فهرست موضوعات
مقدمه
واحدهای تولیدی فعال در صنایع لوازم خانگی یکی از بزرگترین مصرف کننده و خریداران فولادهای زنگ نزن (استنلس استیل) هستند. لوازم آشپزخانه همچون سرویس های کارد و چنگال نمونه ای از این تولیدات هستند. امروزه بخش عظیمی از بازار فروش این لوازم به سِت های کارد و چنگال استیل اختصاص دارد. معمولا از ورق استیل 420 و 410 در ساخت چاقو و از گرید ورق استیل 304 در ساخت قاشق و چنگال استفاده می شود. علت این انتخاب ها به چندین عامل بستگی دارد. اولین دلیل، کاربرد و مصرف وسیله مورد نظر است. به عنوان مثال در ساخت کارد یا چاقو علاوه بر مقاومت به خوردگی خواصی همچون تیزی و تیز شوندگی، استحکام، سختی و مقاومت به سایش مهم هستند. به همین خاطر از گرید 410 و 420 در ساخت چاقو استفاده می شود. دومین پارامتر سهولت فرایند تولید می باشد. معمولا قاشق و چنگال تحت پروسه هایی همچون کشش عمیق تولید می شوند. به همین دلیل در تولید قاشق و چنگال بکارگیری استیل 304 اولویت دارد. سومین پارامتر قیمت تمام شده محصول می باشد. انتخاب ماده معمولا با توجه کیفیت، میزان عمر و همچنین قیمت نهایی محصول صورت می گیرد.
این نکته را نیز باید اشاره کرد که لوازم خانگی به ویژه لوازم آشپرخانه در معرض رطوبت و دما هستند بنابراین می باست در برابر خوردگی و حرارت مقاوم باشند. از منظر مقاومت به خوردگی، استنلس استیل 304 از گریدهای مارتنزیتی 410 و 420 مقاوم تر است. اما با در نظر گرفتن تمامی الزامات لازم در تولید چاقو، فولاد های زنگ نزن 410 و 420 برای ساخت این وسیله انتخاب می شوند. در ادامه ابتدا به معرفی اجمالی این رده آلیاژی (استنلس استیل 420) از فولادهای ضد زنگ پرداخته، سپس به بررسی عوامل انتخاب این گرید جهت ساخت چاقو پرداخته می شود.
معرفی ورق استنلس استیل 420، 420J1 و 420J2
ورق استیل 420 یک فولاد زنگ نزن مارتنزیتی بوده که حاوی مقادیر بالایی از کربن ( 15% ≤ %C) و شامل 12 الی 14 % کروم می باشد. این فولاد زنگ نزن در هر دو حالت آنیل و سخت شده دارای خاصیت مغناطیسی است که در عرف بازار به فولادهای زنگ نزن مغناطیسی اصطلاحا استیل بگیر (دارای خاصیت مغناطیسی) می گویند. این آلیاژ ترکیب مشابهی با استیل 410 داشته و به همین دلیل رفتار استیل 420 در برابر خوردگی مشابه با گرید 410 و عمدتا در برابر اتمسفرهای معمولی، آب شیرین، بخار آب، مواد غذایی و.... مقاوم است. عمده ترین تفاوت این دو گرید مربوط به کربن بالاتر در ترکیب استنلس استیل 420 بوده که افزایش استحکام و سختی را به همراه داشته است. استیل 420 تحت سه رده آلیاژی 420، 420J1 و 420J2 به بازار ارائه می شود. در جدول های زیر ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی این سه گرید ارائه شده است. همانطورکه ملاحظه می شود ورق استیل 420J2 نسبت به دو گرید دیگر کربن بیشتری داشته و از این رو استحکام بالاتری دارد. در عوض آلیاژهای 420 و 420J1 الانگیشن بیشتری دارند.
| رده آلیاژی | C (wt%) | Cr (wt%) | Mn (wt%) | Si (wt%) | P (wt%) | S (wt%) | Ni (wt%) | Mo (wt%) |
| 420 | 0.15(max) | 12-14 | 1(max) | 1(max) | 0.04(max) | 0.03(max) | - | - |
| J1 420 | 0.16-0.25 | 12-14 | 1(max) | 1(max) | 0.04(max) | 0.03(max) | - | - |
| J2 420 | 0.26-0.40 | 12-14 | 1(max) | 1(max) | 0.04(max) | 0.03(max) | - | - |
| رده آلیاژی |
استحکام کششی نهایی (MPa) (حداکثر مقدار) |
استحکام تسلیم (MPa) (حداکثر مقدار) |
الانگیشن (%) |
| UTS (MPa)-max | YS (%2 proof stress) (MPa-max) | Elongation(in 2 in.) | |
| 420 | 650 | 450 | 10 |
| 420J1 | 640 | 440 | 20 |
| 420J2 | 740 | 540 | 12 |
یکی از بارزترین ویژگی های استنلس استیل های مارتنزیتی قابلیت سخت شوندگی این فولادها بواسطه عملیات حرارتی است. گرید 420 نیز از این قاعده مستثنی نیست. به همین دلیل از این ورق استیل بگیر ( منظور انواع استیل های 420، 420j1 و 420J2) در ساخت ابزارآلات برشی همچون چاقو و قیچی استفاده می شود. استیل 420 معمولا درحالت آنیل شده داکتیلیته خوبی دارد اما مقاومت آن در برابر خوردگی پایین است. به طور کلی در شرایط آنیل شده استفاده نمی شود. این آلیاژ زمانی که بواسطه عملیات حرارتی سخت و سطح آن پولیش شده باشد بالاترین مقاومت به خوردگی را دارد.
