کارل رول FlexJet HD را برای پاکسازی و لکه برداری توسعه می دهد

 

 

کارل رول با استفاده از سیستم جدید آب فشار قوی در پاک کننده FlexJet HD ، راه حل کارآمدی برای پاکسازی و محوسازی در یک مرحله کاری ایجاد کرده است.
حذف براده های ناشی از ماشینکاری به دلیل عدم دسترسی آسان در نواحی مختلف دشوار بوده و به یک چالش تبدیل شده است.  Karl Roll GmbH  سری FlexJet HD را برای حذف و پاکسازی این ذرات توسعه داده است.
سیستم انعطاف پذیر و کارآمد این دستگاه با فشار بالا آب ، در حدود bar 500 در یک مرحله کار را امکان پذیر می کند. میز دوار یکپارچه در محفظه تصفیه سیستم جدید با اتصالات پنوماتیک برای بستن قطعه کارصورت خودکار برای اجزای با قطر حداکثر 450 میلی متر و حداکثر ارتفاع 550 میلی متر طراحی شده است.
برای نتیجه دقیق و مکرر ، قطعه کار را می توان در طول فرایند بر حسب نیاز چرخاند و در امتداد محور X حرکت داد.
این امکان برای پردازش بسیار هدفمند نه تنها با اطمینان تراشه های چسبیده را از مناطقی که دسترسی به آنها دشوار است حذف می کند ، بلکه تراشه های بست ، مهره های جوشکاری و لایه های ناشی از مقیاس بندی را جدا کرده و حذف می کند.

 

 

 

بنابراین سیستم حتی در صورت هندسه پیچیده و آلودگی زیاد که در آن فرایندهای کلاسیک توانایی حل این مشکلات را ندارند ، نتایج مطلوب را تضمین می کند. انرژی جنبشی بالا همچنین آلودگی های سرسخت مانند بقایای مایعات چسبنده و سیلیکات ها را از بین می برد.
FlexJet HD  این امکان را فراهم می کند که تقاضای افزایش یافته برای پاکیزگی ذرات به طور موثر و پایدار برآورده شود. آزمایشات را می توان در مرکز فنی کارل رول از اکتبر 2021 انجام داد.
جهت مطالعه آخرین اخبار و مقالات منتشر شده در رابطه با ورق استیل در دنیا میتوانید از وبسایت فلز کالا بازدید فرمایید.
 

ورق استیل 304 در ساخت ماشین ظرفشویی

 

 

ویژگی های منحصر به فرد استنلس استیل ها (فولاد زنگ نزن) سبب کاربرد گسترده ی آنها در صنایع مختلف شده است. یکی از عمده ترین مصرف کننده های این فولادها، سازندگان لوازم خانگی به ویژه لوازم و تجهیزات موجود در آشپزخانه ها هستند. در این بین ماشین ظرفشویی یکی از تجهیزاتی است که در ساخت آن از ورق های استنلس استیل استفاده می شود. این وسیله برای سهولت و تسریع شست و شوی ظروف در آشپزخانه ها مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجایی که این دستگاه ها به طور مستقیم در تماس با رطوبت می باشند لذا در معرض خوردگی و زنگ زدن هستند به همین جهت استفاده از استنلس استیل در ساخت این وسیله توسعه یافته است. از دیگر مزیت های بکارگیری فولادهای زنگ نزن در ساخت این تجهیزات، شست و شوی راحت، باقی نماندن بوی نامطبوع و همچنین عدم جذب میکروب و باکتری می باشد. پرکاربرد ترین رده ی آلیاژی در بین فولاد های زنگ نزن که در ساخت ماشین های ظرف شویی استفاده شده، ورق استیل نگیر (استنلس استیل 304) می باشند.

منظور از اصلاح نگیر یعنی اینکه این فولاد زنگ نزن خاصیت مغناطیسی ندارد. البته به غیر از ورق استیل 304 دیگر رده های آلیاژی در بین استنلس استیل های آستنیتی نیز خاصیت مغناطیسی ندارند و اصطلاحا نگیر هستند اما در عرف بازار این گرید به استیل نگیر شهرت دارد. در جدول زیر ترکیب شیمیایی این رده آلیاژهای از فولادهای ضد زنگ نشان داده شده است.

جدول 1: آنالیز ترکیب شیمیایی ورق استنلس استیل 304

عنصر آلیاژی (%)	استیل 304	استیل L 304	استیل H 304
کربن (C)	07/0	03/0	04/0 الی 08/0
منگنز (Mn)	2	2	2
سیلسیم (Si)	1	1	1
فسفر (P)	045/0	045/0	045/0
گوگرد (S)	03/0	03/0	03/0
کروم (Cr)	5/17 الی 5/19	5/17 الی 5/19	5/17 الی 5/19
نیکل (Ni)	8 الی 5/10	8 الی 12	8 الی 12
نیتروژن (N)	1/0	1/0	1/0
آهن (Fe)	عنصر پایه	عنصر پایه	عنصر پایه

 

عوامل استفاده از استیل 304 در ساخت ماشین ظرفشویی

 

 

 

مقاومت در برابر خوردگی: مقاومت در برابر خوردگی عمده ترین دلیل توسعه بکارگیری فولادهای زنگ نزن بوده است. مقاومت این فولادها در مقابل خوردگی بسته به نوع عنصر آلیاژی متفاوت است. به طور کلی هرچقدر مقدار کروم و نیکل در این آلیاژها بیشتر باشد از مقاومت بیشتری در برابر خوردگی برخوردارند. البته در یک گرید خاص عواملی نظیر سطح پایانی نیز بر میزان مقاومت به خوردگی مهم است. به عنوان مثال هرقدر میزان صافی سطح ورق استنلس استیل بیشتر باشد مقاومت آن در برابر خوردگی بیشتر است. ورق استیل 304 با دارابودن 5/17 الی 5/19 درصد کروم و 8 الی 12 درصد نیکل در برابر طیف عظیمی از محیط ها همچون محیط های صنایع غذایی و همچنین مواد شیمیایی آلی و معدنی مقاومت خوبی از خود نشان می دهد. همچنین در برابر مواد غذایی، آب و مواد شوینده نیز مقاوم است. در ساخت ماشین ظرفشویی مقاومت به خوردگی یکی از مهمترین فاکتورهای انتخاب در ساخت این قبیل وسایل می باشد. زیرا ماشین ظرفشویی به طور مداوم در تماس با آب، مواد شوینده مختلف و انواع چربی ومواد غذایی می باشند.

عدم جذب میکروب و باکتری: استنلس استیل ها معمولا در زمره آلیاژهای بهداشتی قرار می گیرند. این فولادها فی ذاته آنتی میکروب و آنتی باکتریال نبود. اما سطح این فولادها به گونه ای نیست که باکتری ها به راحتی به آن بچسبند و معمولا توسط آب و مواد شوینده از بین می روند.

دوام و ماندگاری بالا: علاوه بر مقاومت به خوردگی مقاومت در برابر ضربه، خراش، لکه و همچنین دارا بودن استحکام مناسب از دیگر عوامل انتخاب استنلس استیل ها در ساخت لوازم خانگی به ویژه لوازم آشپزخانه همچون ماشین ظرفشویی بوده است. زیرا این وسایل باید از طول عمر بالایی برخوردار بوده و نباید تا مدت های طولانی نیاز به تعویض داشته باشند.

استیل 304 با چه سطحی برای ساخت ماشین ظرفشویی استفاده می شود؟

همانطورکه در قسمت قبلی نیز اشاره شد هرچه سطح فولاد زنگ نزن صاف تر باشد از مقاومت به خوردگی بالاتری برخوردار است. به عنوان مثال ورق استیل نگیر (استنلس استیل 304) با سطح براق ( BA ) نسبت به سطح خشدار (No.4) از مقاومت به خوردگی بالاتری برخوردار است. زیرا سطح صافتری دارد. همچنین صافی سطح منجر به عدم آسیب به دیدن ظروف هنگام برخورد با دیواره داخلی ماشین ظرفشویی می شود. معمولا جهت ساخت قسمت داخلی ماشین ظرفشویی از  استنلس استیل 304 با سطح براق استفاده می شود. قیمت ورق استیل براق از سطوحی مانند مات دو پولیش (2B) و مات تک پولیش (No.1) بیشتر است.

 

 

 

تهیه ورق استنلس استیل 304

قیمت ورق استیل تابع عواملی نظیر ترکیب شیمیایی، نوسانات ارزی، سطوح پایانی، قیمت نیکل و.... است. معمولا فولادهای زنگ نزن آستنیتی سری 300 به خاطر دارا بودن نیکل قیمت بالاتری در مقایسه استیل های سری 400 دارند. در بین استنلس استیل های آستنیتی سری نیز پایین ترین قیمت را گرید 304 دارد. از آنجایی که فولادهای زنگ نزن در کشور تولید نمی شوند و یک کالای وارداتی بوده جهت تهیه این فولادها می توانید به شرکت های بازرگانی فعال در امر واردات استنلس استیل همچون شرکت فلزپایا مراجعه نمائید. 

