معرفی آلیاژهای  استیل های سری 400 (فریتی و مارتنزیتی)

به­طورکلی فولادهای زنگ نزن (Stainless steels) برخلاف فولادهای معمولی در مقابل هوا و رطوبت لکه نشده و زنگ نمی­زنند. سری 400 فولادهای زنگ نزن، آلیاژهای فریتی و مارتنزیتی هستند. آلیاژهای فریتی سری 400 حاوی میزان قابل توجه کروم بوده و میزان کربن آن­ها نسبت به آلیاژهای مارتنزیتی کمتر است. سری 400 از فولادهای فریتی معمولاْ حاوی 14 تا 27 درصد کروم هستند و میزان کربن آن­ها غالباً اندک (زیر 1/0 درصد) است. همچنین عدم حضور نیکل سبب پایداری فاز فریت می­شود.

آلیاژهای زنگ­نزن فریتی می­توانند از طریق کارسرد (نورد سرد) سخت­تر شوند. مطابق استاندارد ASTM این فولادها در دسته 400 (سری 4) قرار می­گیرند. این آلیاژها محصول کوره قوس الکتریک هستند، که در یک مرحله میانی در مبدل­های دیگر مراحل آلیاژسازی، کربن­زدایی و گوگردزدایی روی آن­ها انجام می­شود.

شایان ذکر است در استاندارد آلمانی DIN این فولادها با کدهای 4 مشخص می­شوند مانند 1.4002. این آلیاژها به میزان بسیار زیادی بشکل ورق، صفحه، میلگرد، تیوب، پروفیل و ... تولید و مصرف می­شوند.

ترکیب شیمیایی برخی از استیل­های سری 400

ترکیب شیمیایی برخی از آلیاژهای این گروه در جدول ذیل ارائه شده است.

 

خواص فیزیکی

همانطور که قبلا نیز گفته شد برخی از فولادهای سری 400 ساختار مارتنزیتی دارند. به عنوان مثال استیل 410، بایستی جهت حصول حداقل میزان مقاومت به خوردگی حدود 5/11 درصد وزنی کروم داشته باشد. این آلیاژ درصورتی که تمپر و پولیش شود میزان مقاومت به خوردگی آن مجدداً نیز افزایش می­یابد. شایان ذکر است مقاومت به خوردگی آلیاژهای مارتنزیتی سری 400 ضعیف تر از سری 300 بوده و همچنین نمی­توانند در دماهای بالا سرویس دهی کنند چرا که میزان انعطاف پذیری آن­ها کاهش می­یابد. از آنجایی که آلیاژهای سری 400 فاقد نیکل هستند (یا به میزان اندکی نیکل دارند) جذب آهنربا می­شوند. بنابراین در بازار این دسته از آلیاژها به استیل بگیر نیز مشهور هستند.

کاربردهای اصلی استیل های 400

به­طورکلی دامنه کاربردهای آلیاژهای زنگ نزن بسیار وسیع بوده و محدود به صنعت خاصی نمی­شود از این آلیاژها عمدتاً در ساخت موارد ذیل استفاده می­شود:

کارد و چنگال و ظروف آشپزخانه (استیل 420 برای این مصرف استفاده می­شود)

تجهیزات اجاق گاز

ساخت اجسام توخالی تزئینی

تانکرهای حاوی آب داغ

بطورکلی تجهیزاتی که ظاهر آن­ها نیز اهمیت دارد مانند تجهیزات اتومبیل (اگزوز)

همان­طورکه گفته شد فولادهای زنگ­نزن مارتنزیتی (410 و 420) از نظر مقاومت به خوردگی در سطح پایین­تری نسبت به سری 300 قرار دارند. از سوی دیگر از نظر قیمت این آلیاژها مقرون به­صرفه­تر از گروه 300 هستند.

مقاومت به خوردگی

شکل ذیل مقایسه مناسبی بین آلیاژهای زنگ نزن با ساختارهای مختلف انجام شده است. ملاحظه می­شود که آلیاژهای داپلکس بیشترین مقاومت به حفره شدن را دارا هستند.

تولید و عملیات حرارتی

این آلیاژها از طریق عملیات کارگرم در محدوده دمایی 750 تا C ֯ 1050 تولید شده و در محدوده دمایی 750 تا C ֯ 850 آنیل شده و معمولاً در آب یا هوا سرد می­شوند. عملیات آنیل سبب نرم شدن و بهبود قابلیت شکل­پذیری آلیاژ می­شود. گزارش شده است نگه­داری در محدوده دمایی 400 تا C ֯ 500 سبب تردی آلیاژ می­شود. چنانچه خواص ضربه مدّنظر باشد، این شرایط مناسب نیست و سبب افت خواص ضربه می­شود.

خواص مکانیکی استیل­ها

خواص مکانیکی دو آلیاژ استیل 410s و 430 طبق استانداردهای تولید کننده ژاپنی (JFE) در جدول ذیل ارئه شده است.

در شکل ذیل مقایسه­ای بین استحکام تسلیم آلیاژهای مختلف زنگ نزن انجام شده است. ملاحظه می­شود فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی از سطح استحکام بالا­تری نسبت به دیگر گروه برخوردار هستند.