آهن زنگ نزن چیست و چه کاربرد هایی دارد؟ - مجله فضای وب

خبرنگاران | سرویس علوم - آیا تابحال به جنس نیمکت، کارد و چنگال و سایر آهن های براق دقت نموده اید؟ آهن زنگ نزن نام عمومی برای تعدادی از آهن های مختلف است که عمدتا به دلیل مقاومت آن ها در برابر خوردگی از آن ها استفاده می گردد. تمامی آهن های زنگ نزن دارای حداقل 10.5 درصد کروم هستند. این عنصر با اکسیژن موجود در هوا واکنش می دهد و یک لایه سطحی کروم اکسید پیچیده ایجاد می نماید که نامرئی است، اما برای جلوگیری از ترکیب بیشتر اکسیژن و پیشگیری از زنگ زدن سطح کفایت می نماید. در ادامه با کاربردهای این فولاد بهتر آشنا می شوید.

ویژگی های آهن زنگ نزن

ورقه آهن به تنهایی بسیار نازک و حدود 130 آنگستروم است که هر آنگستروم یک میلیونوم سانتی متر است. ویژگی این لایه عبارتند از: منفعل (واکنش نشان نمی دهد یا بر روی مواد دیگر اثر نمی گذارد)، پایدار (چسبیده به لایه آهن است و دیگر جابجا نمی گردد) و خودنوسازی (اگر آسیب ببیند، کروم بیشتر از آهن در معرض هوا خواهد بود و اکسید کروم بیشتری تشکیل می دهد).

این بدان معناست که در طی سالیان دراز یک چاقوی درست شده از آهن زنگ نزن می تواند روزانه استفاده گردد و همچنان باقی بماند. سطوح بالاتر کروم و همچنین افزودن سایر عناصر آلیاژی مثل نیکل و مولبیدن لایه سطحی را تقویت نموده و مقاومت آن را در برابر خوردگی مواد ضد زنگ افزایش می دهند. کروم همواره عامل معین نماینده است، اگرچه عناصر دیگر مثل نیکل و مولبیدن برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شوند. علاوه بر این، آهن زنگ نزن به طور کامل قابل بازیافت است.

مخترع آهن زنگ نزن

یک دیدگاه گسترده مبنی بر این که آهن زنگ نزن در سال 1913 توسط هری بررلی، متالوژیست شفیلد کشف شد وجود دارد. او بر روی انواع مختلف آهن برای فراوری سلاح کار می کرد و متوجه شد که فولاد کروم 13 درصد پس از گذشت چند ماه، آسیبی ندیده است. این در حالی است که فرضیه پیچیده تر از این است.

کاربردها

از انواع مختلف آهن زنگ نزن برای ساخت هزاران وسیله استفاده می گردد. در زیر به تعدادی از آن ها اشاره می کنیم:

• کاربرد خانگی: کارد و چنگال، سینک ها، ماهی تابه، گردونه ماشین لباس شویی، کوره ماکروفر، انواع تیغ.
• معماری و مهندسی عمران: روکش ها، نرده ساختمان، اتصالات درب و پنجره، مبلمان خیابانی، بخش های ساختاری، نوار تقویت شده، ستون های روشنایی، تیر سردرها، پایه های بنایی.
• حمل و نقل: سیستم های اگزوز، پنجره و داخل خودروها، تانکر های خیابانی، انبار های کشتی، تانکر های کشتی حامل مواد شیمیایی، باقی مانده وسایل نقلیه.
• کاربرد شیمیایی دارویی: مخازن تحت فشار، لوله های فرآیند.
• نفت و گاز: پایگاه های 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، لوله های آب، مخازن آب گرم.
• کاربرد عمومی: فنرها، چفت وبست ها (پیچ و مهره و واشر ها)، سیم.

انواع فولاد زنگ نزن

سه دسته اصلی انواع آهن زنگ نزن و ویژگی های آن ها عبارتند از:

1. آستنیتیک (استیل نگیر)

• آلیاژ های کروم، نیکل و آهن با کروم 16 تا 26 درصد، نیکل 6-26 درصد و مقدار کمی کربن با خواص غیر مغناطیسی.
• نیکل مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد.
• سخت شدن آن در دمای پایین و همچنین زمانی که گرم گردد و بعد خنک گردد است.
• نوع 304 یا S30400 یا 8/18 (18 درصد کروم، 8 درصد نیکل) پر استفاده ترین ترکیب است.