4 صنعت که از ورق استیل استفاده می کنند

 

 

 

ورق استیل بخشی غیرقابل انکار از زندگی روزمره است. از کوچکترین زیپ ها گرفته تا آسمانخراش های عظیم، شما این فلز را تقریباً در تمام لوازم و وسایل خانگی و در ماشین آلات صنایع در سراسر دنیا خواهید یافت. ورق استیل همه این ها را مدیون استحکام، مقاومت خوردگی و هزینه پایین نگهداری اش می باشد. این آلیاژ در بیش از یکصد و پنجاه گرید عرضه می شود که ورق استیل 304 رایج ترین و گسترده ترین و پرکاربردترین آنها است. به لحاظ ارزش زیادش، شما احتمالاً تنوعی از محصولات استیل را در سرتاسر دنیا مشاهده می نمایید. لیکن جهت درک بهتر کاربردهای ورق استیل اجازه دهید صنایعی را که این فلز در آنها مورد استفاده واقع می شود را بررسی نماییم.

1-ساختمان سازی و معماری:

 

 

ورق استیل حضورش در این صنعت در طول دوره "آرت دکو" یا "هنر تزیینی" آغاز شد. در این دوره معمول و مرسوم بود که در یک ساختمان مقدار هرچه بیشتری ورق استیل در سرتاسر آن وجود داشته باشد. حیطه ی ویژگی ها و موفقیت آن باعث شده است این فلز امروزه نسبت به گذشته در حوزه ساختمان برتر و برجسته تر ظاهر شود.
ورق استیل در ساختمان های بزرگ و کوچک به صورت روکش خارجی فلز، همینطور در آشپزخانه های داخلی و نرده های پلکان بکار می رود. بعلاوه این فلز بازدهی بالایی دارد، سطح زیبا و جذابی دارد، از نظر نگهداری با کمترین هزینه نگهداری می شود و این خواص آن را در ساختمان های ممتاز بسیار مورد توجه و خواستنی نموده است.
برخی از ساختمان ها که در آنها از ورق استیل استفاده شده است، عبارتند از: برج هلیکس در سنگاپور، مرکز تجارت جهانی در نیویورک و ایستگاه واترلو در لندن.

2-در صنعت کارد و چنگال و وسایل آشپزخانه:

 

 

 

ورق استیل به طور سنتی برای ساخت کارد و چنگال و لوازم آشپزخانه بکار می رفته و هیچ تغییری هم در این خصوص حاصل نشده است. قابلیت ماشینکاری این فلز به گونه ای است که شماری از بهترین کارد و چنگال ها در دنیا از آن ساخته شده است. ورق استیل 410 و ورق استیل 420 عموماً برای ساخت چاقوهای آشپزخانه بکار می روند، حال آنکه ورق استیل 304 در ساخت کارد و چنگال کاربرد دارد. استیل های دارای داکتیلیتی کمتر (نرمی و تردی کمتر) در وسایلی استفاده می شوند که نیاز به قالب ریزی زیادی دارند مثل اجاق گاز، گریل یا توری، سینک و ماهیتابه.
ورق استیل همچنین به عنوان یک متریال پرداخت می شود و برای ساخت یخچال و فریزرها و همینطور برای ساخت دیگر وسایل آشپزخانه و ماشین های ظرفشویی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. چیزی که این فلز را برای ساخت لوازم آشپزخانه ایده آل می سازد، عدم تداخل و تاثیر آن در طعم غذا است که همین امر موجب می شود این فلز در رابطه با نگهداری و انبارش مواد غذایی در دراز مدت مطلوب و عالی باشد. این فلز به راحتی خورده نمی شود و بدین لحاظ برای نگهداری مواد غذایی اسید دار ایده آل می باشد. از آنجا که تتمیزکاری و پاکسازی آن آسان است، ورق استیل می تواند در سرتاسر آشپزخانه، در جاهایی که لازم است لوازم و وسایل تمیز و نظیف باشند، جرم ها و میکروب ها را دور نگه دارد.

3-در صنایع نفت، گاز و فرآوری مواد شیمیایی:

 

 

 

این صنایع بازار بزرگی برای ورق استیل 2B ایجاد کرده است. محدوده کاربرد ورق استیل عبارتست از ساخت تانکرها و مخازن، لوله ها، پمپ ها و شیرآلات که این فلز بادوام تمام اینها را می تواند شامل شود. کاربرد گسترده این فلز در صنایع نفت و گاز و مواد شیمیایی حتی شامل انبارش موفقیت آمیز اسید نیتریک رقیق نیز می شود. به لحاظ مقاومت زیادش در برابر خوردگی در دماهای مختلف، گریدهای خاصی از این فلز در شرایط صنایع نفت، گاز و شیمیایی جا خوش کرده اند. این ویژگی موجب شده ورق استیل در تاسیسات و کارخانجات فاضلاب، دکل های نفتی در دریاها، پروانه های کشتی ها و کارخانه های آب شیرین کن به طور مطلوب مورد استفاده قرار گیرد.

4-صنعت تولید برق:

 

 

 

صنعت تولید انرژی های تجدیدپذیر به فراموشی سپرده نشده است. در فناوری های نوین مثل تولید انرژی از گرمای زمین، تولید انرژی خورشیدی، تولید نیرو از آب و انرژی باد، در تمام اینها ورق استیل بکار می رود. 
ترکیب شیمیایی این فلز به گونه ای است که در شرایط مختلفی در اینگونه صنایع پایدار و مقاوم بوده و در بهترین شرایط کار می کنند.
رایج ترین گرید این فلز در این صنعت، آلیاژهای نیکل دار آن می باشد. کاربردهای ورق استیل منحصر به صنایع تولید انرژی های تجدیدپذیر نیست. در صنعت برق هسته ای نیز از ورق استیل استفاده شده و برق تولید می کنند که حاوی تشعشع نیز می باشد. این آلیاژ همچنین به طور گسترده در توربین های گازی و بخار بکار می رود، زیرا در برابر حرارت و خوردگی مقاوم است.
 

معرفی ورق استیل 4841

 

 

مقدمه

استنلس استیل 4841 (1.4841) یک فولاد زنگ نزن توسعه یافته بر پایه گرید 310 می باشد و ترکیب شیمیایی بسیار نزدیکی به این رده آلیاژی دارد. عمده ترین تفاوت این گرید با استیل نسوز 310 مربوط به سیلسیم بالاتر (حداکثر 5/1 درصد بالاتر) در ترکیب شمیایی این فولاد است. عنصر سیلسیم منجر به افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر کربوره شدن (carburization) می شود. ورق استیل 4841 نیز به عنوان یک فولاد زنگ نزن نسوز (Heat resistant stainless steel) به حساب می آید. این فولاد در دماهای بالا علاوه بر مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون، خواص مکانیکی خوبی نیز دارد.

ورق استیل 1.4841 همچون دیگر فولادهای زنگ نزن دارای نام های دیگری است. ورق استیل 4841 در بسیاری از کمپانی های تولید کننده فولاد زنگ نزن همچون آسرینوکس (Acerinox)، اتوکمپو (outokumpu) و آرسلورمیتال (ArcelorMittal) تحت عنوان گرید 314 شناخته می شود. اما شرکت کلمبوس (Columbus) این رده آلیاژی را به خاطر دارا بودن مقادیر سیلسیم بالاتر در مقایسه با استیل نسوز 310، تحت عنوان Si 310 عرضه می کند. این گرید در عرف بازار ایران عمدتا ورق استیل 1.4841 همان گرید 310 در نظر گرفته می شود.

 

 

 

 این نکته را نیز باید اشار کرد برخی از تولیدکننده های فولاد زنگ نزن یکسری نام گذاری های درون سازمانی نیز دارند. به عنوان مثال کمپانی آسرینوکس اسپانیا تمامی محصولات خود را علاوه بر نام گذاری های رایج در بین عموم با کد اختصاصی ACX به همراه یک عدد بیان عرضه می کند. به عنوان مثال ورق استیل 4841 در کمپانی آسرینوکس علاوه بر 314، ACX 406 نام دارد.

ورق استیل 314 (ورق استیل 4841) با ساختار فازی کاملا آستنیتی همچون دیگر استیل های نسوز (گریدهای 309، s 309، 310 و S 310) برای بکارگیری در دماهای بالا طراحی شده است. این گرید نیز مانند دیگر استنلس استیل های آستنیتی سری 300، به علت دارابودن ساختار آستنیتی بوده و فاقد خاصیت مغناطیسی (نگیر) است. در ادامه اطلاعات بیشتری در مورد این فولاد زنگ نزن ارائه می شود.  

ترکیب شیمیایی ورق استیل 1.4841

جدول 1: آنالیز ترکیب شیمیایی ورق استیل 1.4841 و 310.

