آهن زنگ نزن چیست و چه کاربردی دارد؟

یکی از پرکاربردترین فولادهایی که در صنایع مختلف کاربرد بسیاری دارد؛ آهن زنگ نزن است. همان گونه که از نام این محصول مشخص است؛ این فولاد زنگ نزن است و دچار خوردگی نمی‌شود. در کشور ما لوله‌ها و قطعاتی که با جنس آهن زنگ نزن و فولاد تولید می‌شوند؛ بسیار مهم و کاربردی هستند.  استفاده گسترده از آهن زنگ نزن، به دلیل ویژگی‌های خاص و مفید و کاربردی بودن آن است.

درواقع آهن زنگ نزن، یک نام عمومی برای تعدادی از آهن‌های مختلف است که عمدتا به دلیل مقاومت آنها در برابر خوردگی، از آنها استفاده می‌شود. یکی از محصولاتی که که از این فولاد به دست می‌آید لوله‌های آهنی زنگ نزن است که کاربرد بسیار زیادی دارد. در ادامه این مقاله از مهدفولاد با این نوع آهن بیشتر آشنا خواهیم شد.

 آهن زنگ نزن چیست؟

همانطور که اشاره کردیم؛ آهن زنگ نزن یا میلگرد ضد زنگ یک نام عمومی برای تعدادی از آهن‌های مختلف است که عمدتا به دلیل مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی از آن‌ها استفاده می‌شود. همه آهن‌های زنگ نزن دارای حداقل ۱۰.۵ درصد کروم هستند. این عنصر با اکسیژن موجود در هوا واکنش می‌دهد و یک لایه سطحی کروم اکسید پیچیده ایجاد می‌کند که نامرئی است، اما برای جلوگیری از ترکیب بیشتر اکسیژن و پیشگیری از زنگ زدن سطح  کافی است.

ورق آهن به تنهایی بسیار نازک است و یک آهن زنگ نزن دارای ویژگی‌هایی مانند منفعل (واکنش نشان نمی‌دهد یا بر روی مواد دیگر اثر نمی‌گذارد)، پایدار (چسبیده به لایه آهن است و دیگر جابجا نمی‌شود) و خودنوسازی (اگر آسیب ببیند، کروم بیشتر از آهن در معرض هوا خواهد بود و اکسید کروم بیشتری تشکیل می‌دهد)؛ است.

این ویژگی‌ها نشان می‌دهد که برای مثال یک چاقوی درست شده از آهن زنگ نزن، می‌تواند برای سال‌ها سالم و بدون زنگ باقی بماند و شما هر روز از آن استفاده کنید. اضافه کردن کروم بیشتر و دیگر عناصر آلیاژی مانند نیکل و مولبیدن لایه سطحی را تقویت کرده و مقاومت آن را در برابر خوردگی مواد ضد زنگ افزایش می‌دهد. بنابراین کروم همواره یک عامل تعیین کننده است؛ اما با این حال، عناصر دیگری مانند نیکل و مولبیدن برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌شوند. علاوه بر این، آهن زنگ نزن به صورت کامل قابلیت بازیافت دارد.

فرایند زنگ زدن، به اکسیداسیون آهن گفته می‌شود که طی آن آهن با اکسیژن واکنش می‌دهد. البته نمونه‌های دیگری از زنگ زدن وجود دارد که از واکنش آهن و کلر به دست می‌آید و با نام زنگ سبز شناخته می‌شود. آهن زنگ نزن به دلیل دارا بودن  حداقل ۱۰.۵ درصد کروم، دچار زنگ زدگی نمی شود.

بنابراین تیر آهن زنگ نزن در اصطلاح درست، فولاد زنگ نزن است زیرا زمانی که کربن به آهن اضافه می‌شود؛ تبدیل به آلیاژ شده و از وضعیت عنصری خود خارج می‌شود. این آلیاژ ضد زنگ است و به راحتی هم دچار خوردگی نمی‌شود. آهن زنگ نزن دارای ویژگی‌های زیر است:

• دارای حداقل ۱۰٫۵ درصد از ماده کروم 
• آهن زنگ نزن به طور کامل قابل بازیافت است.
• مقاوم در برابر اکسایش و زنگ زدگی و حمله اسیدها
• کروم همیشه عامل تعیین کننده است، اگرچه عناصر دیگر مثل نیکل و مولبیدن برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌شوند.
• سطوح بالاتر کروم و همچنین افزودن سایر عناصر آلیاژی مثل نیکل و مولبیدن لایه سطحی را تقویت کرده و مقاومت آن را در برابر خوردگی مواد ضد زنگ افزایش می‌‌دهند.

 تاریخچه آهن زنگ نزن

پیر بارتبه، یک مهندس فرانسوی است که در سال ۱۸۲۱، مشاهده کرد که با افزایش مقدار مشخصی کروم به آهن، مقاومت به خوردگی آن بسیار بیشتر می‌شود. در ۱۹۰۹، لئون گویله و آلبرت پورتوین هر کدام به صورت مستقل در فرانسه ریزساختار آلیاژهای Fe-Cr و  Fe-Cr-Ni را بررسی کردند. در ۱۹۱۳ هری بریرلی متالوژیست انگلیسی برای نخستین بار، با صنعتی سازی فولاد مارتنزیتی، این کشف را تجاری سازی کرد. بسیاری از افراد به همین علت هری بریرلی را مخترع آهن زنگ نزن می دانند.

