گروه‌های مختلف استنلس استیل و معرفی گریدهای مهم

استنلس استیل، آلیاژی است که به دلیل ویژگیهای  منحصر به فرد و خاص خود از جمله  مقاومت بالا در برابر خوردگی، زنگ زدگی و حرارت، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است و به یکی از پرکاربردترین آلیاژها در صنعت تبدیل شده است. تنوع در ترکیب شیمیایی این آلیاژها، منجر به تولید گریدهای مختلفی با خواص و کاربردهای متفاوت شده است. در این مقاله، به بررسی انواع گریدهای استنلس استیل، خواص و کاربردهای هر یک پرداخته خواهد شد.

استنلس استیل چیست؟

استنلس استیل با ویژگی‌های مکانیکی منحصربه‌فردی مثل مقاومت به زنگ‌زدگی، مهمترین متریال در صنایع ساخت‌وساز، خودروسازی، صنایع غذایی و تجهیزات پزشکی محسوب می‌شود. طبق گفته سایت اِیزام:

نام استنلس استیل شامل انواع مختلفی از فولادهای مقاوم در برابر خوردگی است که حداقل 11% کروم دارند. تغییر میزان کروم و افزودن عناصر دیگری مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیوم باعث تغییر خواص مکانیکی و فیزیکی فولاد می‌شود. هر یک از گریدها در یکی از پنج خانواده فولاد ضد زنگ گروه‌بندی می‌شوند. این خانواده‌ها بر اساس ریزساختار متالورژیکی خود نام‌گذاری شده‌اند. این پنج گروه عبارت‌اند از آستنیتی، فریتی، دوپلکس، مارتنزیتی و رسوب سخت‌شونده.

در این میان گرید مناسب باید بر اساس میزان مقاومت در برابر خوردگی، استحکام، قابلیت جوشکاری و محیط انتخاب شود. برای مشاوره یا خرید استنلس استیل با شماره تلفن ۰۲۱-۹۱۰۳۶۴۵ تماس بگیرید. در اینجا با گروه‌ها و گریدهای مهم آن آشنا شده و ویژگی‌ها و کاربردهایشان را مقایسه می‌کنیم.

طبقه‌بندی گریدهای استنلس استیل

گریدهای استنلس استیل بر اساس ساختار کریستالی و ترکیب شیمیایی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. هر گرید، ترکیبی منحصر به فرد از عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، مولیبدن و غیره دارد که به آن خواص ویژه ای می‌بخشد..

1- استنلس استیل آستنیتی (Austenitic Stainless Steel)

این گروه دارای ساختار کریستالی آستنیتی هستند و معمولاً غیر مغناطیسی هستند و ترکیب شیمیایی آنها حاوی مقادیر بالایی از کروم و نیکل هستند و خواص آنها شامل شکل‌پذیری بالا، جوشکاری آسان، مقاومت خوب در برابر خوردگی و تنش‌های خوردگی بین دانه‌ای می باشد.کاربردهای آنهادرصنایع غذایی، شیمیایی، دارویی، ساخت مخازن، لوله‌ها و ورق‌های ساختمانی می باشد. گریدهای این گروه معمولاً با شماره‌های 300 شروع می‌شوند گریدهای رایج این گروه شامل 310،304، 316، 321می باشد .

2- استنلس استیل فریتی (Ferritic Stainless Steel)

 این گروه  دارای ساختار کریستالی فریتی هستند و معمولاً مغناطیسی هستند وترکیب شیمیایی آنها حاوی مقادیر متوسطی از کروم و مقدار کمی نیکل هستندخواص آنها شامل مقاومت خوب در برابر خوردگی، چقرمگی بالا در دماهای پایین، قابلیت ماشین‌کاری خوب می باشدکاربردهای این گروه ساخت قطعات خودرو، لوازم خانگی، مخازن ذخیره مواد غذایی، دکوراسیون داخلی می باشد.گریدهای معمول این گروه  430،409 می باشند.