عنصر آلیاژی (%)	استیل 310	استیل 1.4841
کربن (C)	25/0	2/0 ≥
منگنز (Mn)	2	2
سیلسیم (Si)	-	5/1
	5/1	3
فسفر (P)	045/0	045/0
گوگرد (S)	03/0	03/0
نیتروژن	11/0	11/0
کروم (Cr)	26 - 24	26 - 24
نیکل (Ni)	22 - 19	22-19
آهن (Fe)	عنصر پایه	عنصر پایه

 

همانطورکه در جدول 1 نیز مشاهده می شود گرید 4841 و ورق استیل 310 ترکیب بسیار مشابه و نزدیکی به یکدیگر دارند. عمده ترین تفاوت به آنها مربوط به سیلسیم بالاتر در ترکیب استنلس استیل 1.4841 است. سیلسیم بیشتر علاوه بر تاثیراتی که بر خواص آلیاژ داشته و در قسمت قبلی ذکر شد، افزایش قیمت ورق استیل 4841 را نسبت به گرید 310 در پی دارد. این فولاد کربن نسبتا بالایی دارد. وجود این میزان از کربن افزایش خواص مکانیکی و خزشی را به دنبال دارد.

خواص مکانیکی ورق استیل 4841

رده آلیاژی	استحکام کششی نهایی (MPa)	استحکام تسلیم (MPa)	الانگیشن (%)	سختی
	UTS (MPa)	YS (%2 proof stress) (MPa)	E ( % in 50 mm)	راکول (HR B)	برینل (HB) (حداکثر مقدار)
4841	689	345	40	85	223

جدول 2: خواص مکانیکی ورق استیل 4841 در دمای اتاق.

 

خواص مکانیکی ورق استیل 4841 در دماهای مختلف.

دما		استحکام تسلیم  YS (%2 proof stress)		استحکام تسلیم YS (%1 proof stress)		استحکام کششی نهایی UTS		الانگیشن (%) E
C °	F °	MPa	Ksi	MPa	Ksi	MPa	Ksi	%
20	68	285	41	305	44	600	87	45
100	212	230	33	250	36	570	83	45
200	392	190	27	205	30	550	84	45
400	572	170	25	180	26	500	72	45
600	752	150	22	160	23	410	59	45
800	1472	120	17	125	18	200	29	45
1000	1832	30	4	35	5	40	6	45

 

خواص فیزیکی ورق استیل 1.4841

جدول 4: خواص فیزیکی ورق استیل 1.4841

خواص فیزیکی استیل 4841
چگالی (g/cm3)	9/7
دمای ذوب (C֯)	1455
مدول الاسیسیته (GPa)	200
مقاومت الکتریکی (m.mm2/ Ω )	9/0
رسانایی حرارتی (m.k / W)	15

 

مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون ورق استیل 4841

همانطورکه در بخش های قبلی اشاره شد ورق استیل 1.4841 همچون گرید 310 دارای مقادیر بالایی از  عناصر کروم (% 26 - 24) و نیکل (% 22 - 19) است. به همین دلیل به طور کلی در مقایسه با دیگر استنلس استیل های آستنیتی سری 300 مقاومت به خوردگی بالاتری دارد. اما استیل های نسوز عمدتا برای کاربرد در دماهای بالا توسعه یافته اند. به همین دلیل در مبحث مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون، معمولا رفتار خوردگی و اکسیداسیون این فولاد در دماهای بالا در نظر گرفته می شود. مقاومت به خوردگی یک فولاد زنگ نزن در دمای بالا در بسیاری از موارد وابسته به تشکیل لایه اکسیدی محافظ است. اگر امکان ایجاد تشکیل لایه اکسیدی وجود نداشته باشد (محیط های احیا کننده) در این صورت نوع و میزان عناصر موجود در ترکیب شیمیایی آلیاژ میزان مقاومت به خوردگی را تعیین می کند. ورق استیل 4841 معمولا تا دمای C ° 1100 مقاومت به خوردگی شیمیایی خوبی از خود نشان می دهد. البته رفتار خوردگی دمابالای این آلیاژ به شرایط و اسیدهای موجود در محیط وابسته است. به عنوان مثال استفاده طولانی مدت از این فولاد در محدوده دمایی C ° 900 – 600 توصیه نمی شود. زیرا پس استفاده در این بازه دمایی به علت محتویات بالای کروم و وجود سیلسیم تحت تاثیر استحاله های فازی مضر، ماده ترد و شکننده می شود. از طرفی ورق استیل 1.4841 حاوی کربن بالایی (% 2/0) است. کربن در ترکیب این فولاد خواص خزشی را بهبود. اما کربن بالاتر، رسوب زایی کاربیدها و وقوع خوردگی بین دانه ای را به دنبال دارد. به طور کلی اکثریت استنلس استیل های آستنیتی سری 300 به غیر از ورق استیل 321 با این معضل روبرو هستند. هر چقدر کربن کمتر باشد این فولادها مقاومت بیشتری در برابر خوردگی بین دانه ای دارند. اساسا یکی از عوامل توسعه گریدهای کم کربن مانند ورق استیل S 310، L 304، L 316 و.... همین پدیده بوده است.  

 

 

 

استنلس استیل 4841 در محیط های اکسید کننده (oxidizing atmospheres) تا دمای C ° 1150 و در محیط های احیا کننده (reducing atmospheres) تا دمای C ° 1050 مقاومت خوبی از خود نشان می دهد. رفتار مقاومت به اکسیداسیون و حداکثر دمای کاری ورق استیل 1.4841 همچون مبحث مقاومت به خوردگی در دمای بالا وابسته به شرایط و گازهای موجود در محیط است. در ادامه به چند نمونه از حداکثر دمای کاری این فولاد در شرایط مختلف اشاره می شود:

اتمسفرهای اکسید کننده بدون حضور و یا وجود سولفور به میزان کم ( m³ / g 2 ≥ S ): 

در سرویس دهی های پیوسته تا دمای C ° 1100 ( F ° 2012 )؛ حداکثر دمای کاری  C ° 1150 ( F ° 2102 ).

اتمسفرهای اکسید کننده با حضور ذرات گوگردی:

در سرویس دهی های پیوسته تا دمای C ° 950 ( F ° 1742 ).

اتمسفرهای اکسید کننده ی کم بدون حضور و یا وجود سولفور به میزان کم ( m³ / g 2 ≥ S ): 

در سرویس دهی های پیوسته تا دمای C ° 1050 ( F ° 1922 )؛ حداکثر دمای کاری  C ° 1100 ( F ° 2012 ).

اتمسفرهای اکسید کننده کم با حضور ذرات گوگردی:

در سرویس دهی های پیوسته تا دمای C ° 750 ( F ° 1382 ).

در اتمسفرهای کربوره کننده یا نیتروژن دهی:

در سرویس دهی های پیوسته تا دمای C ° 950 ( F ° 1742 ).

 

عملیات حرارتی استیل 1.4841

سیکل عملیات آنیل استنلس استیل 4841 شامل حرارت دهی در محدوده دمایی C ° 1149 – 1038 و سرمایش سریع در آب و یا هوا می باشد. سختی این گرید توسط عملیات کارسرد همچون نورد سرد افزایش می یابد.

شکل پذیری ورق استیل 4841

استنلس استیل های نسوز همچون ورق استیل 1.4841 مانند دیگر فولادهای زنگ نزن آستنیتی می توانند تحت فرم دهی در حالت سرد قرار بگیرند. با این وجود به علت اینکه این فولادها نیتروژن بالایی دارند استحکام مکانیکی آنها بالاتر بوده و به نیروی بیشتری برای شکل پذیری و شکل دهی نیاز دارند. معمولا پس از اعمال کار سرد جهت از بین بردن تنش های داخلی روی ورق استیل 4841 عملیات آنیل کامل انجام می شود.

جوش پذیری ورق استیل 1.4841

اکثر فولادهای زنگ نزن آستنیتی می توانند تحت جوشکاری بوسیله روش های ذوبی و مقاومتی قرار گیرند. عمده ترین روش های جوشکاری ورق استیل 1.4841 عبارتند از:

• TIG-Welding
• MAG-Welding Solid Wire
• Arc Welding (E)
• Laser Bean Welding

ورق استیل 4841 معمولا به عملیات حرارتی قبل و بعد از جوشکاری نیاز ندارد. معمولا از گرید 309 نیز به عنوان الکترود استفاده می شود.

کاربردهای ورق استیل 4841

عمده ترین کاربردهای ورق استیل 1.4841 شامل بکارگیری در ساخت تجهیزات مرتبط با پیرومتالورژی، کوره های صنعتی و کوره های عملیات حرارتی، صنعت سیمان، تجهیزات پالایشی، پتروشیمی و..... می باشد.

 

 

 

تهیه ورق استیل 1.4841

 انواع مقاطع تولیدی از فولادهای زنگ نزن همچون ورق استیل در کشور تولید نمی شوند. بنابراین جهت تهیه ورق استیل می بایست به شرکت های وارد کننده فولاد زنگ نزن مراجعه نمود. از طرفی ورق استیل نسوز (ورق استیل 4841، S 310، 310، S 309 و 309) در مقایسه با گریدهایی همچون 304، 316 و 430 موجودیت کمتری در بازار دارد و شرکت های وارداتی محدودی هستند که استیل نسوز را در بین محصولات خود دارد. در این بین شرکت توان فلز جزء معدود مجموعه های بازرگانی وارد کننده های فولاد زنگ نزن بوده که انواع ورق استیل نسوز همچون گرید 1.4841 را در بین محصولات خود داشته و به مشتریان ارائه می کند. ورق استیل 4841 در شرکت توان فلز از کمپانی های آسرینوکس، اتوکمپو و کلمبوس تامین می گردد.  