چرا در ساخت چاقو از استنلس استیل 420 استفاده می شود؟
پارامتر انتخاب مواد مهمترین فاکتور در ساخت یک چاقو به ویژه قسمت لبه آن محسوب می شود. زیرا آلیاژی که برای ساخت این وسیله انتخاب می شود باید از استحکام، سختی و مقاومت به سایش بالایی برخوردار بوده، تیز باشد و سریع دچار کندی و کدی در لبه چاقو نشود. در صورت کند شدن نیز قابلیت تیز شدن داشته باشد. معمولا در این شرایط پارامتری به نام حفظ لبه یا edge retention تعریف می شود که بیانگر مقاومت لبه های تیغه های برش در برابر کند شدن ناشی از تاثیرات شیمیایی، مکانیکی و حرارتی می باشد. همچنین آلیاژ انتخابی برای ساخت چاقو باید ویژگی هایی نظیر مقاومت در برابر خوردگی و حرارت، نگهداری آسان و بهداشتی بودن را نیز دارا باشد زیرا این مشخصات، شروط اولیه و لازمه ی ورود یک متریال جهت ورود به صنعت لوازم خانگی است. در این راستا استنلس استیل ها به دلیل برآورده ساختن این نیازها همواره یکی از گزینه های مورد نظر نزد تولیدکنندگان لوازم خانگی هستند.
آلیاژی که برای ساخت چاقو انتخاب می شود می بایست تلفیق بهینه ای از خواص و ویژگی هایی که اشاره شد را داشته باشد. از آنجایی که خواصی همچون مقاومت به سایش، استحکام، سختی، تیزی و قابلیت تیز شدن برای ساخت چاقو در اولویت می باشد، بنابراین جهت ساخت این وسیله از ورق استیل بگیر مارتنزیتی همچون گرید 420 استفاده می شود. استیل 420 عملیات حرارتی پذیر بوده و بواسطه این فرایند می توان سختی و استحکام آن را بهبود بخشید. معمولا سختی این آلیاژ پس از عملیات حرارتی به بالاتر HRC 50 می رسد. با افزایش سختی تیزی آن نیز بیشتر می شود. فرایندهای عملیات حرارتی همچون سخت کاری علاوه بر ارتقای خواص مکانیکی مقاومت به خوردگی این گرید را نیز افزایش می دهد. معمولا فولاد زنگ نزن 420 پس از عملیات حرارتی در برابر آب شیرین، اسیدهای ملایم، مواد قلیایی و غذایی مقاومت مناسبی از خود نشان می دهد. زیرا یک چاقو در معرض انواع مواد غذایی، میوه، سبزیجات، آب و مواد شوینده بوده، به همین جهت می بایست مقاومت معقولی در برابر این قبیل مواد داشته باشد.
این نکته را نیز باید اشاره نمود که به طور کلی قیمت ورق استیل بگیر مارتنزیتی به خاطر کروم کمتر و عدم دارا بودن نیکل از استیل های سری 300 کمتر است. بنابراین بکارگیری استنلس استیل 420 در ساخت چاقو علاوه بر برآورده ساختن نیازهای تولیدکنندگان این وسیله، از نظر اقتصادی نیز به صرفه می باشد.
خرید ورق استنلس استیل 420
زمانی که به بازارهای فروش فولاد ایران همچون پاساژ پارس غدیر، بازار آهن منطقه شاد آباد و همچنین خیابان پامنار در بازار تهران مراجعه کنید متوجه می شوید که استیل های مارتنزیتی سری 400 همچون گرید 420 از موجودیت کمتری برخوردارند. در حالی که بسیاری از صنعتگران جهت پیشبرد پروژه های خود نیازمند این فولادها هستند. در این راستا شرکت فلزات رنگین که تجربه ای بالغ بر سی واردات ورق های استنلس استیل از برترین کمپانی فولادسازی دنیا را در کارنامه خود دارد همواره در محصولات خود انواع رده های آلیاژی از سری 300 و 400 را در بین محصولات خود جای داده است. جهت خرید و یا استعلام قیمت ورق استیل بگیر و نگیر می توانید از طریق راه های ارتباطی با کارشناسان بخش در مجموعه بازرگانی فلزات رنگین ارتباط برقرار نمائید.
دلایل استفاده نکردن از استنلس استیل 316 در ساخت کارد و چاقو
ورق استیل 316 یک نوع فولاد ضد زنگ است که از ترکیب آهن، کروم، نیکل و مولیبدن ساخته می شود. این نوع فولاد مقاومت خوبی در برابر خوردگی در محیط های خورنده دارد.
با این حال، ورق استیل 316 برای ساخت کارد و چاقو مناسب نیست. دلایل اصلی این امر عبارتند از:
- سختی: ورق استیل 316 به اندازه کافی سخت نیست تا یک لبه تیز و ماندگار ایجاد کند.
- قابلیت تیز شدن: ورق استیل 316 به راحتی تیز نمی شود.
- دوام: ورق استیل 316 نسبت به سایر فولادهای ضد زنگ کمتر بادوام است.
برای ساخت کارد و چاقو، فولادهای ضد زنگ با کربن بالاتر مانند 440A و 440C استفاده می شود. این فولادها سخت تر، تیز تر و بادوام تر از ورق استیل 316 هستند.
در اینجا برخی از مزایای استفاده از فولادهای ضد زنگ با کربن بالاتر برای ساخت کارد و چاقو آورده شده است:
- سختی: این فولادها سخت تر هستند و لبه تیزتری ایجاد می کنند.
- قابلیت تیز شدن: این فولادها به راحتی تیز می شوند.
- دوام: این فولادها بادوام تر هستند و دوام بیشتری دارند.
البته، استفاده از ورق استیل 316 برای ساخت کارد و چاقو غیرممکن نیست. اما این کار معمولاً توصیه نمی شود.