3- استنلس استیل مارتنزیتی (Martensitic Stainless Steel)

دارای ساختار کریستالی مارتنزیتی هستند و معمولاً مغناطیسی هستند و ترکیب شیمیایی این گروه حاوی مقادیر بالایی از کروم و کربن هستندخواص آنها سختی بالا، مقاومت به سایش، قابلیت سخت شدن با عملیات حرارتی می باشدکاربردهای این گروه ساخت تیغه‌های چاقو، ابزارهای جراحی، قطعات ساعت مچی....گریدهای رایج این گروه 410،  420 می باشد.

4 - استنلس استیل دوپلکس (Duplex Stainless Steel)

گریدهای دو فازی، که به عنوان فولادهای زنگ‌ نزنی دو فازی نیز شناخته می‌شوند، شامل ترکیبی از فازهای آستنیتی و فریتیک هستند و به دلیل کیفیت عالی در برابر خوردگی و استحکام بالا مورد توجه قرار می‌گیرند.ترکیب شیمیایی آنها حاوی مقادیر بالایی از کروم و نیکل و همچنین مولیبدن هستند.خواص آنها شامل مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی تنشی، استحکام بالا، چقرمگی خوب می باشد.کاربردهای این گروه در صنایع نفت و گاز، ساخت مخازن، لوله‌ها و پمپ‌ها می باشند.گریدهای رایج این گروه 2205، 2507 می باشند.

5- استنلس استیل رسوب سخت شونده (Precipitation Hardening Stainless Steel)

این گروه استنلس استیل دارای ساختار مارتنزیتی یا نیمه‌آستنیتی هستند که با عملیات حرارتی و رسوب‌گذاری فازهای بین‌فلزی، سختی و استحکام بالایی پیدا می‌کنند. ترکیب شیمیایی آن‌ها شامل کروم، نیکل و عناصر تقویت‌کننده مانند مس، نیوبیوم و آلومینیوم است. این گروه استحکام بالا و مقاومت مناسبی در برابر خوردگی و قابلیت ماشین‌کاری دارند. آن‌ها بیشتر در صنایع هوافضا، تجهیزات نظامی و قطعات با دقت به‌کار می‌روند. گریدهای متداول این گروه شامل 17-4PH، 15-5PH و 13-8PH هستند.

معرفی گریدهای استنلس استیل

در فرآیند تولید استنلس استیل سه سری 200، 300 و 400 با ترکیب شیمیایی و ساختار متالورژیکی متفاوت ساخته می‌شود. سری 200 جایگزینی اقتصادی برای سری 300 است و حاوی نیکل کمتر و منگنز بیشتری است. این سری مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارد و در تولید لوازم خانگی و قطعات خودرو به کار می‌رود. سری 300 پرکاربردترین گروه است که دارای کروم و نیکل بالا بوده و مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد. این سری در صنایع غذایی، شیمیایی و دارویی استفاده می‌شود. سری 400 شامل فولاد فریتی و مارتنزیتی است، دارای سختی بالا و خاصیت مغناطیسی بوده و در ابزارهای برشی، قطعات خودرو و تجهیزات مقاوم به سایش به کار می‌رود. به طور کلی رایج ترین گریدهای استنلس استیل عبارتند از:

ورق 304 و کاربردهای آن

ورق 304 پرکاربردترین استنلس استیل است که 18% کروم و 8% نیکل دارد. این ترکیب باعث شده این ورق مقاومت مناسبی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی در محیط‌های مرطوب و اسیدی ملایم داشته باشد. قابلیت شکل‌پذیری و جوشکاری بالایش، آن را برای صنایع غذایی، دارویی، دکوراسیون داخلی و ساخت تجهیزات صنعتی و ساختمانی مخصوصاً میلگردهای استیل ایده‌آل کرده است. با استیل 304 سینک‌های ظرف‌شویی، مخازن ذخیره آب، روکش آسانسور، تجهیزات آشپزخانه صنعتی و بدنه یخچال‌های صنعتی می‌سازند. همچنین با آن قطعات خودرو، تجهیزات لبنیاتی و حتی تابلوهای تبلیغاتی نیز تولید می‌کنند.

