فولاد در درجه اول آلیاژی از آهن و کربن است، اما معمولاً میزان کربن آن کمتر از ۲٪ است. این مقدار زیاد نیست، اما کربن عنصر کلیدی است که بر استحکام و سختی آن تأثیر می‌گذارد. فولاد ضد زنگ آلیاژی است که حاوی آهن، کروم، نیکل و گاهی اوقات عناصر دیگری مانند مولیبدن است. کروم باعث می‌شود فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی بسیار مقاوم باشد.

• فولاد کربنیاجزای اصلی آهن و کربن هستند که میزان کربن آنها معمولاً از 0.2٪ تا 2.1٪ متغیر است. عناصر دیگری مانند منگنز، سیلیکون، فسفر و گوگرد نیز ممکن است در مقادیر کمی وجود داشته باشند.
• فولاد ضد زنگفولاد ضد زنگ در درجه اول از آهن، کربن و حداقل 10.5٪ کروم (گاهی اوقات نیکل نیز) تشکیل شده است. افزودن کروم بسیار مهم است زیرا با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و یک لایه اکسید کروم متراکم تشکیل می‌دهد که به فولاد ضد زنگ خواص مقاوم در برابر زنگ زدگی و خوردگی می‌دهد.

تفاوت در خواص

به دلیل تفاوت در ترکیب، فولاد ضد زنگ و فولاد خواص بسیار متفاوتی نیز دارند. برخلاف فولاد معمولی، فولاد ضد زنگ حاوی کروم است که یک لایه اکسید محافظ تشکیل می‌دهد که از زنگ زدگی و خوردگی جلوگیری می‌کند.

از نظر ویژگی‌های زیبایی‌شناسی، فولاد ضد زنگ صیقلی‌تر و مدرن‌تر از فولاد معمولی است. اکثر انواع فولاد کربنی مغناطیسی هستند که می‌تواند در کاربردهای خاص مفید باشد. اما فولاد ضد زنگ، مانند 304 یا 316، غیر مغناطیسی است.

فولاد در مقابل فولاد ضد زنگ: فرآیندهای تولید

فرآیندهای تولید فولاد و فولاد ضد زنگ شامل چندین مرحله تولید برای تبدیل مواد اولیه به محصولات نهایی است. در اینجا فرآیندهای تولید حیاتی در تولید فولاد و فولاد ضد زنگ آورده شده است:

فرآیندهای تولید فولاد

الف. آهن‌سازی

در طول این فرآیند، سنگ آهن، کک (کربن) و گدازآورها (سنگ آهک) به کوره بلند تغذیه می‌شوند. گرمای شدید، سنگ آهن را ذوب می‌کند و کربن، اکسید آهن را احیا می‌کند و آهن مذاب تولید می‌کند که به عنوان فلز داغ شناخته می‌شود.

ب. فولادسازی

به عنوان مثال، فرآیند کوره اکسیژن پایه (BOF) را در نظر بگیرید. فرآیند BOF شامل شارژ فلز داغ کوره بلند یا DRI به داخل یک مخزن تبدیل کننده است. اکسیژن با خلوص بالا به داخل مخزن دمیده می‌شود، ناخالصی‌ها را اکسید می‌کند و میزان کربن را برای تولید فولاد کاهش می‌دهد.

ج. ریخته‌گری مداوم

ریخته‌گری پیوسته زمانی است که فولاد مذاب به محصولات نیمه‌تمام مانند تختال، بیلت یا بلوم تبدیل می‌شود. این شامل ریختن فولاد مذاب در قالبی است که با آب خنک می‌شود و آن را به صورت یک رشته پیوسته منجمد می‌کند. سپس رشته به طول‌های دلخواه برش داده می‌شود.

د. شکل‌دهی و قالب‌گیری

نورد: محصولات فولادی نیمه‌تمام حاصل از ریخته‌گری مداوم، برای کاهش ضخامت، بهبود کیفیت سطح و دستیابی به ابعاد مورد نظر، در کارخانه‌های نورد گرم یا سرد نورد می‌شوند.

آهنگری: آهنگری فرآیندی است که در آن فولاد گرم شده با استفاده از نیروهای فشاری شکل می‌گیرد. این روش معمولاً برای ساخت قطعاتی که نیاز به استحکام و دوام بالا دارند، استفاده می‌شود.

فرآیندهای تولید فولاد ضد زنگ

الف. تولید فولاد ضد زنگ

ذوب: فولاد ضد زنگ با ذوب ترکیبی از سنگ آهن، کروم، نیکل و سایر عناصر آلیاژی در کوره‌های قوس الکتریکی یا کوره‌های القایی تولید می‌شود.

پالایش: فولاد ضد زنگ مذاب تحت فرآیندهای پالایش مانند کربن‌زدایی با آرگون و اکسیژن (AOD) یا کربن‌زدایی با اکسیژن در خلاء (VOD) قرار می‌گیرد تا ترکیب آن تنظیم شود، ناخالصی‌ها حذف شوند و خواص مورد نظر کنترل شود.

