بررسی مزایا و معایب استفاده از فولاد و استیل

فولاد کربنی (carbon steel) غیر آلیاژی یا فولاد معمولی

 فولاد کربنی نوعی آلیاژ آهن است که بین 0.2% تا 2% کربن دارد و میزان عناصر آلیاژی در آن‌ها بسیار ناچیز است. فولاد کربنی در محیط‌های گوناگون به سادگی اکسید می‌‌شود.  فولادهای کربنی به نسبت درصد کربن آن‌ها، به 3 دسته تقسیم می‌شوند.

انواع فولاد کربنی:

فولاد کم کربن (low-carbon steel): فولاد کم کربن پرمصرف ترین نوع فولاد کربنی، با درصد کربن کمتر از 0.25٪ است. فولاد کم کربن نسبتاً ضعیف، انعطاف پذیر و نرم است و به راحتی جوش داده می شود.این فولادها به دلیل قیمت ارزان به طور گسترده برای ماشین کاری و جوشکاری استفاده می شوند.

فولاد با کربن متوسط (medium-carbon steel): در این گروه از فولادهای کربنی، درصد کربن 0،25% تا 0،6% و درصد منگنز بین 0،6% تا 1،65% است. خواص فولاد با کربن متوسط را می‌توان از طریق عملیات حرارتی بهبود بخشید. اغلب این روش را برای افزایش خواص مکانیکی مقاطع بسیار نازک به کار می‌برند. این گروه از فولادها نسبت به فولادهای کم کربن استحکام بالاتر و انعطاف پذیری کمتری دارند.

فولاد پرکربن (high-carbon steel): این گروه سخت‌ترین و مستحکم‌ترین فولادهای کربنی هستند. فولادهای پرکربن کمترین شکل‌پذیری و بیشترین مقاومت در برابر سایش را دارند. این فولادها اغلب سخت‌شده و تمپر1 می‌شوند. درصد کربن آن‌ها بین 0،6% تا 1،25% و درصد منگنز بین 0،3% تا 0،9% است.

مزایای استفاده از فولاد کربنی:

استحکام خوب

قیمت ارزان

مقاومت در برابر سایش

بادوام و مقاوم در برابر ضربه

کاربری آسان

سازگار با محیط زیست و بازیافت آسان

معایب استفاده از فولاد کربنی

با افزایش درصد کربن کار کردن با آن‌ها دشوارتر می‌‌شود.

فرم‌پذیری سخت‌تری دارند.

مستعد زنگ زدن و خوردگی هستند.

فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل

فولاد زنگ نزن نوعی از فولاد است که کروم و برخی عناصر آلیاژی مانند نیکل به آن اضافه شده‌‌اند.  کروم موجود در فولاد استنلس عامل اصلی مقاومت به خوردگی در آنها است. هنگامی که این فولاد در معرض اکسیژن قرار می‌گیرد. یک لایه محافظ اکسید کروم تشکیل می‌‌شود و مانعی بین اکسیژن محیط و محتوای آهن فولاد ایجاد می‌کند. از این رو به این نوع فولاد “ضدزنگ” می‌گویند.

انواع فولاد ضد زنگ

فولادهای ضد زنگ و استنلس به دسته‌‌های گوناگونی تقسیم می‌‌شوند که عبارتند از:

1_استیل آستنیتی : پرمصرف‌ترین نوع فولاد ضد زنگ، فولادهای آستنیتی هستند که استحکام تسلیم کم و مقاومت در برابر خوردگی و حرارت بالایی دارند. از این دسته از فولادها در لوازم خانگی، لوله‌کشی‌های صنعتی، ظروف، ساختمان‌سازی و نماهای معماری استفاده می‌شود. این بزرگترین خانواده استنلس استیل است و حدود دو سوم کل تولیدات فولاد ضدزنگ را شامل می‌‌شود. گریدهای 304، 310 و 316 از پرکاربردترین فولادهای آستنیتی هستند. این نوع فولادها بدلیل عدم وجود خواص مغناطیسی به فولادهای نگیر شهرت دارند.

2-استیل فریتی: این گروه از فولادهای استنلس عموماً نیکل ندارد. این فولادها در برابر خوردگی، حرارت و ترک خوردگی مقاومت خوبی دارند و در ماشین‌های لباسشویی، دیگ‌های بخار و معماری داخلی استفاده می‌شوند. گریدهای 409، 430، 439 پرکاربردترین فولادهای فریتی هستند. این نوع فولادها با خاصیت مغناطیسی به فولادهای بگیر شهرت دارند.

3_استیل مارتنزیتی: این دسته از فولادهای ضد زنگ به دلیل داشتن کروم کمتر نسبت به سایر فولادهای زنگ نزن، مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارند. همچنین این گروه خاصیت مغناطیسی نشان می‌دهند و در زمره فولادهای بگیر هستند. این فولادها بسیار سخت و مستحکم هستند و برای ساخت چاقو و تیغه های توربین استفاده می‌شوند. گریدهای 410، 420، 440a پرکاربردترین فولادهای مارتنزیتی هستند.

4_استیل داپلکس: ساختار گروه فولادهای ضد زنگ داپلکس، برخلاف 3 دسته قبل از دو فاز آستنیت و فریت تشکیل شده است که آنها را مستحکم و انعطاف‌پذیر می‌کند. این گروه داشتن استحکام تسلیم دو برابر فولاد آستنیتی، در صنایع کاغذ، کشتی‌سازی و پتروشیمی استفاده می‌شوند. گریدهای s31803 و s32205پرکاربردترین فولادهای داپلکس هستند.

5_استیل رسوب سخت شده : مقاومت در برابر خوردگی این گروه از فولادها مشابه فولادهای آستنیتی است، اما استحکام بسیار بالاتری دارند. افزوده شدن عناصر آلیاژی خاصی مانند آلومینیوم، مس و نیوبیم موجب افزایش قابل توجه سختی در این گروه از فولادهای ضد زنگ می‌‌شود. گریدهای 630 و 631 پرکاربردترین فولادهای زنگ‌ زن رسوب سخت شده هستند.

مزایای استفاده از استیل:

مقاوم در برابر انواع خوردگی فلزات

مقاوم در درجه حرارت‌‌های بالا و پایین

تنوع بالا

قوی و با دوام بالا

عدم نیاز به نگهداری ظاهر

تمیز و زیبا

ماندگاری طولانی

سازگار با محیط زیست و قابل بازیافت

معایب استفاده از استنلس استیل

هزینه بالا

نیاز به ماشین آلات و تکنیک های خاص برای کار