ورق 316 و کاربردهای آن

ورق استنلس استیل 316 هم دارای 2-3% مولیبدن است که باعث شده در برابر خوردگی‌های کلریدی و اسیدی خیلی مقاوم باشد. همین مقاومت به خوردگی این آلیاژ را در محیط‌های دریایی، شیمیایی و پتروشیمی خیلی کاربردی کرده است. مثلاً در کشتی‌سازی پروانه‌ها و بدنه کشتی که در تماس مستقیم با آب شور هستند را از ورق 316L می‌سازند. با ورق‌های 316 تجهیزات پزشکی، مخازن صنعتی و مبدل‌های حرارتی تولید می‌کنند. در صنایع دارویی و غذایی هم با این ورق مخازن ذخیره‌سازی محلول‌های اسیدی و قلیایی را می‌سازند، زیرا مانع انتقال طعم و بو به مواد خوراکی می‌گردد.

ورق 410 و کاربردهای آن

مقدار زیادی کروم و کربن به ورق 410، سختی و استحکام بالایی داده است. چنین ویژگی‌ای آن را برای ساخت قطعاتی مانند شفت‌های صنعتی، ابزارهای برشی، پیچ و مهره‌های مقاوم به سایش و قطعات مکانیکی مناسب می‌کند. همچنین در صنعت خودروسازی از این ورق برای قطعاتی که نیاز به استحکام بالا دارند، مانند سیستم‌های ترمز و قطعات متحرک موتور را تولید می‌کنند.

ورق 420 و کاربردهای آن

ورق استنلس استیل 420 نسبت به 410 کربن بیشتری دارد و این باعث شده سخت‌تر باشد. به همین علت در صنایع تولید چاقو و ابزارهای برشی دقیق مانند تیغه‌های صنعتی، قیچی‌ها و تیغه‌های جراحی کاربرد پیدا کرده است. همچنین با آن می‌شود تجهیزات مقاوم به ضربه مانند فنرها و برخی قطعات پمپ‌های صنعتی را ساخت.

ورق 430 و کاربردهای آن

ورق 430 چون خاصیت مغناطیسی دارد و هزینه تولیدش کمتر است در ساخت لوازم خانگی مانند اجاق گاز، هود، یخچال و ماشین لباسشویی کاربرد دارد. همچنین ظاهر براق و مقاومت قابل قبولش به خوردگی آن را به متریال محبوبی در دکوراسیون داخلی، روکش آسانسور، سقف‌های کاذب و بدنه تجهیزات آشپزخانه تبدیل کرده است. در صنعت خودروسازی نیز با آن اجزایی مانند سیستم‌های اگزوز و تزئینات بدنه خودرو را می‌سازند.

این گستردگی در کاربردها باعث شده است که تأمین‌کنندگان بزرگ در کل جهان، انواع استنلس استیل را برای نیازهای صنعتی و تخصصی تولید کنند. یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان این آلیاژ، بائو استیل چین است که با فناوری‌های پیشرفته، گریدهای متنوعی از جمله 304، 316 و 430 را برای صنایع مختلف مانند خودروسازی، ساخت‌وساز و تجهیزات صنعتی عرضه می‌کند. علاوه بر آن، تیسکو (Jiangsu TISCO) نیز یکی از مطرح‌ترین تولیدکنندگان این آلیاژ در چین است که با تولید گریدهای مختلف ورق و کویل استیل، نقش مهمی در تأمین مواد اولیه صنعت خودروسازی، پتروشیمی و ساخت‌وساز دارد.

مقایسه ویژگی‌ها و کاربردهای گریدهای مختلف

مهندسان و طراحان صنعتی خوب می‌دانند که انتخاب صحیح گرید استنلس استیل تا چه حد بر عملکرد، هزینه و دوام محصول تأثیر دارد. مثلاً استفاده نادرست از استیل 304 به‌جای 316 در یک کارخانه تولید مواد شیمیایی احتمالاً باعث خوردگی سریع مخازن و نشتی اسیدها می‌شود. این مشکل فقط یک خسارت مالی نیست بلکه حتی گاهی زمینه‌ساز حوادث خطرناک برای کارگران شده و باعث توقف خط تولید می‌گردد. پس با توجه به جدول مقایسه‌ای زیر در انتخاب گرید مناسب نیاز پروژه‌تان، دقت کنید.