ورق استیل 304 در ساخت ظروف آشپزخانه

 

 

مقدمه

طیف عظیمی از لوازم آشپزخانه از سینک، اجاق گاز و یخچال گرفته تا ظروف آشپزخانه و قاشق و چنگال از فولادهای زنگ نزن ساخته می شوند. ظرف استیل به ویژه ظروفی که برای تهیه غذا استفاده می شوند، برای انواع فرایندهای پخت و پز همچون؛ سرخ کردن، بخار پز کردن، جوشاندن، دم کردن و... استفاده می شود. در بین انواع گریدهای آلیاژی از فولادهای زنگ نزن، ورق استیل 304 بیشترین استفاده را در ساخت لوازم آشپزخانه داشته است. در این مقاله قصد داریم به بررسی ویژگی های ظروف استیل (ظروف ساخته شده از استنلس استیل) بپردازیم. سپس دلایل انتخاب گرید 304 ذکر شده و در پایان نیز به طور خلاصه با پروسه تولید این لوازم آشنا خواهیم شد.

مزایا و معایب ظروف استیل

مزیت های بکارگیری ورق استیل در ساخت ظروف آشپزخانه:

1-مقاوم در برابر خوردگی و عدم تاثیر بر طعم و مزه مواد غذایی: لوازم آشپزخانه معمولا در معرض رطوبت قرار داشته، به علاوه این وسایل تحت شستشو قرار می گیرند. به همین دلیل باید از مقاومت به خوردگی خوبی برخوردار باشند. ظروف ساخته شده ورق استیل معمولا به خاطر دارابودن محتوای کروم و نیکل از مقاومت خوبی در برابر خوردگی برخوردارند. استنلس استیل تاثیری بر طعم و مزه مواد غذایی نداشته و از نظر واکنش شیمیایی یک ماده خنثی است. به این معنا که ظروف استیل می توانند برای پخت و پز غذاهای اسیدی همچون مرکبات، گوجه فرنگی و سرکه استفاده شوند. همچنین زمانی که پخت غذای اسیدی در این وسایل صورت می گیرد دچار خوردگی نمی شوند. در صورتی که فلزاتی همچون آلومینیوم و آهن واکنش پذیر هستند و پختن غذاهای اسیدی در ظروف ساخته شده از این فلزات منجر به آسیب سطحی ظرف شده و همچنین طعم و مزه مواد غذایی دچار تغییر می گردد.

 

 

 

2-کیفیت و دوام بالا: ورق استیل در مقابل خراش مقاومت خوبی دارد. همچنین نسبت به آلومینیوم و مس سخت تر بوده و از نقطه ذوب بالاتری برخوردار است. بنابراین ظروف استیل در مقایسه با این مواد از دوام بالاتری برخوردارند. مواد چینی، شیشه ای و چدنی نسبت به استنلس استیل سخت تر بوده اما این شکننده هستند و در اثر وارد آمدن ضربه و یا برخورد به دیگر اشیاء امکان شکسته شدن وجود دارد در حالی که ظروف استیل اینگونه نیستند. 

3-مقاوم در برابر حرارت: ظرف های ساخته شده از ورق استیل بدون هیچ ممانعتی در برابر حرارت مقاومت می کنند.

4-نگهداری آسان: نگهداری آسان و سبک بودن یکی دیگر از مزایای ظروف استیل می باشد. این وسایل به نگهداری خاصی نیاز نداشته و به آسانی تحت تمیز کاری غذا می گیرند. تمیزکاری آسان فولادهای زنگ نزن این مواد را در زمره آلیاژهای بهداشتی نیز قرار داده است. زیرا یکی از مهم ترین نکاتی که لوازم آشپزخانه باید دارا باشند این است که تاثیر سوئی بر سلامت انسان نگذارند.
سطح فولاد زنگ نزن درخشان است. به همین دلیل اگر از ظروف استیل به درستی مراقبت شود، حتی بعد از سالها استفاده همچنان مانند روز اول درخشان خواهند بود. در ضمن درخشان بودن سطح استیل با هر نوع دیزاین و دکوراسیونی اعم از شهری و سنتی متناسب می باشد. 

5-قابلیت بازیافت 100 درصد: علاوه بر مزایایی که تا به اینجا اشاره شد، بکارگیری این ظروف نقش مهمی در تکامل و پایداری چرخه انرژی نیز دارد. به گونه ای که هر زمان به هر دلیلی در آشپزخانه استفاده نشدند. می توانند در چرخه تولید استنلس استیل ها دوباره استفاده شوند.  زیرا فولادهای زنگ نزن دارای قابلیت بازیافت 100 درصد هستند. به گونه ای که 50 الی 60 درصد تولید فولادهای زنگ نزن معمولا از طریق بازیافت قطعات ساخته شده از این فولادها صورت می گیرد.

6-مقرون به صرف بودن از نظر اقتصادی: به طور کلی هر نوع وسیله ای که از استنلس استیل ساخته می شود از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. زیرا دوام و ماندگاری بالایی داشته به طوری که تا مدت های بسیار طولانی نیاز به تعویض ندارند و تا سال های سال می توان از آن استفاده کرد. 

 

 

 

معایب بکارگیری ورق استیل در ساخت ظروف آشپزخانه:

ظروف استیل در مقایسه با دیگر مواد معایبی نیز دارند. البته مزیت های این لوازم بر معایب آن برتری دارد. یکی از معایب ظروف پخت و پز ساخته شده از ورق استیل این است که هنگام آشپزی به روغن و یا کره بیشتری در مقایسه با ظروف نچسب نیاز دارند. ممکن است میزان کمی از عناصر آلیاژی همچون کروم و نیکل به مواد غذایی افزوده شوند. اگرچه کروم به عنوان یک ماده مغذی در نظر گرفته می شود اما ممکن است منجر به حساسیت هایی شود. آژانس های بهداشتی بر این باور که حضور نیکل در مواد عذایی تاثیر سوئی بر سلامت انسان نداشته و فقط ممکن است برای کسانی که به نیکل حساسیت دارند واکنش های آلرژیک ایجاد کند. اما یکی از مشکلات فولادهای زنگ نزن ضعیف بودن رسانایی گرمای این فولادهاست. بنابراین ظروف پخت و پز استیل حرارت را به طور یکنواخت منتقل نمی کنند. به همین دلیل هنگامی که بر روی شعله مستقیم قرار می گیرند، بعضی از قسمت های آن داغتر می شوند و غذا را باید مرتب هم زد تا یکنواخت حرارت ببیند. برای انتقال بهتر گرما در بعضی از انواع جدیدتر این ظروف یک صفحه از جنس مس یا آلومینیوم در زیر ظرف قرار داده شده است. هرچقدر ضخامت این صفحه بیشتر باشد، تقسیم حرارت بهتر انجام می گیرد. 

ورق استیل 304 در ساخت ظروف آشپزخانه

در میان فولادهای زنگ نزن ورق استیل 304 ( ورق استیل نگیر ) به وفور در ساخت لوازم خانگی همچون وسایل آشپزخانه مورد استفاده قرار می گیرد. گرید 304 ارزانترین ورق استیل در بین فولادهای آستنیتی می باشد. همچنین از سطح درخشانی برخوردار بوده و با دارابودن 18 الی 20 درصد کروم و 8 الی 10 درصد نیکل مقاومت به خوردگی خوبی در بسیاری از محیط ها از خود نشان می دهد.
شکل پذیری فوق العاده این آلیاژ یکی از عمده ترین ویژگی هایی است که منجر به بکارگیری آن در ساخت لوازم آشپزخانه همچون ظروف شده است. ورق استیل 304 می تواند تحت فرایندهایی نظیر کشش عیمیق (deep drawing) تحت فرم دهی قرار گیرد. به همین دلیل در طیف عظیمی از لوازم آشپزخانه همچون سینک و انواع ظرف های استیل که حین تولید جهت رسیدن به شکل نهایی نیاز به فرم دهی دارند، استفاده می شود. این فولاد معمولا به عملیات آنیل بین مراحل شکل دهی نیاز ندارد. فولادهای آستنیتی به سرعت کار سخت می شوند. به همین دلیل منظور از بین بردن تنش های داخلی، پس از فرایند شکل دهی، آنیل شوند.   

فرایند تولید ظروف استیل از ورق استیل 304

معمولا جهت تولید ظروف توخالی معمولا ابتدا ورق استیل در ابعاد مشخصی تحت برش قرار داده می شود. سپس از ورق بریده شده از کویل نیز مطابق با شکل ظرف مورد نظر مقاطع دایره ای شکل (به عنوان مثال قابلمه) بریده می شوند. پس از این مرحله مقاطع دایره ای شکل تحت فرایند پرس هیدرولیک و فرایند تمام کاری قرار می گیرند. 
 

