	استحکام بالا، مقاومت کلریدی
رسوب‌سخت‌شونده	پایه مارتنزیتی یا آستنیتی + پیرسازی	معمولا بله	17-4PH (630)	استحکام بسیار بالا از یک پیرسازی در دمای پایین

آستنیتی — خانواده پیش‌فرض

گریدهای 304 و 316 اکثریت همه فولادهای زنگ‌نزن تولیدشده را تشکیل می‌دهند. آن‌ها به‌راحتی شکل می‌گیرند و جوش می‌خورند، تا دماهای برودتی چقرمه باقی می‌مانند و مولیبدن 316 مقاومت حفره‌ای را برای سرویس دریایی و شیمیایی اضافه می‌کند. آن‌ها را نمی‌توان با عملیات حرارتی سخت کرد — فقط با کار سرد. نقاط ضعف: استحکام متوسط، حساسیت به ترک خوردگی تنشی کلریدی در دماهای بالا و قیمتی که از بازارهای نیکل و مولیبدن پیروی می‌کند. آن‌ها هنگام آنیل غیرمغناطیسی هستند، هرچند کار سرد سنگین می‌تواند آن‌ها را کمی مغناطیسی کند.

فریتی — خانواده اقتصادی

با کروم اما اساسا بدون نیکل، فریتی‌هایی مانند 430 (تزئینی، لوازم خانگی) و 409 (سیستم‌های اگزوز) هزینه کمتری دارند و در برابر ترک خوردگی تنشی به‌خوبی مقاومت می‌کنند. محدودیت‌های آن‌ها چقرمگی و جوش‌پذیری است: رشد دانه در نواحی جوش و شکل‌پذیری پایین‌تر آن‌ها را بیشتر به مقاطع نازک‌تر و سرویس خوردگی متوسط محدود می‌کند.

مارتنزیتی — خانواده سخت‌شونده

گریدهایی مانند 410, 420 و 440C مقاومت خوردگی را با سختی مبادله می‌کنند: کوئنچ و تمپرشده، در کارد و چنگال، قطعات شیر، شفت‌ها و ابزار جراحی به کار می‌روند. مقاومت خوردگی آن‌ها پایین‌ترین در میان خانواده‌ها است — آن‌ها نسبت به فولاد کربنی «زنگ‌نزن» هستند، نه نسبت به 304.

دوپلکس — استحکام به‌علاوه کلریدها

گریدهای دوپلکس مانند 2205 تقریبا دو برابر استحکام تسلیم 304 را همراه با مقاومت قوی در برابر حفره‌ای‌شدن کلریدی و ترک خوردگی تنشی ارائه می‌دهند — ترکیبی که آن‌ها را در نفت و گاز، آب‌شیرین‌کن و تانکرهای شیمیایی استاندارد کرد. ساخت به مراقبت بیشتری نیاز دارد (کنترل حرارت ورودی) و دمای سرویس معمولا به زیر حدود 300 °C با مکانیسم‌های تردی محدود می‌شود.

رسوب‌سخت‌شونده — متخصصان استحکام

17-4PH و خویشاوندان آن در وضعیت نرم ماشین‌کاری می‌شوند، سپس در چند صد درجه پیرسازی می‌شوند تا یک فاز استحکام‌بخش رسوب کند و به استحکام‌های بسیار بالا برای شفت‌ها، چرخ‌دنده‌ها، سخت‌افزار هوافضا و دریایی دست می‌یابند.

نکته‌ای درباره آزمون آهنربا

«فولاد زنگ‌نزن غیرمغناطیسی است» افسانه‌ای است که هر هفته بازرسی ورودی را گمراه می‌کند. مغناطیس از ساختار بلوری پیروی می‌کند، نه از کیفیت: سه و نیم از پنج خانواده مغناطیسی هستند و حتی گریدهای آستنیتی نیز پس از کار سرد می‌توانند کمی مغناطیسی شوند. برای راستی‌آزمایی گرید از آزمون PMI استفاده کنید، نه از آهنربا.