 کاربرد آهن زنگ نزن

استفاده آهن زنگ نزن بسیار گسترده‌ است و به خصوص در ساختمان سازی، سازه‌های زیرساختی، ابزارها، کشتی‌ها، قطارها، خودروها و اکثر ماشین آلات و تجهیزات صنعتی به چشم می‌خورد. همچنین  از آن برای ساخت هزاران وسیله استفاده می‌شود که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم:

• کاربرد خانگی: کارد و چنگال، سینک‌ها، ماهی تابه، گردونه ماشین لباس شویی، کوره ماکروفر، انواع تیغ.
• معماری و مهندسی عمران:  روکش‌ها، نرده ساختمان، اتصالات درب و پنجره، مبلمان خیابانی، بخش‌های ساختاری، نوار تقویت شده، ستون‌های روشنایی، تیر سردرها، پایه‌های بنایی.
• حمل و نقل:  سیستم‌های اگزوز، پنجره و داخل خودروها، تانکر‌های خیابانی، انبار‌های کشتی، تانکر‌های کشتی حامل مواد شیمیایی، باقی مانده وسایل نقلیه.
• کاربرد شیمیایی دارویی :  مخازن تحت فشار، لوله‌های فرآیند.
• نفت و گاز :  پایگاه‌های نفت و گاز در منزل، جعبه کابل، خطوط لوله زیر زمینی.
• پزشکی:  تجهیزات جراحی، جراحی ایمپلنت، اسکنر ام آر آی (MRI)
• غذا و نوشیدنی:  تجهیزات پذیرایی، جوشاندن، تقطیر، پردازش مواد غذایی.
• آب :  آب و فاضلاب، لوله‌های آب، مخازن آب گرم.
• کاربرد عمومی:  فنرها، چفت وبست‌ها (پیچ و مهره و واشر‌ها)، سیم.

انواع آهن زنگ نزن

آهن زنگ نزن دارای سه دسته اصلی به شرح زیر است:

آستنیتیک (استیل نگیر)

• آلیاژ‌های کروم، نیکل و آهن با کروم ۱۶ تا ۲۶ درصد، نیکل ۶-۲۶ درصد و مقدار کمی کربن با خواص غیر مغناطیسی.
• نیکل مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد.
• سخت شدن آن در دمای پایین و همچنین زمانی که گرم شود و بعد خنک شود است.
• نوع ۳۰۴ یا S۳۰۴۰۰ یا ۸/۱۸ (۱۸ درصد کروم، ۸ درصد نیکل) پر استفاده‌ترین ترکیب است.

  مارتنزیتیک (استیل بگیر)

• آلیاژ‌های کروم-آهن با ۱۰.۵ تا ۱۷ درصد کروم و ترکیبات کربن به دقت کنترل شده است.
• سخت شدن آن به وسیله خنک شدن (به سرعت در آب یا روغن خنک می‌شود) و تغییر دما (گرم می‌شود سپس خنک می‌شود) است.
• مارتنستیک خواص مغناطیسی دارد.
• عمدتا در ساخت چاقو استفاده می‌شود.
• درجات مارتنستیک قوی و سخت هستند و شکل دهی و جوش کردن آن‌ها سخت و دشوار است. نوع 420 نمونه معمول آن است.

فریتیک (استیل بگیر)

• آلیاژ‌های کروم-آهن با ۱۷ تا ۲۷ درصد کروم و با مقدار کمی کربن و دارای خواص مغناطیسی است.
• ظروف آشپزی ساخته شده از این نوع حاوی سطوح بالاتر کروم است.
• نوع ۴۳۰ رایج‌ترین فریتیک مورد استفاده است.
• دو نوع دیگر آن شامل دوپلکس (با ساختار‌های آستنیتیکی و فریتیکی) و رسوبات سخت شده آهن ضد زنگ است که در شرایط خاصی استفاده می‌شود.

 مزایای آهن زنگ نزن

• وزن آهن زنگ نزن سبک است.
• با دوام است.
• مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد.
• قابل بازیافت و سازگار با محیط زیست است.

 قیمت آهن زنگ نزن

قیمت آهن زنگ نزن با توجه به عناصر به کار رفته در آن و مصارف زیاد و میزان تقاضای بالایی که دارد عمدتا از دیگر فولادها بیشتر است. این فولاد بسیار محبوب بوده و کاربرد زیادی دارد و یکی از دلایل محبوبیت آن قابلیت صیقل دادن و براقیت بالای این فولاد است که باعث شده است از این فولاد زنگ نزن در بعضی مواقع به جای آینه یا حتی نور افکن استفاده شود.

 جمع بندی

 آهن زنگ نزن نامی عمومی است برای تعدادی از آهن‌های مختلف است که عمدتا به دلیل مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی از آن‌ها استفاده می‌شود. همه آهن‌های زنگ نزن دارای حداقل ۱۰.۵ درصد کروم هستند. کروم عنصر آلیاژی است که به استنلس استیل ویژگی مقاومت در برابر خوردگی را می‌دهد.

 استفاده آهن زنگ نزن بسیار گسترده‌ است و به خصوص در ساختمان سازی، سازه‌های زیرساختی، ابزارها، کشتی‌ها، قطارها، خودروها و اکثر ماشین آلات و تجهیزات صنعتی به چشم می‌خورد. قیمت آهن زنگ نزن بر اساس عناصر به کار رفته در آن و مصارف زیاد و میزان تقاضای بالایی که دارد عمدتا از دیگر فولادها بیشتر است. این فولاد بسیار محبوب بوده و کاربرد زیادی دارد.