فولاد آستینیتی، فولادهای ضد زنگ غیر مغناطیسی هستند که حاوی مقادیر زیادی کروم، نیکل و مقدار کمی کربن هستند. لازم است بدانید که از ساختار مکعبی با مرکز وجوه پر (FCC)، برای تعریف این فولاد استفاده میشود. فولاد ضدزنگ آستنیتی به‌دلیل شکل پذیری عالی و مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی، به عنوان پرکاربردترین گرید فولاد ضد زنگ شناخته می‌شوند.
ویژگی‌های فولاد ضد زنگ آستنیتی
فولادهای فریتی، دارای ساختار دانه‌ای مکعبی مرکزدار (BCC) هستند، اما ساختار فولاد آستنیتی، مکعب با مرکز وجوه پر (FCC) می‌باشد؛ که در این ساختار کریستالی، یک اتم در هر گوشه مکعب و همچنین یک اتم در مرکز وجوه وجود دارد. این ساختار دانه‌ای، هنگامی تشکیل میشود که مقدار کافی از نیکل (۸-۱۰%) به ۱۸% از آلیاژ کروم استاندارد اضافه شود.
عملیات حرارتی استنلس استیل آستنیتی
فولادهای ضد زنگ آستینی، علاوه بر غیر مغناطیسی بودن، قابل عملیات حرارتی نیز نمی‌باشند. اگرچه با استفاده از کارسخت می‌توان سختی، استحکام و مقاومت به تنش این فولادها را افزایش داد.
انجام عملیات حرارتی آنیل بر روی فولاد در دمای ۱۰۴۵˚C و سپس به سرعت خنک کردن آن، فولاد را به وضعیت اصلی خود برمی‌گرداند؛ که منجر به از بین رفتن تجمع ناخالصی‌ها و چکش خواری آلیاژ پس از کارسرد میشود. فولاد زنگ نزن آستنیتی بر پایه نیکل، در سری ۳۰۰ دسته بندی می‌شوند. رایج‌ترین آن‌ها گرید ۳۰۴ است که به طور معمول، حاوی ۱۸ درصد کروم و ۸ درصد نیکل می‌باشد. در این فولاد، حداقل مقدار نیکل هشت درصد است که می‌توان به فولاد ضد زنگ حاوی ۱۸% کروم اضافه کرد، تا بتواند تمام فریت را به آستنیت تبدیل کند. همچنین؛ برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی گرید ۳۱۶، می‌توان حدود ۲ درصد مولیبدن به آن اضافه کرد.
فولادهای آستینیتی، در شرایط آنیل شده غیر مغناطیسی هستند، اگرچه در هنگام کارسرد می‌توانند کمی مغناطیسی شوند. این فولادها از قابلیت شکل پذیری و جوشکاری خوب، و همچنین چقرمگی عالی به‌خصوص در دماهای کم یا کرایوژنیک برخوردار هستند. گریدهای آستنیتی نیز دارای تنش تسلیم کم و استحکام کششی نسبتاً بالایی می‌باشند. لازم به ذکر است که فولادهای آستنیتی گران‌تر از فولادهای ضد زنگ فریتی هستند، اما معمولاً با دوام‌تر و در برابر خوردگی مقاوم می‌باشند.
تاثیر نیتروژن در ترکیب فولاد آستنیتی
اگرچه نیکل عنصر آلیاژی است که بیشتر برای تولید فولاد ضدزنگ آستنیتی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما وجود نیتروژن در فولاد، امکان دیگری را ارائه می‌دهد. فولادهای ضد زنگ حاوی نیکل کم و نیتروژن زیاد، در فولادهای سری ۲۰۰ طبقه بندی می‌شوند. از آنجا که نیتروژن یک گاز می‌باشد، با این وجود فقط مقدار محدودی نیتروژن می‌توان قبل از ایجاد اثرات مضر از جمله تشکیل نیتریدها و تخلخل گازی که آلیاژ را تضعیف می‌کند؛ اضافه کرد. افزودن منگنز به فولادهای آستنیتی همراه با گنجاندن نیتروژن، این امکان را فراهم می‌کند که مقادیر بیشتری گاز اضافه شود. در نتیجه، این دو عنصر به همراه مس (که دارای خاصیت تشکیل دهنده فاز آستنیت است) اغلب به جای نیکل در فولاد ضد زنگ سری ۲۰۰ استفاده می‌شوند.
در دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ هنگامی که نیکل خیلی کم وجود داشت و قیمت آن بالا بود؛ سری ۲۰۰ که به آن‌ها فولادهای ضد زنگ کروم-منگنز گفته میشود، (CrMn نیز گفته میشود) توسعه یافت. امروزه این سری یک جایگزین مقرون به صرفه برای فولاد ضد زنگ سری ۳۰۰ محسوب میشود که می‌تواند تنش تسلیم بهتری ارائه دهد. گریدهای مستقیم فولادهای زنگ نزن آستنیتی دارای حداکثر ۰.۰۸ درصد کربن می‌باشند. گرید کم کربن یا گرید ” ” Lحاوی حداکثر ۰.۰۳ درصد کربن به منظور جلوگیری از رسوب کاربید است.
کاربرد فولاد ضد زنگ آستنیتی
فولادهای ضد زنگ آستنیتی، در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شوند، از جمله:
تزیینات داخلی خودرو
وسایل آشپزی
تجهیزات غذایی و آشامیدنی
تجهیزات صنعتی
کاربرد فولاد زنگ نزن آستنیتی گرید ۳۰۴ و L304 (گرید استاندارد):
مخازن
مخازن و لوله‌های ذخیره شده برای مایعات خورنده
معدن، مواد شیمیایی، کرایوژنیک، مواد غذایی و آشامیدنی و تجهیزات دارویی
کارد و چنگال
معماری
سینک ظرفشویی
کاربرد استیل ۳۰۹ و ۳۱۰ (گریدهای کروم و نیکل بالا):
اجزای مبدل پاتیل، کوره و کاتالیزور
کاربرد استنلس استیل ۳۱۸ و L316 (گریدهایی با مقدار مول بالا):
فولاد ضدزنگ آستنیتی ۳۱۸ در موارد زیر استفاده می شود.
مخازن ذخیره سازی مواد شیمیایی
مخازن تحت فشار
لوله کشی
کاربرد استیل ۳۲۱ و Ti316 (گریدهای “تثبیت شده”)
پس سوزها
اَبَر گرمکن‌ها
دستگاه‌های متعادل کننده
حلقه‌های انبساط
کاربرد فولاد ضدزنگ آستنیتی سری ۲۰۰ (گریدهای کم نیکل)
ماشین ظرفشویی و ماشین لباسشویی
کارد و چنگال و وسایل آشپزی
مخازن آب خانگی
معماری داخلی و غیر ساختاری
تجهیزات غذایی و آشامیدنی
قطعات خودرو