انواع گرید های ورق استیل و استفاده از آنها در کاربردهای غذایی

 

 

ورق استیل یکی از متداول ترین فلزات آلیاژی مورد مصرف می باشد. شما می توانید آن را به خاطر خواص و ویژگی های انطباق‌پذیری عالی یا همه کاره بودن آن در صنایع مختلف  از صنعت خودرو گرفته تا صنایع هوایی و غذایی بیابید. آن اما همه انواع ورق استیل یکسان و مساوی ساخته نشده‌اند. گریدهای مختلفی از استیل وجود دارد که بعضی از آنها در برابر مواد غذایی ایمن و سلامت اند و برخی دیگر خیر. ما اغلب به وسیله رستوران داران و کارکنان آنها مورد سوال قرار می‌گیریم بدین صورت که: "کدام گرید استیل برای کار آنها مناسب ترین است؟"
ما در این مقاله قصد داریم با تجزیه و تقسیم بندی ویژگی های مختلف دو نوع از رایج ترین گریدهای استنلس استیل مورد مصرف در صنایع غذایی یعنی 8-18 (ورق استیل 304) و 0-18، با این سوال به چالش برخیزیم.

ورق استیل 8-18

این گرید که برای مواد غذایی ایمن است، محبوب ترین نوع استیل مورد مصرف در رستوران ها و آشپزخانه های تجاری و صنعتی می باشد. انطباق پذیری آن نقاط قوتی را برایش ایجاد کرده است هم در خرده ریزهای منزل مثل لوازم روی میز و ظروف توخالی (نظیر پارچ، کوزه یا گلدان، ظروف سس خوری، آبگوشت خوری و غیره) و لوازم و وسایل پخت و پز. چنین کاربردهای گسترده ای حقیقتاً حاکی از تطبیق پذیری و سازگاری این نوع استیل می باشد.
استیل گرید 8-18 دارای ۱۸ درصد کروم و 8 درصد نیکل می باشد که به آن حدود 0.8 درصد کربن و تقریباً ۵۰ درصد آهن افزوده شده است. اصطلاح یا عبارت 8-18 بدین معنی است که عدد اول (۱۸) بیانگر میزان کروم و عدد دوم نشانگر میزان نیکل می باشند. این فرمول به طور کلی برای این است که شما بتوانید مقدار کروم و مقدار نیکل موجود در انواع مختلف استیل را بیان کنید.
کروم نقش مهمی در ترکیب این آلیاژ ایفا می‌کند. این عنصر به طور طبیعی با اکسیژن پیوند می یابد، یعنی یک تحول شیمیایی صورت می گیرد تا لایه ای ایجاد نماید که دیگر اکسیژن به سختی بتوانند به خودی خود در این لایه نفوذ کند. زنگ زدگی هنگامی تشکیل می‌شود که اکسیژن و آب با کربن ترکیب شوند. لایه‌ای که با افزودن کروم ایجاد شده، اکسیژن را دور نگه می‌دارد و این یعنی حذف یکی از سه عنصر ضروری برای تشکیل زنگ. این کیفیت، باعث می شود استیل 8-18 مقاوم به خوردگی شود.
نیکل به طور کلی به دوام و پایداری سرتاسری این گرید کمک می‌کند. هر قدر نیکل موجود در استیل بیشتر باشد، استیل یا فولادم محکمتر خواهد بود. مثلا گرید 8-18 از گرید 0-18 که در بخش بعدی به آن می‌پردازیم- محکم تر است. همچنین نیکل در آلیاژ درخشش و تلالو ایجاد می‌کند.

ورق استیل 0-18

ورق استیل 0-18 که حاوی ۱۸ درصد کروم و صفر درصد نیکل می‌باشد، عموماً برای ساخت ظروف مسطح گرید متوسط و وسایل توخالی با گنجایش کم تر مانند قوری و کتری به کار می‌رود. این آلیاژ اساساً ارزان‌تر از گرید 8-18 است و همین موضوع یکی از دلایلی است که آن را برای ساخت ظروف نقره‌ای گزینه ای مطلوب می‌سازد. ظروفی با گردش مالی زیاد که اغلب در طول فرآیند به طور تصادفی بیرون انداخته می‌شوند.
از آنجا که این گرید فاقد نیکل است، مانند ورق استیل 8-18 دارای درخشندگی و جلا نیست. همچنین عدم وجود نیکل بدان معناست که استنلس استیل 0-18 همانند گرید 8-18 دارای خواص ضد خوردگی مشابه نمی باشد.

وجوه مشترک و شباهت های ورق استیل 8-18 و 0-18

اکنون که به تفاوت های این دو گرید پی بردید، بیاید درباره اینکه این دو آلیاژ چه کارهایی در رستوران و آشپزخانه تجاری شما می توانند انجام دهند، تفحص کنیم.

 

 

 

ماندگاری و دوام ورق استیل 8-18 و 0-18

مقوله ماندگاری و دوام احتمالاً یکی از مورد توجه ترین خواص استیل بی خطر غذایی (ایمن از نظر غذایی) است و یکی از عللی می باشد که این آلیاژ تا این حد گسترده در صنایع و خدمات غذایی کاربرد دارد. این فلز چه در محل غذاخوری به کار رفته باشد چه در آشپزخانه، گریدهای استیل 8-18 و 0-18 می‌توانند کارها و خدمات سخت زیادی انجام دهند. گرید 8-18 مثل گرید 0-18 به راحتی ترک بر نمی دارد، پوسته پوسته نمی‌شود، دچار خوردگی حفره ای نمی شود، تاب برنمی‌دارد و یا زنگ نمی زند. اما می تواند از عهده شلوغی و تکافوی امور آشپزخانه‌ها برآمده در ساخت وسایل روی میز (کارد و چنگال و غیره) به کار رود، در حالی که هنوز ظاهر و رویت عالی خود را حفظ نموده است.
واکنش ورق استیل 8-18 و 0-18 در برابر اسیدها و بازهای طبیعی موجود در مواد غذایی
تقریباً تمامی غذاها به طور طبیعی اسیدی یا قلیایی اند. برخی فلزات مانند چدن وجود دارد که این کیفیت‌ها را تحمل نمی‌کنند و در طول زمان اگر به درستی از آنها مراقبت نشود، دچار خوردگی خواهند شد. هر دو گرید استیل فوق الذکر عاری از این مشکل هستند.
استیل بی خطر غذایی هیچ گونه واکنشی نسبت به هر یک از این دو ترکیب شیمیایی (اسید و قلیا) ندارد و این موضوعی برد-برد محسوب می‌شود. متصدیان امر و کاربران برنده اند، زیرا اسیدها و بازها لوازم و ظروف آشپزی را آنها را نمی خورند و همین موضوع سبب طولانی شدن زمان کار یا اصطلاحا طول عمر این گونه وسایل می‌شود. مهمانان و همچنین میزبانان و دست اندرکاران، در خصوص طعم و مزه، ظاهر و رنگ، یا بوی غذاها که احیاناً به وسیله فلزاتی که غذاها در آن ها پخته می شوند ایجاد شده باشد، نگرانی ندارند.

بهسازی یا مراعات اصول بهداشتی ورق استیل 8-18 و 0-18

یکی از مهم ترین ویژگی های هر یک از عملیات خدمات غذایی، ایجاد و حفظ شرایط و محیط بهداشتی است. هر دو گری استیل 8-18 و 0-18 بنا به چند دلیل، در این زمینه به طور استثنایی مطلوب عمل می کنند.
آیا لایه محافظ ایجاد شده به وسیله پیوند اکسیژن و کروم را که قبلاً ذکر کردیم به خاطر دارید؟ این لایه نه تنها اکسیژن را بیرون از فلز نگه می دارد، بلکه سطحی غیر متخلخل و بدون خلل و فرج ایجاد می کند. این بدان معناست که ذرات غذا نمی توانند به درون فلز رسوخ پیدا کنند و شرایط غیربهداشتی فراهم سازند. ذرات غذا در تماس با این گرید های استنلس استیل، روی سطح باقی می‌ماند و خیلی آسان تمیز می شوند.
مضافاً اینکه قابلیت استیل برای ساخت سطوح بسیار نرم و لطیف، مزیت بهداشتی دیگری برای این آلیاژ است. سطوح زبر و ناهموار می توانند ذرات غذا را پنهان سازند، از این رو پاکسازی آنها دشوارتر است. اما در خصوص استیل های گرید غذایی هیچ جا و محلی برای پنهان شدن ذرات مواد غذایی وجود ندارد.

استحکام ورق استیل 8-18 و 0-18

ورق استیل بی‌خطر گرید غذایی، به سنگینی چدن نیست و به سبکی آلومینیوم هم نمی باشد. از نظر وزنی درست مابین این دو فلز قرار دارد که این خود مزیتی است. این فلز آنقدر سنگین نیست که مانند ظروف چدنی نتوان آنها را بر روی یک سینی در داخل یا حوالی آشپزخانه حمل کرد و به حرکت درآورد. همچنین مانند آلومینیومِ سبک وزن هم به راحتی نمی‌شود آن را بالا گرفت.
گریدهای 8-18 و 0-18 برای وسایل و خرده ریزهای روی میز، قابل اطمینان و محکم و زیبا هستند. به طوری که مهمانان شما آنها را دوست خواهند داشت و کارکنانتان به راحتی می‌توانند در رستوران و آشپزخانه رستوران تان با آنها حرکت و کار کنند.
 
