یکی از کاربردی‌ترین انواع پیچ و مهره از نظر جنس، پیچ و مهره استیل است. استیل یا فولاد ضدزنگ گریدی از فولادهای آلیاژی است که نسبت به دیگر گریدهای فولاد، دارای مقاومت به خوردگی بالاتری است. بنابراین در شرایط و کاربردهایی که قرار است اتصال دهنده‌ها در محیط‌های مرطوب و خورنده استفاده شوند، پیچ و مهره استیل ترجیح داده میشود. اما همواره این سوال مطرح است که آیا استیل زنگ می زند؟ و یا بطورکلی در هر شرایطی خاصیت ضدزنگی یا مقاومت به خوردگی دارد؟ در چه شرایطی استیل دچار خوردگی میشود؟ شرایط مقابله با خوردگی احتمالی استیل چیست؟ کارشناسان سات پیچ در این مقاله به کلیه این سوالات پاسخ داده‌اند. برای کسب اطلاعات در رابطه با ویژگی استیل و شرایط خوردگی و زنگ زدگی این نوع فلز در ادامه مطلب با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
استیل چیست؟
استیل یا فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) نوعی فولاد آلیاژی است که در ترکیب شیمیایی خود علاوه‌بر عناصری همچون نیکل، منگنز، مولیبدن و… دارای مقادیر قابل توجهی عنصر کروم است. در منابع علمی به فولادی که حاوی بیش از 10.5 درصد عنصر کروم باشد، استیل گفته میشود. بطورکلی گریدهای مختلف استیل حاوی 11 تا 20 درصد عنصر کروم هستند. حضور مقادیر بالای کروم در ترکیب استیل سبب ایجاد مقاومت به خوردگی در این آلیاژ می شود.
چرا استیل مقاومت به خوردگی بالایی دارد؟
استیل حاوی حداقل 10.5٪ کروم در ترکیب شیمیایی خود است. این درصد بالای کروم در استیل به سرعت با اکسیژن موجود در اتمسفر واکنش نشان می دهد و یک لایه نازک اکسید کروم بر روی سطح فولاد تشکیل می‌دهد. بر خلاف اکسید آهن، که اغلب به شکل زنگ پوسته پوسته و خورنده است، اکسید کروم به فولاد می‌چسبد. بنابراین به عنوان یک مانع محافظ در برابر نفوذ هر عامل و عنصری عمل می‌کند. درواقع اکسید کروم به عنوان یک لایه غیرفعال شناخته می شود که آهن موجود در آلیاژ را دور از اکسیژن موجود در هوا و آب محیط حفظ می‌کند
فولاد ضد زنگ یا استیل هزینه تعمیر و نگهداری پایینی دارد و مقاومت آن در برابر اکسیداسیون و خوردگی آن را به یک ماده ایده‌آل برای بسیاری از کاربردها از جمله تولید پیچ و مهره تبدیل کرده است.
فولادهای ضد زنگ از نظر ریزساختار به چهار گروه اصلی آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی و دوبلکس تقسیم بندی می‌شوند. ریزساختار از مهم‌ترین عامل موثر در خواص مواد است. بنابراین استیل‌های با ریزساختار متفاوت خواص و به دنبال آن کاربردهای متفاوتی دارند. استفاده از استیل آستنیتی در صنعت غالب است و بیش از 70 درصد کل تولید فولاد ضد زنگ را شامل می شود. این نوع استیل شامل حداکثر 0.15٪ کربن و حداقل 16٪ کروم است که مقاومت بالایی را در برابر خوردگی و زنگ زدگی ایجاد می‌کند. استیل فریتی در مقایسه با گریدهای آستنیتی مقاومت به خردگی کمتری ، اما عملکرد بهتری را نسبت به انواع مارتنزیتی از خود نشان می‌دهد. فولادهای ضد زنگ دوبلکس مقاومت بالایی در برابر خوردگی موضعی به ویژه خوردگی حفره ای، خوردگی شکافی و ترک خوردگی تنشی دارند.
آیا استیل زنگ می‌زند؟
مهم‌ترین و بارزترین ویژگی استیل، مقاومت به خوردگی آن است. اما این بدان معنا نیست که استیل‌ها مطلقا و تحت هیچ شرایطی دچار خوردگی و زنگزدگی نمی‌شوند. فولاد ضد زنگ وقتی در معرض مواد شیمیایی مضر، نمک‌ها، رطوبت یا گرما برای مدت طولانی قرار می گیرند، خورده می شوند. البته سرعت و میزان خوردگی استیل به مراتب کمتر از فولادها است. بطورکلی گفته میشود که هرچقدر میزان عنصر موجود در ترکیب استیل بیشتر باشد، میزان خوردگی آن کمتر است.
عوامل موثر بر زنگ زدگی در فولاد ضد زنگ
عوامل مختلفی بر قابلیت و توانایی مقاومت به خوردگی استیل موثر هستند. مهم‌ترین عامل که در خاصیت مقاومت به خوردگی فولاد ضد زنگ تاثیر می‌گذارد، ترکیب شیمیایی آن است. عناصر موجود در گریدهای مختلف فولاد ضد زنگ می‌توانند اثرات نامطلوبی بر مقاومت در برابر خوردگی داشته باشند.
محیط کاربری استیل عامل دیگری است که می‌تواند احتمال زنگ زدگی این آلیاژ را افزایش دهد. محیط های حاوی کلر مانند استخرهای شنا بسیار خورنده هستند. همچنین محیط های دارای آب شور می‌توانند خوردگی فولاد ضد زنگ را تسریع کنند.
