فولاد زنگ‌نزن آستنیتی سری ۲۰۰

فولادهای زنگ نزن آستنیتی بزرگترین خانواده از فولادهای زنگ نزن را به خود اختصاص داده‌است. این خانواده دو سوم از تولیدات فولادها را به خود اختصاص داده. این فولادها دارای ریزساختارهای آستنیتی و ساختار کریستالی هستند (به انگلیسی:FCC ( Face – centered cubic )) . این ریزساختارها به وسیله یک فولاد آلیاژی که دارای مقادیر کافی از نیکل، منگنز و نیتروژن است، بدست می‌آید. این عناصر باعث حفظ ریزساختار آستنیتی در همه دماها (از ناحیه برودتی تا نقطه ذوب) می‌شوند. بنابراین فولادهای زنگ نزن آستنیتی با عملیات حرارتی سخت نمی‌شوند؛ چون در همه دماها ریزساختار یکسانی دارند.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی را به دو سری ۲۰۰ و ۳۰۰ می‌توانید تقسیم کنید. جایگزین کردن نیکل بجای منگنز در فولاد ضد زنگ آستنیتی از سال‌ها قبل ( بیشتر از ۵۰ سال پیش) بسیار مورد توجه قرار گرفت. هدف از این کار، کاهش تاثیر نوسانات قیمت نیکل در آلیاژها بود. افزایش نیکل باعث توسعه فولاد زنگ نزن آستنیتی سری ۲۰۰ شد. گریدهای ۲۰۰ و ۳۰۰ دارای مقادیر اندکی نیتروژن هستند.

مس نیز به عنوان تثبیت کننده آستنیت استفاده می‌شود و قابلیت کار سرد را روی آن‌ها بهبود می‌بخشد. زمانی که مس افزوده شود می‌توان مقدار نیتروژن را کاهش داد و فولادهای نرم‌تری ایجاد کرد.

فولاد ضد زنگ آستنیتی با عملیات حرارتی قابل سخت شدن نیست. این فولاد به دلیل قابلیت جوشکاری مطلوب، شکل پذیری عالی و مقاومت در برابر خوردگی، پرطرفدارترین گریدهای ضد زنگ تولید شده در جهان محسوب می‌شود. تمام فولادهای آستنیتی در شرایط آنیل شده، غیر مغناطیسی هستند.

لازم به ذکر است که بسته به ترکیب، بعضی از فولادهای آستنیتی هنگام کار در سرما تا حدودی مغناطیسی می‌شوند. این فولادها به طور گسترده در تجهیزات خودرو، وسایل آشپزی، تجهیزات غذایی و آشامیدنی، ماشین های پردازش و دیگر کاربردهای صنعتی استفاده می شوند.

ریز ساختار فولاد زنگ نزن آستنیتی

نیکل، منیزیم و نیتروژن عناصر تثبیت کننده ساختار آستنیتی هستند و هنگامی که نیکل یا نیتروژن به فولاد اضافه می‌شود، فولاد تبدیل به “آستنیت” می‌شود. ترکیب شیمیایی گرید خاص فولاد ضد زنگ را تعیین می‌کند، در حالی که ساختار کریستالی آستنیت در مواد یک ویژگی کلیدی است.

به این نکته توجه داشته باشید که در شرایط آنیل فولاد زنگ نزن آستنیتی اغلب به عنوان غیر مغناطیسی بودن شناخته می‌شود، اما فولاد آستنیتی نورد سرد، کاهش ضخامت و افزایش سختی آن، مقدار خاصی از ویژگی مغناطیسی بودن را به مواد اضافه می‌کند و همچنین ضدزنگ به دلیل شکل پذیری، ساخت عالی و مقاومت آن در برابر خوردگی شناخته شده است.

انواع فولادهای زنگ نزن آستنیتی سری ۲۰۰

• ۲۰۱ : محتوای پایین نیکل در آن، از طریق منگنز و نیتروژن جایگزین می‌شود
• ۲۰۲ : منگنز بالاتری نسبت به فولاد ۲۰۱ دارد
• ۲۰۵ : دارای منگنز و نیتروژن بالاتر نسبت به فولاد ۲۰۲ است

مشخصات عمومی  آلیاژ سری ۲۰۰

از ۹۹.۶ درصد نیکل خالص ساخته شده است که این خود یکی از سخت‌ترین فلزات ساخته شده در جهان است. وجود نیکل در  این آلیاژ باعث بوجود آمدن ویژگی‌های مکانیکی عالی, مقدار گاز کم, فشار بخار کم, خواص مغناطیسی, رسانای گرمایی و الکتریکی بالا می‌شود. این خواص و ترکیب شیمیای باعث می‌شود که نیکل آلیاژ ۲۰۰ قابل ساخت و مقاومت بالایی در برابر محیط خورنده باشد.

نیکل درون آلیاژ ۲۰۰ باعث شده تا در محیط زیر ۳۱۵ درجه سانتی‌گراد هم بتوان از این فولاد استفاده کرد. در برابر خوردگی توسط محلول‌های نمک خنثی و قلیایی بسیار مقاوم بوده است. نیکل آلیاژ ۲۰۰ همچنین دارای میزان خوردگی کم در آب خنثی و مقطر است. این فلز را می‌توان به هر شکلی داغ کرد و با تمام روش‌ها به صورت سرد شکل داد.

کاربرد های فولاد ضد زنگ سری ۲۰۰

• مخازن آب خانگی
• ماشین‌های لباسشویی
• ماشین ظرفشویی
• ظروف آشپزی، کارد و چنگال
• قطعات خودرو
• معماری داخلی
• کاربردهای پزشکی (( سندان‌های جراحی، سوزن‌های زیرپوستی، کلاهک یا محافظ سوزن، و اجزای تفنگ منگنه))
• کاربرد در خودروسازی ((ریل‌های سوخت، روزنه‌ها و قطعات داخلی خودرو))
• کاربردهای صنعتی ((اجزای تیغ، قطعات تولید برق، فنرها و کاترها))
• کاربردهای هوافضا ((نظامی و هلیکوپتر سازی، اجزای موتور جت))

ترکیب شیمیایی

مشخصات فیزیکی

فرآیند ساخت و عملیات حرارتی فولادهای زنگ نزن آستنیتی سری ۲۰۰

فولادهای زنگ نزن سری ۲۰۱ می‌توانند در دماهای ۱۱۴۹ تا ۱۲۳۲ درجه سانتی گراد تحت کار گرم قرار ‌گیرند . این فولادها در دماهای ۱۰۱۰ تا ۱۰۹۳ درجه سانتی‌گراد آنیل می‌شود. برای جلوگیری از پوسته شدن (Scaling) فولاد، نباید از این دماها فراتر رفت. برای جلوگیری از تشکیل کاربیدها، فولادهای زنگ نزن آستنیتی با درصد نیکل کم، سری‌های ۲۰۱ با سرعت بالا سرد می‌شوند.

قابلیت ماشینکاری فولاد ۲۰۲ بسیار عالی است. برای تبدیل کامل این فولاد به مارتنزیت، به عملیات حرارتی زیر نیاز است:

قرار گرفتن در دمای ۱۰۳۸ درجه سانتی‌گراد به مدت ۳۰ دقیقه سپس سرد شدن در زیر دمای ۱۶ درجه سانتی گراد.

آهنگری این فولادها می‌تواند در دمای ۱۱۷۷ درجه سانتی‌گراد و به مدت ۱ ساعت انجام شود. آهنگری این فولادها در زیر دمای ۱۰۱۰ درجه سانتی‌گراد توصیه نمی‌شود.