تهران، خیابان پامنار، پاساژ پیروز، طبقه همکف

02133915222

چه گریدی برای محیط کاری ما مناسب تر است ؟

چه گریدی برای محیط کاری ما مناسب تر است ؟

نگاهی اجمالی به ورق استیل آستنیتی و فریتی

  • یک شنبه, 26 بهمن 1399/
  • بازدید: 3660

قیمت ورق استنلس استیل؛ واردات و عرضه انواع ورق استیل صنعتی و ورق استنلس استیل در گرید، ضخامت و ابعاد متفاوت. تلفن: 02133915222

نگاهی اجمالی به ورق استیل آستنیتی و فریتی

ورق استیل (ورق استنلس استیل) در گریدهای متعددی با کاربرد، ویژگی ها و ترکیب های مختلف در دسترس هستند، به طوری که از نظر کاربرد و رقابت بسیار گسترده و متنوع می باشند.
استنلس استیل ها به 5 گروه اصلی تقسیم می شوند که هرکدام از این گروه ها دارای مشخصه های متالورژیکی و ریزساختار فازی مختلفی هستند:
۱-استنلس استیل آستنیتی
۲-استنلس استیل فریتی
۳-استنلس استیل مارتنزیتی
۴-استنلس استیل دوپلکس
۵-استنلس استیل رسوب سختی
هر یک از این فولادهای زنگ نزن آلیاژهایی با پایه آهن بوده و دارای حداقل 11 درصد کروم در ترکیب شیمیایی خود می باشند که موجب خاصیت مقاومت در برابر خوردگی در این فولادها می شود. نوع و توزیع دیگر عناصر آلیاژی به هر کدام این فولادها خواص و ویژگی های منحصر به فردی می بخشد. 
ورق استیل دوپلکس ترکیبی از دو گروه آستنیتی و فریتی می باشد. بدین جهت تلفیقی از خواص و ویژگی های هر دوی آنها را بروز می دهد. گریدهای مارتنزیتی همانند فولادهای کربنی، دارای استحکام بسیار بالایی در دمای اتاق هستند. گریدهای رسوب سخت شده قابلیت شکل پذیری خوبی در دمای اتاق دارند و پس از عملیات حرارتی با حفظ مقاومت به خوردگی می توانند به استحکام Ksi 260 برسد. با این وجود میزان فروش استنلس استیل های دوپلکس، مارتنزیتی و رسوب سختی، کمتر از 4 درصد سهم بازار را دارند. در ادامه نگاهی دقیق تر به انواع استنلس استیل آستنیتی و فریتی بیندازیم.

ورق استیل

ورق استیل آستنیتی (سری های 200 و 300)

ورق استیل آستنیتی متداول ترین خانواده آلیاژی در بین فولادهای زنگ نزن از نظر کاربرد می باشد. این فولادها سهم 75 درصدی از بازار را تا سال 2004 میلادی داشته اند. همانطورکه از نام آن ها پیداست، ریز ساختار این فولادها شامل فاز آستنیت است. استنلس استیل های سری 300، حاوی 16 تا 22 درصد کروم و 8 تا 14 درصد نیکل می باشد. اگرچه فلز نیکل، قابلیت شکل پذیری را بالا می برد، اما در معرض نوسانات قیمتی است به طوری که در سال 2007 به 50 هزار یورو در هر تن رسید در حالی که در سال 2004 نزدیک به 10 هزار دلار در هر تن بود. ورق استیل آستنیتی سری 200 که رشد قیمت آن در حدود قیمت بالای نیکل بوده است،‌ از فلز منگنز و گاز نیتروژن جهت جایگزینی به جای نیکل در ترکیب آنها استفاده شده است.
پرکاربردترین گرید در بین فولادهای آستنیتی، ورق استیل 304 است. ترکیب این رده آلیاژی شامل 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است که به آن استنلس استیل 8-18 نیز می گویند. با این حال این نوع نامگذاری برای کاربردهای عمومی توصیه نمی شود زیرا این میزان از کروم و نیکل در گریدهای دیگر نیز وجود دارد. مثلاً ورق استیل 316 از نظر مقدار و محتوای کروم و نیکل مشابه با ورق استیل 304 است لیکن به جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی،‌ 2 درصد مولیبدن به ترکیب شیمیایی آن افزوده شده است.
این گریدها در معرض حساسیت قرار دارند به این معنا که امکان کاهش یکپارچگی و یکنواختی توزیع عناصر آلیاژی در زمینه فولاد وجود دارد. به عنوان مثال حین سرمایش پس از جوشکاری و عملیات آنیل، رسوب های کاربید کروم در اطراف مرزدانه ها رسوب زایی می کنند. در این مناطق،‌ کاربیدها با مصرف کروم تشکیل می شوند. با کاهش مقدار کروم مرزدانه ها در معرض خوردگی قرار می گیرند. محدوده دمایی رسوب زایی کاربیدها برای هرکدام از این گریدها متفاوت است. به عنوان مثال ورق استیل 304 و 316 در محدوده دمایی 425 الی 860 درجه سانتی گراد در معرض رسوب زایی کاربیدها هستند.
مقدار رسوب زایی کاربیدها را می توان با بکار بردن مقدار کربن کمتر کاهش داد (به جای 0.08 درصد، از 0.03 درصد استفاده نمود). انواع گریدهای آستنیتی کم کربن با پسوند L مشخص شده اند. نظیر 304L و 316L. راهکار دیگری برای پیشگیری از حساس سازی،‌ افزودن تیتانیوم و یا نئوبیوم می باشد که ترجیحاً با کربن ترکیب می شوند. به عنوان مثال ورق استیل 321 دارای عنصر تیتانیم به میزان پنج برابر مقدار کربن می باشد.