عامل مهم دیگر تعمیر و نگهداری قطعه استیلی است که بر توانایی آن در مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی تأثیر می‌گذارد. کروم موجود در ترکیب استیل با اکسیژن موجود در هوا واکنش می‌دهد تا یک لایه اکسید کروم محافظ در سراسر سطح تولید کند. این لایه اگرچه بسیار نازک است، اما از فلز در برابر خوردگی محافظت می کند. این لایه می‌تواند در اثر محیط‌های خشن یا آسیب‌های مکانیکی مانند خط و خش از بین برود، اما اگر به‌درستی و در محیطی مناسب تمیز شود، لایه محافظ دوباره تشکیل میشود و خاصیت محافظ را بازیابی می‌کند. بنابراین تعمیر و نگهداری درست و مناسب تا حد زیادی ا خوردگی استیل جلوگیری می‌کند.
انواع خوردگی استیل
انواع مختلفی از خوردگی برای فولادهای ضد زنگ مانند دیگر فلزات وجود دارد. هر یک از این خوردگی‌ها در شرایط خاصی ایجاد می‌شوند و چالش‌های متفاوتی را ارائه می دهند. بنابراین نیاز به مدیریت متفاوتی دارند. انواع خوردگی که در استیل اتفاق می‌افتد عبارتند از:
- خوردگی عمومی: خوردگی عمومی قابل پیش بینی‌ترین و ساده‌ترین نوع خوردگی برای رسیدگی است. این نوع خوردگی با از دست دادن یکنواخت کل سطح مشخص می شود.
- خوردگی گالوانیکی : این نوع خوردگی بیشتر آلیاژهای فلزی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این نوع خوردگی زمانی ایجاد میشود که که یک فلز با فلز دیگر تماس پیدا می کند و باعث میشود یکی یا هر دو با یکدیگر واکنش داده و خورده شوند.
- خوردگی حفره‌ای: خوردگی حفره‌ای نوعی خوردگی موضعی است که در اثر واکنش استیل با عناصر موجود در محیط، حفره‌ها یا سوراخ‌هایی در سطح استیل ایجاد شود. این نوع خوردگی در محیط های حاوی کلرید شایع است.
- خوردگی شکافی:همچنین نوعی خوردگی وجود دارد که خوردگی موضعی در شکاف بین دو سطح به هم پیوسته رخ می‌دهد. این می تواند بین دو فلز یا یک فلز و یک غیر فلز اتفاق بیفتد.
چگونه از خوردگی و زنگ زدگی استیل جلوگیری کنیم؟
همانطور که اشاره کردیم علیرغم خاصیت مقاومت به خوردگی استیل،احتمال ایجاد خوردگی در این نوع آلیاژ وجود دارد. حال این سوال مطرح میشود که چگونه می‌توان از خوردگی استیل جلوگیری کرد و یا میزان خوردگی آن را کاهش داد؟ مراحل جلوگیری از خوردگی فولاد ضد زنگ باید در طول چرخه تولید فولاد ضد زنگ وهچنین در حین استفاده از آن انجام شود.
جلوگیری از خوردگی استیل در مرحله طراحی
اتخاذ یک موضع فعال در حین طراحی استیل در دراز مدت برای جلوگیری یا کاهش خوردگی آن نتیجه می دهد. برنامه ریزی مناسب در مرحله طراحی کاربردهای فولاد ضد زنگ، نفوذ آب را به حداقل می رساند و احتمال آسیب سطحی را کاهش می دهد. در صورت امکان باید میزان حفره‌ها و شکاف‌های سطحی را محدود کرد. زیرا این مکان‌ها مستعدد خوردگی و زنگزدگی هستند.
ساخت
در مرحله ساخت قطعه استیلی، مهم است که از تماس آن با آهن یا فولاد معمولی جلوگیری شود. این عمل نیاز به هوشیاری و دقت بالایی در بررسی محیط اطراف از جمله میز کار، ابزار، واحدهای ذخیره سازی، رول های تراش فولادی و زنجیر دارد. هر ذره گرد و غبار فولاد کربنی که در طول ساخت روی فولاد ضد زنگ ته نشین شود می تواند سطح آن را آلوده کند و پتانسیل تشکیل زنگ را افزایش دهد. همچنین ابزار تمیز کردن و سنگ زنی که با کربن یا فولاد کم آلیاژ استفاده شده‌اند باید جدا از استیل‌ها نگهداری شوند.
همچنین در قطعات و دستگاه‌هایی که در طول ساخت به جوشکاری نیاز دارند، احتمال خوردگی وجود دارد. در این حالت فولاد ضد زنگ نباید با آهن یا فولاد معمولی در ناحیه جوش تماس پیدا کند.
تعمیر و نگهداری
نگهداری صحیح و بازرسی‌های منظم نقش کلیدی در جلوگیری از زنگ زدگی استیل و همچنین محدود کردن پیشرفت خوردگی ایجاد شده دارد. در این شرایط حذف هرگونه زنگ زدگی که با استفاده از وسایل مکانیکی یا شیمیایی ایجاد شده است ضروری است. پس از آن می توان لکه های حاصل را با آب گرم و صابون پاک کرد. پس از تمیز کردن، یک پوشش مقاوم در برابر زنگ زدگی باید اعمال شود.
منابع
https://www.reliance-foundry.com/blog/does-stainless-steel-rust
https://www.meadmetals.com/blog/will-stainless-steel-rust