2. مارتنزیتیک (استیل بگیر)

• آلیاژ های کروم-آهن با 10.5 تا 17 درصد کروم و ترکیبات کربن به دقت کنترل شده است.
• سخت شدن آن به وسیله خنک شدن (به سرعت در آب یا روغن خنک می گردد) و تغییر دما (گرم می گردد سپس خنک می گردد) است.
• مارتنستیک خواص مغناطیسی دارد.
• عمدتا در ساخت چاقو استفاده می گردد.
• درجات مارتنستیک قوی و سخت هستند و شکل دهی و جوش کردن آن ها سخت و سخت است. نوع 420 (S42000) نمونه معمول آن است.

3. فریتیک (استیل بگیر)

• آلیاژ های کروم-آهن با 17 تا 27 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 430 رایج ترین فریتیک مورد استفاده است.
• دو نوع دیگر آن شامل دوپلکس (با ساختار های آستنیتیکی و فریتیکی) و رسوبات سخت شده آهن ضد زنگ است که در شرایط خاصی استفاده می گردد.

انواع آهن ضد زنگ چه کاربردی دارد؟

• آستنیتیک ها که دارای ساختار های ریزی هستند در ساخت چاقو و ظروف پخت و پز استفاده می شوند. این نوع بسیار سخت است و به وسیله فرآیندی که شامل گرمایش، خنک کردن و حرارت دادن است، سخت می گردد. این نوع در دمای بالا مقاومت زیادی دارد.
• فریتیک و آستنیتیک هر دو در وسایل آشپزخانه و لوازم خانگی استفاده می شوند. آستنیتیک به علت مقاومت بالا در برابر خوردگی و سهولت در تمیز کردن، در صنعت مواد غذایی و تجهیزات نوشیدنی ترجیح داده می گردد. برای مثال نوع 301 یک
• آستنیتیک ضد زنگ است که دارای 17 درصد کروم، 7 درصد نیکل و 0.05 درصد کربن است و به طور گسترده برای تهیه ظروف آماده سازی مواد غذایی استفاده می گردد.
• شما می توانید به راحتی از بیشتر لوازم آشپزخانه با کیفیت پایین برای داخل فر بهره ببرید. با این حال برای پخت و پز به کیفیت بی توجهی نکنید و فقط بهترین ها را خریداری کنید. بیشتر فراوری نماینده های لوازم آشپزخانه از آهن زنگ نزن مشابه نوع 304 که دارای کفه ضخیم پخش نماینده حرارت است، استفاده می نمایند. فلزاتی که حرارت را به خوبی پخش می نمایند، مثل مس و آلومینیوم به قسمت هایی پایینی متصل شده تا از نقاط داغ و پخت و پز نامناسب جلوگیری گردد.
• سرویس های غذا خوری با کیفیت پایین به طور کلی ساخته شده از نوع 409 و 430 (فریتیک) هستند، در حالی که بهترین سرویس های غذا خوری ساخته شده از نوع 410 و 420 (مارتنسیک) برای چاقو و نوع 304 (آستنیتیک) برای قاشق و چنگال است. انواع 410/420 می توانند سخت شوند و حرارت ببینند و به لبه های تیز چاقو تبدیل شوند، در حالی که هرچه نوع 304 نرم تر باشد کار کردن با آن راحت تر است. به همین دلیل است که برای اشیائی که احتیاج به فرآیند های شکل گیری، شستشو و ساییدن دارند استفاده می گردد.

سوالات متداول درباره فولاد زنگ نزن (آهن زنگ نزن)

محتوی کروم-نیکل چیست؟

محتوی کروم-نیکل به درصد کروم و نیکل در آهن ضد زنگ گفته می گردد. کروم به آهن زنگ نزن خاصیت درخشش و دوام می دهد، در حالی که نیکل به منظور سختی و مقاومت آن استفاده می گردد. آهن ضد زنگ 10/18 به معنای این است که 18 درصد آن را کروم و 10 درصد را نیکل تشکیل می دهد. یک سینک حاوی کروم-نیکل 10/18 به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و دوام بیشتر به عنوان بهترین نمونه فولاد زنگ نزن است.

