فولادهاي زنگ نزن
فولادهاي زنگ نزن به علت مقاومت به خوردگي به عنوان مواد مهندسي انتخاب شده‌اند. مقاومت به خوردگي در اين آلياژها به علت وجود كرم مي‌باشد. براي زنگ نزن شدن بايد به فولاد حداقل 12% كرم افزوده شود. كرم با تشكيل يك لايه اكسيد سطحي لايه‌هاي زيرين را از خوردگي محافظت مي‌كند. رويين شدن و ايجاد اين لايه محافظ در تماس با عوامل اكسيدي ايجاد مي‌شود.
افزودن نيكل باعث افزايش مقاومت فولادهاي زنگ‌نزن در محيط‌هاي خنثي و اكسيد‌كنندة ضعيف مي‌شود. اگر مقدار كافي نيكل به فولاد اضافه شود، قابليت كارپذيري و انعطاف‌پذيري فولاد افزايش مي‌يابد. علت اين امر پايدار كردن آستنيت دردماهاي محيط مي‌باشد. موليبدن از عناصر ديگري است كه به فولادهاي زنگ‌نزن افزوده مي‌شود. اين عنصر باعث مقامت به خوردگي در حضور يونهاي كلر مي‌شود. آلومينيوم نيز باعث جلوگيري از پوسته شدن در دماهاي بالا مي‌شود.
فولادهاي زنگ‌نزن را به چهار گروه اصلي به صورت زير تقسيم مي‌كنند:
- فولادهاي زنگ نزن فريتي
- فولادهاي زنگ نزن مارتنزيتي
- فولادهاي زنگ نزن آستنيتي
- فولادهاي زنگ نزن رسوب سختي
فولادهاي زنگ‌نزن فريتي معمولاً 11 تا 30 درصد كرم دارند و مقدار كربن آنها كمتر از 12/0 درصد مي‌باشد. برخي عناصر آلياژي ديگر به مقدار كم براي بهبود مقاومت به خوردگي يا خواص مانند قابليت ماشينكاري اضافه مي‌شوند. به علت پايداري فريت در اين فولادها امكان عمليات حرارتي آنها وجود ندارد. بيشتر فولادهاي زنگ نزن فريتي با مقدار كربن كم را اگر در دماي بالاي كوئنچ كنيم كمي سخت مي‌شوند. براي حفظ قابليت جوشكاري تغيير فرم بهتر و مقاومت به خوردگي مناسب بايد مقدار كربن و نيتروژن را در اين فولادها در حد كم نگه‌داشت.
فولادهاي زنگ نزن مارتنزيتي داراي 12 تا 17 درصد كرم و 1/0 تا 1 درصد كربن مي‌باشند مي‌توان با عمليات حرارتي اين فولادها را سخت نمو دبا عمليات سخت كردن مي‌توان در اين فولاها ساختار مارتنزيتي مشابه فولادهاي ساده كربني ايجاد نمود. براي بهبود مقاومت به خوردگي، استحكام و چقرمگي اين فولادها عناصر جزيي ديگري نيز به آنها اضافه مي‌شوند.
فولادهاي زنگ‌نزن آستنيتي آلياژ آهن– كرم- نيكل با مقدار 6 تا 22% نيكل مي‌باشند. به علت پايدار بودن استنيت تا دماي محيط اين فولادها را نمي‌توان سخت نمود ساختار استنيتي باعث شكل‌پذيري بهتر در آنها مي‌شود. اين فولادها مقاومت به خوردگي بهتري نسبت به فولاهاي زنگ‌نزن فريتي دارند. مهمترين مشكل اين فولادها خوردگي بين دانه‌اي مي‌باشد براي جلوگيري از اين نوع خوردگي عمليات حرارتي خاصي بايد روي اين نوع فولاد انجام شود. البته با پايين آوردن مقدار كربن نيز مي‌توان اين نوع خوردگي را كنترل نمود.
فولادهاي زنگ‌نزن رسوب سختي معمولاً 10 تا 30 درصد كرم و مقداري نيكل و مولبيدن دارند. با افزودن عناصري مانند Cu، Al، Ti و Nb در اين فولادها فاز رسوب سختي تشكيل مي‌شود. اين آلياژها داراي استحكام بالا و مقاومت به خوردگي خوب مي‌باشند.
فولادهاي زنگ‌نزن رسوب سختي را به دو گروه تقسيم مي‌كنند يكي نيمه آستنيتي و يكي مارتنزيتي. فولادهاي زنگ‌نزن رسوب سختي نيمه آستنيتي در شرايط آنيل شده داراي ساختار آستنيتي مي‌باشند ولي با يك عمليات حرارتي ساده يا عمليات ترمومكانيكي مي‌توان آنرا به مارتنزيت تبديل كرد. مقدار فريت و آستنيت در اين فولادها بايد با دقت كنترل شوند. اگر مقدار آستنيت زياد باشد، آستنيت براي تبديل به مارتنزيت خيلي پايدار مي‌شود. در مقابل اگر ميزان آستنيت خيلي كم باشد، در شرايط آنيل شده نمي‌توان استنيت پايداري ايجاد كرد.
فولادهای زنگ نزن معمولا مقاومت به خوردگی مشابهی با خوردگی فولادهای زنگ نزن ریختگی مشابه آلیاژهای کار شده می باشد ولی وجود ناخالصی ها ، جدایش های میکروسکوپی و عدم همگن بودن باعث خوردگی به صورت موضعی و کاهش عمر قطعات ریختگی خواهد شد. علاوه بر این جوشکاری و عملیات حرارتی نیز باعث تغییر شرایط خوردگی خواهند شد.