 

نقش مولیبدن در ورق استیل

 

 

مولیبدن موجب افزایش مقاومت خوردگی و استحکام در دمای زیاد می‌شود. مولیبدن در درجه اول مقاومت خوردگی ورق استیل را بالا می‌برد. به طور کلی ورق استیل های مولیبدن دار نسبت به گریدهای بدون مولیبدن در خصوص خوردگی مقاوم ترند. این نوع آلیاژها در محیط های خورنده تر به کار می‌روند، نظیر کارخانه‌های فرآوری شیمیایی یا در زمینه امور دریایی. گرید‌های بسیاری از ورق استیل وجود دارند که محتوای مولیبدن و همچنین کروم، نیکل، نیتروژن و غیره در آنها متفاوت است. انتخاب بهترین گزینه جهت کاربردی خاص و مورد نظر، بر اساس میزان و شدت خورندگی محیط کاری آن گرید، انجام می پذیرد.

مولیبدن به عنوان یک عنصر، سبب افزایش استحکام ورق استیل در دماهای بالا از طریق سخت کردن محلول جامد می‌شود. از این اثر در مبدل های حرارتی و تجهیزات دیگرِ مختص دماهای بالا، نظیر سیستم های اگزوز خودروها استفاده می شود.

مولیبدن عنصری فریت ساز است

جهت بحث و بررسی تاثیر متالورژیکی مولیبدن بر روی ورق استیل خوب است نگاهی کلی داشته باشیم بر متالورژی ورق استیل. انواع ورق استیل به لحاظ ریزساختارشان به خانواده هایی به شرح ذیل تقسیم می شوند:

• آستنیتی
• فریتی
• مارتنزیتی
• دوپلکس
• رسوب سختی

تقسیم بندی بر اساس ریز ساختار امر سودمندی است، زیرا اعضای یک خانواده از نظر خواص و ویژگی های مکانیکی و فیزیکی میل دارند یکسان باشند، اگرچه خواص اعضای یک خانواده می‌تواند با خواص اعضای خانواده دیگر خیلی متفاوت باشد. مثلاً ورق استیل آستنیتی غیرمغناطیسی می باشد، حال آنکه ورق استیل فریتی و دوپلکس، مغناطیسی یا اصطلاحاً بگیر هستند.

تفاوت میان خانواده‌ها اساساً ناشی و مرتبط با سطح اتمی آنها است. چیدمان و آرایش اتمی کریستال فریت با آرایش اتمی کریستال آستنیت به کلی فرق دارد. در استیل فریتی اتم های آهن و کروم در گوشه‌ها و در مرکز یک مکعب در کریستال مربوطه قرار دارند. اتم ها در ورق استیل آستنیتی، آهن، کروم و نیکل در گوشه های مکعب و در مرکز هر یک از وجوه همان مکعب قرار گرفته اند.

این اختلاف به ظاهر جزئی و کوچک تاثیرات عمیقی بر خواص ورق استیل می‌گذارند.

 

شکل 1- استیل فریتی سمت چپ یک ساختار کریستالی مرکز مکعب پر یابی c دارد با افزودن نیکل به این استیل ساختار کریستالی آن از بی سی به اف سی سی یعنی مرکز وجود پر تغییر می‌یابد که گرید جدید را آستنیتی می نامند

 

جدول- خواص ورق استیل آستنیتی و فریتی به تفکیک

خواص و ویژگی ها	ورق استیل آستنیتی	ورق استیل فریتی
چقرمگی	خیلی بالا	متوسط
شکل پذیری	خیلی بالا	متوسط
جوش پذیری	خوب	محدود
انبساط حرارتی	بالا	متوسط
مقاومت در برابر ترک تنشی	پایین	خیلی بالا
خواص مغناطیسی	غیرمغناطیسی (نگیر)	مغناطیسی (بگیر)

 

 

ورق استیل استنیتی به خاطر ویژگی های مکانیکی خوب و سهولت در ساخت شان (قطعات مختلف از آنها) نسبت به ورق استیل های فریتی خیلی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. حدود ۷۵ درصد همه انواع ورق استیل در سراسر جهان آستنیتی و حدود ۲۵ درصد آنها فریتی اند. خانواده‌های دیگر ورق استیل یعنی مارتنزیتی، دوبلکس و رسوب سختی هر یک سهمشان از کل بازار دنیا کمتر از یک درصد است.

به غیر از نیکل عناصر دیگری نیز هستند که به سمت تشکیل ساختار آستنیتی گرایش دارند. این عناصر به نام عناصر آستنیت ساز موسوم اند. عناصر آلیاژی که در ساخت و تشکیل ساختار فریتی دخیل اند عناصر فرید ساز نامیده می شوند.

جدول- عناصر فریت ساز و آستنیت ساز

فریت زا	آستنیت زا
آهن	نیکل
کروم	نیتروژن
مولیبدن	کربن
سیلیسیوم	منگنز
	مس

 

مولیبدن یک فریت ساز است. بدین معنا که وقتی مولیبدن جهت ارتقاء مقاومت خوردگی یک ورق استیل آستنیتی به آن افزوده می شود، می بایست یک آستنیت ساز همچون نیکل یا نیتروژن با هدف حفظ ساختار آستنیتی هم افزوده گردد.

استیل دوبلکس ترکیبی است از دانه های فریتی و آستنیتی در ریزساختارشان. از این رو ساختار دوپلکس یا دوتایی دارند. این پدیده با افزودن مقدار نیکل کمتر از حد لزوم برای تولید یک ورق استیل کاملا آستنیتی حاصل می‌شود.

مولیبدن اساساً جهت افزایش مقاومت خوردگی در ورق استیل های آستنیتی و دوپلکس مورد استفاده قرار می گیرد. در ورق استیل آستنیتی بین ۲ تا ۷ درصد افزوده می‌شود و در ورق استیل دوپلکس بین ۳ تا ۵ درصد به آلیاژهای مربوطه اضافه می گردد. افزودن یک تا 2 درصد مولیبدن به ورق استیل فریتی نیز به طور قابل ملاحظه‌ای مقاومت خوردگی و استحکام در دماهای بالا را در این نوع ورق استیل ها افزایش می دهد.

کاربرد ورق استیل 304 در صنعت دریایی

انتخاب مواد مناسب برای استفاده در صنعت تحت هر شرایطی بسیار مهم است زیرا حتی کوچک ترین تغییر در ترکیب شیمیایی آلیاژ ممکن است منجر به تفاوت فاحشی در عملکرد یک قطعه صنعتی شود. اما زمانی که کاربرد مدنظر شما باید در شرایط بسیار شدید دوام بیاورد انتخاب مواد مناسب، با دوام و مقاوم به امری ضروری بدل می شود.

 

 

 

این مسئله به ویژه در محیط های دریایی صادق است. در این محیط ها که بسیاری از عواملی که به فولاد آسیب می رسانند مانند آب، نمک و سایر کانی ها همگی باهم حضور دارند، تنها گریدهای خاصی از فولاد ضدزنگ می توانند در این شرایط دوام بیاورند. در این مقاله به بررسی عواملی خواهیم پرداخت که منجر به خوردگی دریایی می شوند و خواهیم دید که آیا ورق استیل 304 برای کاربردهای دریایی مناسب است یا خیر.

چه عواملی باعث خوردگی دریایی می­شوند؟

اغلب مردم نمی دانند که مشکل خوردگی دریایی تا چه حد جدی است. اخیرا در پژوهشی با عنوان «اقدامات پیشگیرانه بین­المللی، کاربرد و اقتصاد تکنولوژی خوردگی (International Measures of Prevention, Application and Economics of Corrosion Technology به اختصارMPACT)» مشخص شد که خوردگی، سالانه 2.5 تریلیون دلار خسارت به بار می آورد. این رقم برابر با 3.5% کل تولید ناخالص داخلی جهان است. یافتن راه حلی مناسب برای غلبه بر این مشکل بسیار هزینه بر، مواد و انرژی تلف شده می تواند باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه می شود.

در واقع چندین نوع خوردگی وجود دارند که می­توان همه آن­ها را خوردگی دریایی به حساب آورد. اغلب اوقات این آسیب به علت تماس با آب شور است. اما انواع دیگر خوردگی نیز وجود دارند مانند خوردگی اتمسفری موادی که در مجاورت ساحل هستند و خوردگی نمک داغ که به ویژه به موتورها و اجزا متحرک سریع در زیر آب آسیب می رساند.

