انواع اصلی فولاد ضد زنگ

فولادهای ضد زنگ انواع مختلفی دارند که به طور کلی بر اساس ترکیب شیمیایی، ریزساختار و کاربردشان طبقه بندی می شوند. بر اساس عناصر آلیاژی اولیه موجود، فولادهای زنگ نزن را می توان به عنوان Cr (فولاد کروم)، CrMo (کروم-فولاد مولیبدن)، CrNi (کروم-فولاد نیکل)، CrNiMn (کروم{3}}نیکل{4} فولاد منگنز{4} فولاد منگنز{5} یا فولاد منگنز{5} بالا دسته بندی کرد. (کروم-منگنز-فولاد نیتروژن). بر اساس ریزساختارشان پس از عملیات حرارتی، می‌توان آنها را به پنج دسته اصلی تقسیم کرد: فولاد ضد زنگ فریتی، فولاد ضد زنگ مارتنزیتی، فولاد زنگ نزن آستنیتی، فولاد زنگ نزن دوبلکس آستنیتی-فولاد زنگ نزن فریتی{10}و فولاد زنگ نزن سخت‌کننده رسوبی.

فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولاد ضد زنگ آستنیتی بر اساس فولاد 18-8 CrNi ساخته شده است. برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، عناصر تشکیل دهنده فریت- مانند Ti، Nb، Mo، و Si اغلب به فولاد 18-8 اضافه می‌شوند، در حالی که به طور همزمان محتوای کروم را افزایش داده و محتوای C را کاهش می‌دهند. مقاومت به خوردگی کلی آن در درجه اول با محتوای این عناصر آلیاژی، کروم، نیکل، مو و سی تعیین می شود. در محیط‌های اکسیدکننده یا آن‌هایی که حاوی اکسیدان هستند، اثر غیرفعال‌سازی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی در محیط‌هایی مانند اسید نیتریک ایجاد می‌کند و باعث می‌شود که به طور گسترده در تجهیزات شیمیایی برای تولید اسید نیتریک استفاده شود. با این حال، در محیط‌های به‌شدت اکسیدکننده (مانند اسید نیتریک با غلظت-،-در دمای بالا، یا اسید نیتریک با اکسیدان‌های اضافه شده)، پتانسیل به سمت ناحیه بیش از{{19} غیرفعال شدن تغییر می‌کند و خوردگی را تسریع می‌کند. به طور کلی، فولادها فقط در برابر اسید نیتریک رقیق یا با غلظت متوسط ​​مقاوم هستند، نه اسید نیتریک غلیظ. با این حال، فولادهای حاوی عناصر خاص (مانند Si) (به عنوان مثال، 0Cr20Ni24Si4Ti کشور من، NAR-SN1 ژاپن، و 00Cr8Ni20Si6 اتحاد جماهیر شوروی) در برابر اسید نیتریک غلیظ مقاوم هستند. برای مقاومت در برابر اسید سولفوریک رقیق، افزودن مو، مس و سی می تواند نرخ خوردگی را کاهش دهد. فولادهایی مانند 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti مقاومت خوبی در برابر اسید سولفوریک از خود نشان می دهند، در حالی که شرایط سخت مانند اسید سولفوریک داغ نیاز به آلیاژهای نیکل دارند (مثلا Ni70Mo27V). مقاومت در برابر خوردگی در محلول های قلیایی بسیار عالی است و با افزایش میزان نیکل این میزان افزایش می یابد.