تفاوت آهن زنگ نزن 10/18 و 8/18 چیست؟

عدد اول نشان دهنده مقدار کروم موجود در آهن است به عنوان مثال 18، 18 درصد کروم است. عدد دوم نشان دهنده نیکل است یعنی 8 برای 8 درصد نیکل است؛ بنابراین 8/18 به این معنی است که این آهن زنگ نزن حاوی 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است. 10/18 یعنی 18 درصد کروم و 10درصد نیکل.

هرچه اعداد بزرگتر باشند، مقاومت در برابر خوردگی بیشتر است. هردوی 8/18 و 10/18 حاوی نیکل هستند و عضوی از خانواده سری 300 ضد زنگ هستند. 0/18 یعنی 18 درصد کروم و 0 درصد نیکل. وقتی که هیچ نیکلی وجود نداشته باشد ضد زنگ عضوی از خانواده سری 400 است.

سری 400 مغناطیسی هستند و در مقایسه با سری 300 در برابر خوردگی مقاوم نیستند، در حالی که سری 300 غیر مغناطیسی هستند و عمدتا برای تهیه سینک، تجهیزات پردازش مواد غذایی، مناطق آماده سازی غذای رستوران ها و ... استفاده می گردد.

تفاوت بین آهن زنگ نزن 304 و 316 چیست؟

304 حاوی 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است. 316 حاوی 16 درصد کروم، 10 درصد نیکل و 2 درصد مولبیدن است. مول برای یاری به مقاومت در برابر خوردگی به کلرید (مانند آب دریا و نمک های ضد انجماد) اضافه شده است.

آیا آهن زنگ نزن می تواند جوش گردد؟

بله. این نوع فولاد به آسانی جوش داده می گردد، اما روش جوشکاری آن متفاوت از آهن کربنی است. میله یا الکترود پرنماینده باید از جنس آهن ضد زنگ باشد.

آهن زنگ نزن تا چه درجه حرارتی را می تواند تحمل کند؟

آهن زنگ نزن دارای ویژگی های عالی در هردو مقیاس درجه حرارت است. بعضی از آهن های زنگ نزن را می توان در درمای کمتر از نیتروژن مایع و بعضی را تا حدود 1800 درجه فارنهایت استفاده کرد.

محتوای بازیافتی از آهن زنگ نزن چیست؟

آهن زنگ نزن می تواند 100 درصد بازیافت گردد. به این دلیل است که آهن زنگ نزن می تواند دوباره ذوب گردد و آهن ضد زنگ جدید بسازد. مقدار معمولی ضایعات آهن زنگ نزن بازیافت شده که برای ساخت آهن ضد زنگ جدید استفاده می گردد بین 65 تا 80 درصد است.

آیا آهن زنگ نزن ضد زنگ است؟ چرا؟

آهن زنگ نزن به شکل آهن های دیگر که موقع زنگ زدن اکسید قرمزی رو سطح شان ظاهر می گردد و پوسته پوسته می شوند، نیست. خوردگی به طور کلی ناشی از آلودگی هایی است که روی سطح آهن زنگ نزن قرار دارند.

آیا آهن زنگ نزن خاصیت مغناطیسی دارد؟

چندین نوع آهن زنگ نزن وجود دارد. سری 300 (که حاوی نیکل است) مغناطیسی نیست. سری 400 (که فقط حاوی کروم و بدون هیچ نیکلی است) مغناطیسی است.

آیا آهن زنگ نزن خورده می گردد؟

اگرچه آهن زنگ نزن نسبت به فولاد معمولی کربن یا دیگر آلیاژ ها در برابر خوردگی مقاوم تر است، اما در بعضی موارد می تواند دچار خوردگی گردد. این آهن کمتر زنگ می زند نه اینکه اصلا زنگ نزند. در محیط های معمولی جو یا آب، آهن زنگ نزن خورده نمی گردد و در سینک های خانگی، سرویس های غذا خوری، ماهی تابه و سطوح کار استفاده می گردد و خوردگی ایجاد نمی نماید.

در شرایط شدید تر، آهن زنگ نزن اصلی ممکن است دچار خوردگی گردد و در این صورت آلیاژ قوی تری از آهن زنگ نزن باید مورد استفاده قرار گیرد.