خورندگی آب شور یک فرآیند الکتروشیمیایی است که به علت تماس با آب دریا توسط پتانسیل الکتریکی آلیاژ رخ می دهد و به میزان اسیدی یا قلیایی بودن آب دریا بستگی دارد. آب دریا به علت مقدار بالای کلراید، یک الکترولیت قوی نیز به حساب می آید. تحرکات مدام آب و حضور اکسیژن باعث می شوند فلزات در معرض محلول های اسیدی و آندی گوناگونی قرار بگیرند. این محلول ها وارد ترک ها و شکاف های فلز شده و فرآیند خوردگی آغاز می شود.

 

 

 

برخی عوامل این مشکل­ را حادتر می سازند. میکروارگانیسم­های آلی که به وفور در اقیانوس­ها یافت می شوند، pH آب را به شدت تحت تاثیر قرار می دهند. سازه ها باید در برابر مشکل انباشتگی ماسه و گل و لای مقاوم باشند. هرچند این مواد می­توانند مانع از تماس اکسیژن با فلز شوند اما منجر به ایجاد شرایط محلی برای خوردگی آلیاژ می شوند. همچنین حضور باکتری­های کاهنده سولفات (به اختصار SRB) باعث افزایش غلظت سولفید هیدروژن می­شود که برای فولاد و آلیاژهای مسی بسیار خطرناک است. البته می­توان با استفاده از طلا، پلاتین یا تانتال به طور کلی مانع از خوردگی شد اما به علت هزینه بالای این مواد مقاوم در برابر خوردگی، از آن­ها فقط در موارد خاص و آزمایشگاهی استفاده می شود. این یعنی تولیدکنندگان باید همیشه قیمت را نیز در انتخاب خود در نظر بگیرند.

چگونه فولادهایی مانند ورق استیل در برابر خوردگی مقاومت می کنند؟

در اکثر آلیاژهایی که مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند، یک لایه اکسید بر روی سطح آن­ها وجود دارد. مقاوم­ترین گریدهای ورق استیل نه تنها پایدار هستند و بلکه دارای خاصیت خود ترمیمی نیز هستند که به آنها این امکان را می دهد تا خود را ترمیم کنند و دوام آن­ها را افزایش می دهد.

اخیرا وبسایت Scientific American در یکی از مطالب خود درباره نحوه عملکرد فولاد ضدزنگ توضیح خوبی ارائه می­دهد. مقاومت ورق استیل (ورق استنلس استیل) در برابر زنگ­زدگی و خوردگی به علت توانایی آن در ارتباط با محیط اطرافش است. فولاد با افزودن مقادیر مشخصی کروم، منگنز، سیلیکون، کربن، نیکل و/یا مولیبدن به آهن ساخته می شود. این مواد موجود در آلیاژ می­توانند با اکسیژن موجود در هوا یا آب در محیط های دریایی واکنش دهند. لایه اکسیدی که از فولاد ضدزنگ محافظت می کند از این واکنش بدست می آید.

این لایه اکسیدی با جلوگیری از تماس مستقیم اکسیژن و آب با ورق استیل از آن در برابر خوردگی محافظت کرده و به طور مداوم با محیط اطراف خود واکنش می دهد. در بهترین آلیاژها این واکنش می­تواند هر آسیبی به لایه اکسید را ترمیم کند، به این معنی که فولاد قابلیت خودترمیمی دارد و به طور موثر مانع از خوردگی می شود.

این لایه نازک، که آنقدر نازک است که با چشم غیرمسلح دیده نمی­شود، در واقع خود یک لایه خوردگی است. این یعنی در فولاد ضدزنگ خوردگی به نحوی رخ می­دهد که از خوردگی بیشتر جلوگیری می­کند. در فولاد معمولی سطح فلز با اکسیژن موجود در آب دریا واکنش می­دهد و منجر به تولید فیلم اکسید/هیدروکسید آهن ناپایدار می شود. این لایه محافظت شده نیست و تا زمانی که در معرض آب دریا باشد گسترش می یابد.

 

 

 

آیا ورق استیل 304 برای استفاده در محیط های دریایی مناسب است؟

ورق استیل 304 محبوب ترین گرید فولاد ضدزنگ موجود در بازار است. این فولاد بنابر ساختار آستنیتی فاقد خواص مغناطیسی است. فرث براون در حدود یک قرن پیش، اولین فردی بود که این فولاد را ساخت. این محصول در ابتدا به علت حضور کروم (تقریبا 18%) و نیکل (تقریبا 8%) با نام تجاری استیل  18/8 فروخته می شد.

نقطه یوتکتوئید ورق استیل 304 تقریبا برابر (F֯ 1341) C֯ 727 است. این فولاد برای کاربردهایی که به رسانایی الکتریکی یا حرارتی نیاز دارند مناسب نیست ولی قابلیت فرم­پذیری آن فوق العاده است. حداکثر مقدار کربن این فولاد 0.03% و برای جوشکاری در دمای کمتر از F֯ 800 مناسب است. انجام عملیات­ حرارتی روی این فولاد غیرممکن است اما می­توان با سردکاری، سختی و استحکام آن را افزایش داد.

مقاومت ورق استیل 304 در برابر خوردگی عالیست. ترکیب مولکولی این فولاد از آن در برابر تمام آسیب های زیست محیطی مانند خوردگی بین دانه­ای (این نوع خوردگی به علت جوشکاری یا رهاسازی تنش رخ می­دهد) محافظت می کند. کروم موجود در ورق استیل 304 مقاومت آن در برابر خوردگی در محیط های اکسنده را بهبود می دهد و نیکل موجود در این فولاد از آن در برابر اسیدهای ارگانیک محافظت می کند.

اما ورق استیل 304 یک نقطه ضعف دارد و آن این است که در محیط های کلرایدی، به خصوص آب دریا عملکرد ضعیفی دارد. این فولاد در این شرایط در برابر خوردگی آسیب­پذیر است. ورق استیل 316 که دارای 2% مولیبدن است، در مواردی که خوردگی دریایی مسئله مهمی باشد گزینه بهتری به حساب می آید. همین تفاوت است که باعث می شود این فولاد در کاربردهای دریایی بسیار بهتر عمل کند.

 

معرفی ورق استیل 321

 

 

مقدمه

ورق استیل 321 (استیل ضد سایش) در گروه استنلس استیل های (فولاد زنگ نزن) آستنیتی قرار داشته و همچون دیگر فولادهای این خانواده آلیاژی فاقد خاصیت مغناطیسی است. این گرید نیز مانند دیگر فولادهای آستنیتی دارای ویژگی هایی نظیر جوش پذیری و شکل پذیری است. همچنین چقرمگی بسیار خوبی حتی در دماهای زیر صفر درجه سانتی گراد (کاربردهای برودتی) نیز از خود نشان می دهد. ورق استیل 321 ترکیب شیمیایی نزدیکی به فولاد زنگ نزن 304 دارد. عمده ترین تفاوت این گرید با ورق استیل 304 مربوط به حضور تیتانیم در ساختار استنلس استیل 321 است. حضور تیتانیم از رسوب زایی کاربیدها و خوردگی بین دانه ای حین بکارگیری و جوشکاری در محدوده دمایی C ֯ 860 – 425 ممانعت می کند. در حالی که یکی از معضلات ورق استیل 304، رسوب زایی کاربیدها و وقوع خوردگی بین دانه ای حین بکارگیری و جوشکاری در محدوده دمایی اشاره شده می باشد. ورق استیل 321 برای کاربرد تا دمای C ֯ 900 مناسب بوده و ترکیب بهینه ای از استحکام در دمای بالا، مقاومت در برابر پوسته شدن، پایداری فازی و مقاومت به خوردگی را ارائه می دهد.   

ترکیب شیمیایی ورق استیل 321

جدول 1: آنالیز ترکیب شیمیایی ورق استیل 321

عنصر آلیاژی (%)			استیل 321	استیل H 321
کربن (C)	حداقل مقدار		-	04/0
	حداکثر مقدار		08/0	10/0
منگنز (Mn)			2	2
سیلسیم (Si)			75/0	75/0
فسفر (P)			045/0	045/0
گوگرد (S)			03/0	03/0
کروم (Cr)		حداقل مقدار	17	17
		حداکثر مقدار	19	19
نیکل (Ni)		حداقل مقدار	9	9
		حداکثر مقدار	12	12
نیتروژن (N)			1/0	-
تیتانیم		حداقل مقدار	( N + C ) × 5	( N + C ) × 4
		حداکثر مقدار	7/0	7/0
آهن (Fe)			عنصر پایه	عنصر پایه

همانطورکه در جدول 1 ملاحظه می شود گرید H 321 نسبت به استیل 321 کربن بیشتری دارد. ورق استیل H 321 عمدتاً برای افزایش مقاومت به خزش و استحکام در دماهای بالاتر C ֯ 537 توسعه یافته است.