این جدول خیلی خلاصه و مفید نشان می‌دهد که گریدهای مختلف استنلس استیل از نظر ترکیب شیمیایی، ویژگی‌ها و کاربردهای صنعتی چه فرق‌هایی با هم دارند. توصیه می‌کنیم از این اطلاعات برای پیدا کردن مناسب‌ترین گرید برای کاربردهای اصلی در پروژه‌های زیر بهره ببرید:

انتخاب متریال استنلس استیل برای تجهیزات صنایع غذایی

وقتی شما به‌عنوان یک مهندس در حال طراحی مخازن ذخیره شیر یا تجهیزات فرآوری مواد غذایی هستید، باید گریدی را انتخاب کنید که در مقابل رطوبت و اسیدهای خوراکی مقاوم باشد. استنلس استیل 304 با مقاومت خوبش در برابر خوردگی این انتظار شما را به‌خوبی برآورده می‌کند. اما شاید در محیط حاوی مواد خورنده‌تری مانند سس‌ها یا آب‌نمک، انتخاب گرید 316 با حضور مولیبدن اصولی‌تر باشد.

انتخاب استنلس استیل برای ساخت قطعات خودرو

در صنعتی مثل خودروسازی، قطعاتی مانند سیستم اگزوز و بخش‌هایی که در معرض حرارت و رطوبت هستند، باید خیلی دوام‌تر باشند. استنلس استیل 409 یا 430 که در سری 400 قرار دارند، مقاومت قابل قبولی به خوردگی داشته و قابلیت شکل‌دهی خوبی دارد که آن را برای کاربردهایی که گفتیم مناسب می‌کند. اما اگر هنوز هم استحکام بالاتری مد نظرتان است، شاید بهتر باشد از گرید 410 یا 420 که سختی بیشتری دارند، استفاده کنید.

طراحی ابزارهای جراحی با استنلس استیل

در طراحی تیغه‌های جراحی، سختی و مقاومت به سایش بیشترین اهمیت را دارند. انتخاب استنلس استیل 420 که قابلیت سختکاری دارد، عمر مفید این ابزارآلات را بالا می‌برد. اما برای ایمپلنت‌های پزشکی که باید به زنگ‌زدگی و واکنش با بدن مقاوم باشند، گریدهای فولاد ضدزنگ آستنیتی مانند 316L عملکرد رضایت‌بخش‌تری دارند. اگر هنوز به استیلی با استحکام بالاتر و مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به 316L نیاز دارید، گریدهای دوبلکس (مانند 2205) را پیشنهاد می‌کنیم که مناسب محیط‌های کلریدی، دریایی و صنایع نفت و گاز هستند.

نکته دیگری که باید بدانید این است که این گریدها در شکل‌های مختلف ورق، لوله، پروفیل و کویل عرضه می‌شوند. مثلاً برای صنایع خودروسازی یا تولید تجهیزات صنعتی، ورق‌های استیل را به‌صورت کویل‌های بزرگ می‌خرند تا با دستگاه‌های برش و فرم‌دهی، آن‌ها را به ابعاد و اشکال موردنیاز خود درآورند. بنابراین هنگام خرید استیل کویل باید دقت کرد که استیل کویل همان ورق استیل رول‌شده است که بعداً با توجه به نوع گرید، ضخامت و ترکیب شیمیایی برای ساخت مخازن، تجهیزات آشپزخانه، قطعات صنعتی پردازش می‌شود. اگر فکر می‌کنید به راهنمایی بیشتری نیاز دارید برای مشاوره یا خرید استنلس استیل با شماره تلفن ۰۲۱-۹۱۰۳۶۴۵ تماس بگیرید.