ب. شکل‌دهی و قالب‌گیری

نورد گرم: شمش‌ها یا صفحات فولاد ضد زنگ گرم می‌شوند و از طریق نورد گرم عبور داده می‌شوند تا ضخامت آنها کاهش یابد و به شکل کویل، ورق یا صفحه درآیند.

نورد سرد: نورد سرد ضخامت فولاد ضد زنگ را بیشتر کاهش می‌دهد و سطح نهایی مطلوب را ایجاد می‌کند. همچنین خواص مکانیکی و دقت ابعادی را بهبود می‌بخشد.

ج. عملیات حرارتی

آنیل کردن: فولاد ضد زنگ تحت عملیات حرارتی آنیل کردن قرار می‌گیرد تا تنش‌های داخلی آن کاهش یابد و شکل‌پذیری، قابلیت ماشینکاری و مقاومت در برابر خوردگی آن بهبود یابد.

کوئنچ و تمپرینگ: برخی از گریدهای فولاد ضد زنگ برای افزایش خواص مکانیکی خود مانند سختی، چقرمگی و استحکام، تحت فرآیندهای کوئنچ و تمپرینگ قرار می‌گیرند.

د. فرآیندهای تکمیلی

اسیدشویی: سطوح فولاد ضد زنگ ممکن است در محلول اسیدی اسیدشویی شوند تا پوسته، اکسیدها و سایر آلاینده‌های سطحی از بین بروند.

غیرفعال‌سازی (پسیواسیون): غیرفعال‌سازی یک عملیات شیمیایی است که با تشکیل یک لایه اکسید محافظ روی سطح، مقاومت خوردگی فولاد ضد زنگ را افزایش می‌دهد.

فرآیندهای خاص به کار رفته ممکن است بسته به نوع فولاد یا گرید فولاد ضد زنگ مورد نظر و کاربرد مورد نظر محصول نهایی متفاوت باشند.

فولاد در مقابل فولاد ضد زنگ: استحکام و دوام

استحکام فولاد در درجه اول به میزان کربن و سایر عناصر آلیاژی آن مانند منگنز، سیلیکون و مقادیر کمی از اجزای مختلف بستگی دارد. فولادهای با استحکام بالا، مانند فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا (HSLA) و فولادهای پیشرفته با استحکام بالا (AHSS)، در کاربردهای سختی مانند ساخت و ساز خودرو استفاده می‌شوند. فولاد ضد زنگ عموماً استحکام کمتری نسبت به فولاد دارد، اما همچنان برای اکثر کاربردها استحکام کافی را دارد.

فولاد در مقابل فولاد ضد زنگ: مقایسه هزینه

از نظر قیمت، فولاد عموماً ارزان‌تر از فولاد ضد زنگ است، که آن را به انتخابی مقرون به صرفه برای بسیاری از پروژه‌ها تبدیل می‌کند، زیرا تولید فولاد ضد زنگ، چه از نظر فرآیند تولید و چه از نظر ترکیب، گران‌تر از فولاد است.

فولاد در مقابل فولاد ضد زنگ: کاربردها

فولاد و فولاد ضد زنگ مواد متنوعی هستند که در صنایع مختلف کاربرد دارند. فولاد با استحکام و دوام خود معمولاً در پروژه‌های ساختمانی مانند پل‌ها، ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها یافت می‌شود. این یک انتخاب محبوب برای اجزای سازه‌ای است.

خواص مقاوم در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ، آن را برای محیط‌هایی که قرار گرفتن در معرض رطوبت یا مواد شیمیایی نگران‌کننده است، ایده‌آل می‌کند. این امر فولاد ضد زنگ را به انتخابی برتر برای لوازم آشپزخانه، تجهیزات فرآوری مواد غذایی، دستگاه‌های پزشکی و جواهرات تبدیل می‌کند.

در صنعت خودرو، هر دو ماده نقش‌های حیاتی ایفا می‌کنند - فولاد اغلب به دلیل استحکامش در قاب‌های خودرو استفاده می‌شود، در حالی که فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت در برابر دمای بالا و خوردگی در سیستم‌های اگزوز استفاده می‌شود.

نتیجه‌گیری

تفاوت کلیدی بین فولاد معمولی و فولاد ضد زنگ این است کهمقاومت در برابر خوردگیدر حالی که فولاد معمولی محکم است اما مستعد زنگ زدگی است، فولاد ضد زنگ به دلیل وجود کروم که یک لایه اکسید محافظ تشکیل می‌دهد، می‌تواند در برابر زنگ زدگی مقاومت کند. بسته به کاربرد، می‌توانید ماده مناسبی را برای ایجاد تعادل بین عملکرد و هزینه انتخاب کنید.