خواص مکانیکی ورق استیل 321

جدول 2: خواص مکانیکی ورق استیل 321

رده آلیاژی	استحکام کششی نهایی (MPa) (حداقل مقدار)	استحکام تسلیم (MPa) (حداقل مقدار)	الانگیشن (%)	سختی
	UTS (MPa)-min	YS (%2 proof stress) (MPa-min	E ( % in 50 mm)-min	راکول (HR B) حداکثر مقدار	برینل (HB) حداکثر مقدار
321	515	205	40	95	217
H 321	515	205	40	95	217

 

خواص فیزیکی ورق استیل 321

جدول 3: خواص فیزیکی ورق استیل 321

خواص فیزیکی استیل 321
چگالی (g/cm3)		92/7
دمای ذوب (C֯)		1446 - 1398
مدول الاسیسیته (GPa)		193
مقاومت الکتریکی (m.Ωn)		720
رسانایی حرارتی (m.k / W)	C ֯ 100	1/16
	C ֯ 500	2/22
انبساط حرارتی (C ֯ / m / mµ)	C ֯ 100 - 0	6/16
	C ֯ 315 - 0	2/17
	C ֯ 538 - 0	6/18

 

 

 

مقاومت به خوردگی ورق استیل 321

رفتار مقاومت به خوردگی ورق استیل 321 مشابه با گرید 304 است به جز زمانی که در معرض خوردگی بین دانه ای (بازه دمایی C ֯ 860 – 425) قرار می گیرد. به عنوان مثال این گرید نیز مانند استیل 304 در بسیاری از محیط ها مقاومت به خوردگی خوبی از خود نشان می دهد اما در محیط های کلریدی در معرض خوردگی های حفره ای، شکافی و تنشی (SCC) قرار دارد. ورق استیل 321 نیز همچون گرید 304 در برابر آشامیدنی حاوی کلر در دمای محیط و C ֯ 60 به ترتیب تا میزان lit / mg 200 و lit / 150 کلر مقاوم است. اما همانطور که پیش تر نیز اشاره شد یکی از معضلات و مشکلات ورق استیل 304 هنگام بکارگیری و جوشکاری در محدوده دمایی C ֯ 860 – 425، رسوب زایی کاربیدها و به تبع آن وقوع خوردگی بین دانه ای می باشد. اما تیتانیم موجود در ورق استیل 321 از رسوب زایی کاربیدها و مصرف کروم آلیاژ جلوگیری می کند. به این ترتیب همچون گرید 304 در معرض خوردگی بین دانه ای قرار نمی گیرد. البته ورق استیل L 304 به دلیل کربن کمتر مقاومت بیشتری در مقایسه با استیل 304 در برابر رسوب زایی کاربیدها دارد و می توان از این گرید جهت بکارگیری در محدوده دمایی C ֯ 860 – 425 در صورتی که فقط مقاومت به خوردگی مهم باشد استفاده کرد. زیرا این گرید در مقایسه با ورق استیل 321 قیمت پایین تری دارد. اما زمانی که علاوه بر مقاومت به خوردگی، استحکام نیز در بازه دمایی C ֯ 860 – 425 مد نظر باشد و گرید L 304 نتواند استحکام مورد نیاز را تامین کند اولیت با ورق استیل 321 است.

مقاومت به اکسیداسیون ورق استیل 321

ورق استیل 321 در سرویس دهی های پیوسته تا دمای 925 درجه سانتی گراد و در سرویس دهی های متناوب تا دمای 900 درجه سانتی گراد مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. بر خلاف دیگر استنلس استیل های آستنیتی سری 300 بنا بر دلایلی که در قسمت قبلی اشاره در محدوده دمایی C ֯ 860 – 425 عملکرد خوبی دارد.

عملیات حراتی استیل 321

استنلس استیل 321 بواسطه عملیات حرارتی سخت نمی شود. سیکل عملیات آنیل این فولاد شامل حرارت دهی C ֯ 1120 – 920 و سرمایش سریع به منظور دست یابی به حداکثر مقاومت به خوردگی می باشد.

 

 

 

شکل پذیری ورق استیل 321

ورق استیل 321 نیز همچون دیگر گریدهای آستنیتی سری 300 به راحتی تحت فرایندهای شکل دهی قرار می گیرد.

جوش پذیری ورق استیل 321

استنلس استیل 321 قابلیت جوش پذیری بسیار بالایی بوسیله روش های ذوبی و مقاومتی دارد. همچنین پس از جوشکاری نیز به عملیات آنیل نیاز ندارد.

کاربردهای ورق استیل 321

ساخت قطعات کوره، مبدل های حرارتی، قطعات موتورهای هوایی، مخازن تحت فشاز، سیستم اگزوز خوردو و تجهیزات مورد استفاده در صنایع شیمیایی.

تهیه ورق استیل 321

جهت تهیه ورق استیل می بایست به مجموعه های بازرگانی که در امر واردات استنلس استیل ها مشغول به فعالیت هستند مراجعه نمود. زیرا این فولادها در کشور تولید نمی شوند. در این بین شرکت فلزپایا نمونه های از مجموعه های بازرگانی فعال در امر واردات استنلس استیل ها همچون ورق استیل 321 بوده و توانسته نیاز واحدهای صنعتی در این زمینه را تامین کند.

ورق استیل در ساخت تجهیزات پزشکی

 

 

همه ما به پزشک یا دندان پزشک مراجعه­ کرده­ایم و تجهیزات پزشکی آن­ها را دیده­ایم. اما آیا می­دانید چرا وسایلی که روی مریض ها استفاده می کنند از جنس ورق استیل (ورق استنلس استیل) هستند؟

مزایای بکارگیری ورق استیل در صنایع پزشکی

در ساخت تجهیزات و دستگاه های پزشکی به دلایل بیشماری از استنلس استیل (فولاد زنگ نزن) استفاده می شود. این فولادها به علت مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر آتش و نگهداری آسان ماده بسیار بادوامی است. سهولت در تمیزی و بهداشتی کردن وسایل ورق استیل در صنعت پزشکی اهمیت بسیار بالایی دارد. و در نتیجه به هیچ وجه احتمال پخش عفونت ها و باکتری ها وجود ندارد. احتمال بروز این مشکلات در وسایلی که از مواد با مقاومت کمتر ساخته شده اند وجود دارد.

در تجهیزات پزشکی ساخته شده از جنس ورق استیل هیچ نگرانی درباره خوردگی وجود ندارد

 

 

ورق استیل با فولاد گالوانیزه فرق دارد و بسیاری از مردم بدون آن که تفاوت های ذاتی این دو نوع فولاد را بدانند، از این اسامی به جای یکدیگر استفاده می کنند. مقاومت فولاد گالوانیزه در برابر خوردگی به علت هات دیپ و پوشاندن آن با زینک (روی) است. این ویژگی می تواند برای مدت محدودی خواص فوق العاده ای را ارائه دهد. اما به تدریج این پوشش خراشیده یا فرسوده شده و فولاد زیر آن کاملا آسیب­پذیر می شود. در بیمارستان ها و سایر محیط های عفونی و خورنده این مشکل به سادگی ایجاد می شود. اما در ورق استیل این مقاومت به علت اثر رویینگی ایجاد می شود. این اثر به فولاد این قابلیت را می­دهد هنگام آسیب­دیدگی بتواند خودش را ترمیم کند.

مقاومت در برابر آتش و حرارت

ورق استیل در برابر تاثیرات خطرناک شعله و آتش تقریبا مصون است. این ویژگی اهمیت بسیار بالایی دارد زیرا باید مطمئن شد که احتمال خرابی ابزار و تجهیزات وجود ندارد. خرابی تجهیزات می تواند برای بیماران و کادر پزشکی خطرناک باشد. برای جلوگیری از این مسئله، آزمایشات آتش در شرایط مشخصی انجام می شوند. پس از انجام آزمایشات به فولاد امتیازی داده می شود که میزان مقاومت آن را مشخص می کند. ورق استیل به طور ذاتی در برابر اکسیداسیون مقاوم است و استحکام دمایی بالایی دارد و این ویژگی ها به مقاومت آن در برابر آتش کمک می کند.

نیازی به نگهداری ندارد و تمیز کردن آن راحت است

ورق استیل بر خلاف برخی فلزات (مس) به طور ذاتی خاصیت ضدمیکروبی ندارد. اما می­توان آن را به سادگی با محلول­ های بهداشتی تمیز کرد. و در نتیجه کارکنان بیمارستان می­توانند آلودگی­های رو سطوح و ابزار را به راحتی از بین ببرند. امروزه، تولیدکنندگان تجهیزات پزشکی از یک پوشش مدرن میسل (micelle) بر روی ورق استیل استفاده می کنند. این فرآیند به ورق استیل قابلیت مقاومت عالی در برابر باکتری ها را می دهد و به کمک آن فولاد می تواند خودش را تمیز کند. در آینده ای نزدیک شاهد استفاده از این نوآوری در طیف وسیعی از ابزارها و دستگاه های پزشکی خواهیم بود.

نتیجه ­گیری

 

 

گزینه ­های بسیاری برای ساخت ابزار و تجهیزات پزشکی وجود دارد. اما در اکثر زمینه­ ها ورق استیل به خاطر ویژگی­هایی که در بالا بیان شد، رایج­ترین گزینه محسوب می شود. ورق استیل 316 ، 304 و برخی از فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی نمونه ای از استنلس استیل های مورد استفاده در صنعت ساخت تجهیزات پزشکی هستند.