ورق استنلس استیل

ورق استیل فریتی (سری های 400)

حدود 20 درصد تمام از انواع استنلس استیل ها دارای ریزساختار فریتی هستند که ورق استیل 430 (ورق استیل بگیر) پرکاربردترین آنها می باشد. ورق استیل 409 دارای کروم پایین تری است. به همین جهت مقاومت به خوردگی کمتری دارد. گرید 439 مقاومت بیشتری در برابر خوردگی داشته و از پایداری بیشتری در دمای بالا دارد.
اضافه کردن تیتانیم و نئوبیوم و ترکیب شدن با نیتروژن و کربن در حالتی شبیه به فولاد های کربنی فوق العاده نرم، بدور از حالت بین نشینی و با کشیدگی عمیق اضافی باعث جوشکاری و شکل پذیری بهتر می شود. 
بسته به نوع آلیاژ انتخابی، مشخصات و کارآیی استیل های فریتی در مواردی می توانند جایگزین گرید 304 شوند، زیرا گریدهای استنلس استیل فریتی دارای نیکل نبوده و معمولاً ارزانتر از گریدهای سری 300 می باشند.

خواص و کارایی ورق استیل

فولادهای زنگ نزن آستنیتی و فریتی هیچکدام عملیات حرارتی پذیر نیستند. سری 200، 300 و بعضی از گریدهای 400 کار سخت شده هستند، به طوری که ‌در خلال فرایند شکل دهی استحکام آنها بالاتر می رود. البته افزایش استحکام طی فرایند شکل دهی بیشتر و با سرعت بالاتری است.
اگرچه به طور کلی گریدهای آستنیتی دارای مقاومت خوردگی،‌شکل پذیری و قابلیت جوشکاری بهتری هستند، اما نوسانات قیمت نیکل باعث شده برخی شرکت های تولیدی که نیاز به فولادهای زنگ نزن دارند از ورق استیل فریتی استفاده کنند.
در کاربردهای دمای بالا مثل سیستم های اگزوز که تا دمای کاری به 1650 درجه فارنهایت می رسد، گریدهای فریتی استحکام کششی و مقاومت در برابر خستگی حرارتی بهتری را از خود نشان می دهند. همچنین این گریدها انبساط حرارتی کمتر و ضریب هدایت بالاتری نسبت به گریدهای آستنیتی دارند.

استنلس استیل آستنیتی

استنلس استیل های فریتی با کاهش دما، شکننده و ترد می شوند. دمای انتقال تردی به نرمی حدوداً 32 درجه فارنهایت می باشد، اگرچه به ترکیب آلیاژ نیز بستگی دارد. فولادهای آستنیتی در دمای پایین تر نیز ترد نمی شوند.
استحکام برشی استنلس استیل آستنیتی آنیل شده در حدود 65 الی 70 درصد استحکام کششی نهایی آنها است. در فولادهای کربنی در حدود 55 تا 60 درصد می باشد. به همین دلیل برای برش آلیاژهای استنلس استیل، نیروی بیشتر و دستگاه ها و تجهیزات سنگین تری نسبت به فولادهای کربنی در شرایط برابر نیاز است. از این رو دستگاه های پرس و مهره زنی باید سختی و استحکام بیشتری داشته باشند.
زمانی که مقاطع (ورق، لوله و..) ساخته شده از استنلس استیل های فریتی تحت برشکاری تا نصف ضخامت خود قرار گرفتند مانند فولادهای  کربنی و کم آلیاژ، امکان شکنندگی وجود دارد. در حین برش با کلارنس زیاد (منظور از clearance فاصله تیغه برش با ورق است)، اگر ورق داخل دستگاه به درستی فیت نشود یا ابزار برش کند باشد، منجر به اعوجاج و چین خوردن ورق شده که در نهایت برشی ضعیف حاصل می شود. گریدهای آستنیتی نسبت به گریدهای فریتی کارسختی بالاتری دارند. از این رو قسمت چرخش لبه برش در آنها استحکام بالاتری دارد. لبه دار کردن این حاشیه برش یا بالعکس پهن کردن آن،‌ به احتمال زیاد موجب ترک خوردن لبه ها می شود. برش با کلارنس کم نیز منجر به خستگی بیشتر در چاقوها می گردد. مقدار کلارنس برای هر لبه در حد 5 درصد توصیه شده است. با افزایش این درصد ضخامت ورق فلز نیز افزایش می یابد. 
ورق استیل فریتی دارای خواص مغناطیسی می باشد،‌ در حالی فولادهای آستنیتی در شرایط آنیل شده نیز چنین نمی باشد ( غیر مغناطیسی هستند ). با این وجود، زمانی که استنلس استیل آستنیتی تحت تاثیر تغییر شکل، به اشکال مهندسی تبدیل شده، در خلال این فرایند که عموما در دمای پایین و یا دمای محیط انجام می شود، فاز مارتنزیت ایجاد می شود. به این نوع مارتنزیت های ایجاد ناشی از تغییر شکل، استحاله های کرنش محرک (transformation-induced) یا استحاله های فازی ناشی از کرنش می گویند. هنگامی که آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود، استحکام و شکل پذیری افزایش یافته و ساختار فولاد، مغناطیسی (بگیر) می شود. در فولادهای آستنیتی ضریب کارسختی حدود 0.4 است که این میزان تقریبا دو برابر فولادهای فریتی است.