در طی عملیات حرارتی یا جوشکاری، فازهای کاربید به راحتی در مرز دانه‌ها رسوب داده می‌شوند تا باعث خوردگی بین دانه‌ای شوند{0}} نوع فولاد اغلب با محلول در دمای 900-1100 درجه درمان می‌شود تا سازه به آستنیت تک فاز تبدیل شود و مقاومت در برابر خوردگی بین دانه‌ای بهبود یابد. همچنین می توان با محدود کردن محتوای C (کمتر یا مساوی 0.03%)، افزودن عناصر تشکیل دهنده کاربید قوی مانند Ti/Nb و تثبیت در حدود 900 درجه از این امر جلوگیری کرد. با این حال، به SCC حساس است. محیط‌هایی که SCC را تحریک می‌کنند عبارتند از محلول‌های آبی با غلظت بالای 80 درجه، محلول‌های سولفیدی (پلی تیونیک اسید، محلول‌های H2S)، قلیایی غلیظ داغ، 150-350 درجه فشار بالا{23}}آب، و غیره. خوردگی حفره‌ای و شکاف نیز در محلول‌های آبی حاوی کلرید{25}ممکن است. ممانعت از بارش کاربید، کاهش آخال سولفید و افزایش خلوص می تواند این مشکل را کاهش دهد. عناصر آلیاژی مانند کروم، مو و N می توانند مقاومت در برابر خوردگی حفره ای را بهبود بخشند و Si و Ni نیز نقش خاصی را ایفا می کنند. فولاد ضد زنگ فریتی فولاد ضد زنگ فریتی به فولاد ضد زنگ کروم با ساختار فریت در دمای اتاق اشاره دارد. با توجه به محتوای Cr به نوع Cr13، نوع Cr16-19 و نوع Cr25-28 تقسیم می‌شود. با افزایش محتوای کروم، مقاومت به خوردگی و مقاومت اکسیداسیون اسید اکسید کننده بهبود می یابد. در محیط های اکسید کننده مانند اسید نیتریک، مقاومت به خوردگی مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی کروم{31}Ni با محتوای کروم یکسان است، اما در محیط های کاهش دهنده از دومی پایین تر است. اگر چه فولاد فریتی{37}کرم بالا دارای استحکام تسلیم بالا، رسانایی حرارتی بالا و هزینه کم است، اما شکننده است (درشت شدن دانه در ناحیه تحت تأثیر گرما{40}} پس از جوشکاری، آن را شکننده‌تر می‌کند)، مقاومت حفره‌ای ضعیفی دارد و به بریدگی‌ها حساس است. محدوده کاربرد آن از فولاد ضد زنگ آستنیتی کروم{41}}نیکل باریکتر است. [2] خوردگی بین دانه‌ای آن از تجزیه محلول جامد فوق اشباع سرچشمه می‌گیرد، و رسوب کروم{42}}حاوی ترکیبات C و N در مرز دانه‌ها منجر به کاهش کروم در مجاورت می‌شود. فولاد زنگ نزن فریتی معمولی به دلیل رسوب سریع کربن کروم و نیتریدها، تمایل بیشتری به خوردگی بین دانه ای دارد. ممکن است نه تنها در محیط های خورنده قوی بلکه در محیط های ضعیف (مانند آب لوله کشی) نیز رخ دهد. بهبودها را می توان با افزایش محتوای کروم، کاهش نسبت C/N، افزودن عناصر تثبیت کننده مانند Ti/Nb یا انجام بازپخت متوسط ​​در 700-800 درجه انجام داد. مقاومت SCC کلرید نسبت به فولاد زنگ نزن آستنیتی برتر است (صفحه های شبکه مکعبی در مرکز بدنه به راحتی می لغزند و نابجایی های شبکه ای را تشکیل می دهند که احتمال کمتری ایجاد شیارهای خطی دارند). با این حال، SCC همچنان می تواند به دلیل خوردگی بین دانه ای و حفره شدن رخ دهد، که می توان با افزودن Ti و Nb از آن جلوگیری کرد. فولاد زنگ نزن فریتی با خلوص بالا و مقاوم در برابر سوراخ شدن را می توان با افزودن مو و پالایش برای کاهش ناخالصی هایی مانند نسبت C/N و اجزای غیر فلزی به دست آورد.

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی

فولاد ضد زنگ مارتنزیتی یک فولاد ضد زنگ کروم با ساختار مارتنزیتی در دمای اتاق است. حاوی سطوح بالایی از کروم (wCr=13%-18%) و C (wC=0.1%-0.9%) است. نمرات نماینده شامل 20Cr13، 30Cr13، 40Cr13، و 95Cr18 است. در دمای معمولی خاموش شدن، آستنیت خالص را تشکیل می دهد که پس از سرد شدن به مارتنزیت تبدیل می شود. افزایش محتوای کربن استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد، اما مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهد. اغلب در ساخت ابزار و ابزارهای اندازه گیری با خواص مکانیکی بالا و درجه خاصی از مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شود.

