در این مقاله به نقش عناصر سازنده استنلس استیل در ساختار آن خواهیم پرداخت و خواهیم فهمید که تاثیر هر عنصر می تواند به مهندسان و طراحان در انتخاب ترکیب بهینه برای تولید استنلس استیل با خواص مکانیکی و مقاومتی عالی کمک کند.
از عناصر تشکیل دهنده این فلز ضد زنگ می توان به کروم، نیکل، مولیبدن، ، کربن، نیتروژن و منگنز اشاره کرد که در زیر به تفضیل به آن می پردازیم.
کروم Cr
یکی از اصلی ترین عناصر آلیاژی استنلس استیل کروم می باشد که سهم عمده ای در تشکیل لایه پسیو اکسیدی دارد. ( لایه ای بسیار نازک از اکسید که روی سطح استیل ایجاد می شود و از زنگ زدن و خوردگی بیشتر آن جلوگیری می کند.)
حداقل 5/10% کروم در ترکیب آلیاژی استنلس استیل لازم است تا خاصیت ضدزنگی و ضد خوردگی ایجاد شود و هر قدر این مقدار بیشتر باشد مقاموت استیل بالاتر خواهد رفت اما لازم است بدانیم مقدار بالای کروم ممکن است منجر به کاهش چقرمگی استیل شود.
نیکل Ni
نیکل به استحکام ساختار آستنیتی فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی در دماهای بالا و محیط های اسیدی کمک می کند. این ساختار باعث قوی تر شدن فولاد، جلوگیری از زنگ زدگی آن و شکل پذیری راحت تر آن می شود. این عنصر به ویژه در استنلس استیلهای آستنیتی (مانند سری 300) برای افزایش چقرمگی، کشش و شکلپذیری استفاده میشود ولی با این حال، استفاده بیش از حد نیکل باعث بالا رفتن هزینه تولید این فلز می شود.
مولیبدن Mo
عنصر مولیبدن برای افزایش مقاومت به خوردگی حفره ای و شیاری در محیط های کلریدی و شیمیایی که درصد خورندگی بالاتر هست به کار می رود به همین علت بسیار مناسب برای شرایط صنعتی و دریایی می باشد. در کل مولیبدن با ایجاد لایه ای بسیار نازک و محافظ که روی سطح استیل تشکیل می دهد از زنگ زدگی و خوردگی جلوگیری می کند.
کربن C
کربن به استحکام استنلس استیل کمک میکند، اما مقدار زیاد آن باعث کاهش مقاومت به خوردگی می شود. کربن میتواند در ترکیب با کروم، کاربیدهای کروم فوق العاده سخت و مقاومی را برای محافظت از سطوح صنعتی در برابر سایش و حرارت را تشکیل دهد که بر ویژگیهای ضدخوردگی فولاد تأثیر منفی میگذارند.
نیتروژن N
نیتروژن به استنلس استیل کمک میکند تا مقاومت به خوردگی را به ویژه در محیطهای شیمیایی خورنده بهبود بخشد. نیتروژن به پایداری آستنیت در استنلس استیلهای کمنیکل کمک میکند و باعث افزایش استحکام کششی، سختی و چقرمگی فولاد میشود. در ترکیب با کروم و مولیبدن، نیتروژن میتواند خواص ضدخوردگی را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
منگنز Mn
به علت قیمت بالای نیکل می توان گاها از منگنز به جای نیکل در استنلس استیلهای کمنیکل استفاده کرد. این عنصر باعث تقویت استحکام و پایداری آستنیت شده و باعث بهبود خواص مکانیکی استیل میشود و میتواند اثرات منفی ناشی از مقدار کم نیکل را جبران کند. منگنز همچنین به عنوان یک اصلاحکننده در فرآیند ذوب استنلس استیل عمل میکند. زمان ذوب فولاد عناصر ناخالصی مثل گوگرد و فسفر باقی می مانند که باعث شکنندگی فولاد می شوند. ترکیب منگنز با این ناخالصی ها باعث تمیزتر شدن و زدودن فولاد از این ناخالصی ها می شود. همچنین منگنز باعث ذوب یکنواخت تر در کوره می شود.
اما یکی از مشکلات اصلی، تأثیر منگنز بر حساسیت استنلس استیلها به ترکهای ناشی از تنشهای حرارتی است. در دماهای بالا، استنلس استیلهایی که منگنز بیشتری دارند ممکن است در معرض ترکخوردگی و کاهش چقرمگی قرار گیرند. علاوه بر این، منگنز در مقادیر زیاد میتواند خواص جوشپذیری استنلس استیل را کاهش دهد.