عوامل موثر بر انتخاب گرید استنلس استیل

انتخاب گرید مناسب استنلس استیل به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله
محیط کاریعنی نوع محیطی که قطعه در آن قرار می‌گیرد (خورنده، خنثی، قلیایی)،دمای کاری قطعه، نوع بارگذاری وارده بر قطعه (کششی، فشاری، خستگی)،خواص مکانیکی مورد نیازشامل استحکام، سختی، چقرمگی،قابلیت شکل‌دهی و جوشکاری، هزینه تولید وهزینه خرید گرید مورد نظر.

کاربردهای استنلس استیل

استنلس استیل به دلیل خواص منحصر به فرد خود، در صنایع مختلفی کاربرد دارد، از جمله
صنایع غذایی مانند ساخت تجهیزات آشپزخانه، مخازن ذخیره مواد غذایی ،صنایع شیمیایی مانند ساخت مخازن، لوله‌ها، مبدل‌های حرارتی،صنایع دارویی وتجهیزات پزشکی،صنعت ساختمان شامل ساخت نمای ساختمان، پوشش سقف، نرده‌ها ،صنعت خودروشامل ساخت قطعات خودرو، اگزوز،فنر،صنعت نفت و گاز شامل ساخت لوله‌ها، اتصالات.

نتیجه‌گیری

استنلس استیل به عنوان یک آلیاژ با خواص مکانیکی و شیمیایی برجسته، نقش مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کند. انتخاب گرید مناسب استنلس استیل، به عوامل مختلفی بستگی دارد و نیاز به دانش و تجربه کافی دارد. با توجه به تنوع گریدهای استنلس استیل، انتخاب گرید مناسب می‌تواند منجر به افزایش عمر مفید قطعات و کاهش هزینه‌های تعمیرات و نگهداری شود.
توجه: این مقاله صرفاً یک معرفی کلی از انواع گریدهای استنلس استیل است و برای انتخاب دقیق گرید مناسب، بهتر است با کارشناسان ما مشورت کنید.

سوالات متداول

1- پرکاربردترین گرید استنلس استیل کدام است؟

استیل 304 پرمصرف‌ترین گرید استنلس استیل است، چون هم مقاوم است، هم شکل‌پذیر و هم جوش‌پذیر. مثلاً اگر بخواهید یک سینک ظرف‌شویی، قابلمه یا نرده‌های استیل بسازید، 304 بهترین انتخاب است. این گرید در صنایع غذایی، تجهیزات پزشکی و ساختمان‌سازی به وفور استفاده می‌شود.

2- کدام گرید مقاومت خوردگی بیشتری دارد؟

اگر به یک استیل ضد زنگ نیازی دارید که در محیط‌های مرطوب و خورنده مثل کنار دریا یا کارخانه‌های مواد شیمیایی استفاده کنید، استیل 316 را انتخاب کنید. مثلاً در ساخت تجهیزات تصفیه آب، قطعات کشتی یا لوله‌های صنعتی که با مواد اسیدی سر و کار دارند از 316 استفاده می‌شود، چون مولیبدن دارد که مقاومتش را در برابر خوردگی خیلی بالا می‌برد.

3- تفاوت استیل 304 با 316 چیست؟

تصور کنید می‌خواهید یک نرده استنلس استیل برای یک فروشگاه در شهر یا یک استخر روباز در کنار دریا نصب کنید. برای فروشگاه، 304 مناسب است، چون هم ارزان‌تر است و هم مقاومی که باید داشته باشد را دارد. اما برای استخر کنار دریا، 316 لازم است، چون در تماس با رطوبت و نمک دریا دوام بیشتری دارد و زنگ نمی‌زند.

منابع

https://www.unifiedalloys.com/blog/stainless-grades-families
https://www.kloecknermetals.com/blog/a-short-guide-to-grades-of-stainless-steel/
https://bortec-group.com/glossary/304-steel/
https://nickelinstitute.org/media/1667/designguidelinesfortheselectionanduseofstainlesssteels_9014_.pdf
https://www.purdue.edu/bidc/wp-content/uploads/2021/08/ISOGrade.pdf
https://www.eurosteel.co.za/stainless-steel-grades-and-classifications-explained/
https://www.beal-inox.com/en/buying-guides/different-grades-of-stainless-steel/
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=23148