فولاد Cr13 در محیط‌های خورنده ضعیف مانند هوا و محلول‌های اسید آلی ضعیف/نمک، مقاومت به خوردگی عالی را نشان می‌دهد. مقاومت در برابر خوردگی آن به ریزساختار آن مربوط می شود. پس از خاموش کردن، مقاومت در برابر خوردگی با محتوای کربن متفاوت باقی می ماند. دمای زیر 450 درجه تاثیر کمی بر مقاومت در برابر خوردگی دارد. با این حال، معتدل کردن در دمای بالا، به دلیل تشکیل کاربیدهای کروم، محلول جامد بدون کروم{6}} را ایجاد می‌کند و مقاومت به خوردگی را کاهش می‌دهد. تمپر کردن در 700-750 درجه باعث افزایش مقاومت به خوردگی به دلیل کاهش گرادیان غلظت کروم در فریت می شود. در حالت آنیل شده، افزایش محتوای کربن در فولاد باعث کاهش بیشتر فاز فریت می شود و مقاومت به خوردگی را کاهش می دهد. برای بهبود عملکرد، عناصری مانند Ni، Mo، V، Co، Si و Cu اغلب اضافه می شوند. افزایش محتوای کروم همچنین می تواند مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشد، اما برای دستیابی به ساختار مارتنزیتی، محتوای C باید بر این اساس افزایش یابد. جایگزینی نیکل به جای C اثرات مشابهی دارد. 14Cr17Ni2 یک فولاد مارتنزیتی با مقاومت در برابر خوردگی عالی است.

فولادهای ضد زنگ دوبلکس

این گریدها که برای ترکیب ریزساختارها و ویژگی‌های مختلف ساخته شده‌اند، شامل فولادهای زنگ نزن مارتنزیت-فریت دوبلکس و آستنیت{1}}فریت دوبلکس هستند. یک مارتنزیت{3}}گرید فریت نماینده، 12Cr13، مقاومت در برابر خوردگی مشابه فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی را ارائه می دهد، اما با سختی کمتر، شکل پذیری بالاتر و جوش پذیری بهتر. فولادهای زنگ نزن آستنیتی -فریتی، از جمله Cr18، Cr21، و Cr25، با استحکام بالا (σ0.2 تقریباً دو برابر فولاد زنگ نزن آستنیتی)، ضریب انبساط کم، هدایت حرارتی بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی بین دانه‌ای، خوردگی چربی/خورندگی تنش، خوردگی و خوردگی پایین، محتوای چربی/خوردگی و خوردگی کم مشخص می‌شوند. هزینه کم منجر به توسعه سریع شده است. علاوه بر فولاد ضد زنگ دوبلکس، نوعی فولاد ضد زنگ بارندگی-در فولاد ضد زنگ فاز پیچیده نیز وجود دارد. هدف اصلی آن ایجاد فاز سخت شدن رسوبی در ساختار مارتنزیت یا آستنیت از طریق افزودن مناسب عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی است که در نتیجه فولاد ضد زنگ بسیار{16}}استحکام-است.

صفحه و نوار فولادی ضد زنگ برای تجهیزات تحت فشار

فولاد ضد زنگ که به طور خاص برای مخازن تحت فشار طراحی شده است، دارای الزامات روشنی برای طبقه بندی و نامگذاری، ابعاد، شکل، تحمل ها، الزامات فنی، روش های آزمایش، قوانین بازرسی، بسته بندی، علامت گذاری، و گواهی کیفیت محصول است. نمرات رایج شامل 06Cr19Ni10 و 022Cr17Ni12Mo2 با کدهای عددی مانند S30408 ​​و S31603 است. عمدتاً در تجهیزات بهداشتی مانند فرآوری مواد غذایی و ماشین آلات دارویی استفاده می شود.