فولاد ضد زنگ، یک ماده واحد نیست. بلکه نام خانواده‌ای از فولادهای مقاوم در برابر خوردگی می‌باشد. این فولاد به گروه‌های آستنیتی، مارتنزیتی، فریتی و دوگانه تقسیم می‌شود؛ که هر کدام شامل گریدهای متفاوت با خواص و کاربردهای متنوع می‌باشند. فولاد فنر ، یک ماده فنری و قابل انعطاف با تنش تسلیم بالا است. این فولاد، توانایی منحصر به فرد برای شکل گیری، شکل دادن و عملیات حرارتی پس از آن‌ها را دارد. در ادامه با انواع فولاد فنر و همچنین کاربرد فولاد فنر در صنعت آشنا خواهید شد.
ویژگی‌های فولاد فنر
فولاد فنر، از جنس فولادهای ضد زنگ، کم آلیاژ و فولادهای کربنی هستند. این فولادها با مقاومت بسیار بالا تولید می‌شوند. دو مورد از مواد اولیه‌ای که در تولید فولاد فنر کاربرد دارد عبارتند از:
–فولاد ضد زنگ مارتنزیتی: این فولاد، در برابر خوردگی مقاوم است و در شرایط زیر صفر نامناسب می‌باشد.
–فولاد ضد زنگ آستنیتی: این فولاد مقاوم در برابر خوردگی، اسید و گرما می‌باشد و برای فنرهایی با استحکام خوب استفاده می‌شود. همچنین، برای دمای متوسط، مناسب بوده و تنش کمتری دارد.
تنش تسلیم فولاد فنر
آلیاژهای فولاد فنر ، از ویژگی‌های منحصر به‌فرد، مانند مقاومت عالی در برابر نیروهای پیچشی یا خمشی، بدون تغییر شکل و انحراف برخوردار هستند. محصولات ساخته شده از این آلیاژهای فولادی، می‌توانند به طور مداوم خم، فشرده، کشیده یا پیچ خورده شوند و بدون اینکه دچار تغییر شکل شوند، به شکل اصلی خود برمی‌گردند. این ویژگی، به‌عنوان “تنش تسلیم بالا” تعریف شده است و نتیجه‌ی ترکیب و سختی آلیاژ فولاد است. دستیابی به تنش تسلیم بالا از طریق سخت شدن، توسط عملیات حرارتی یا کارسختی حاصل می‌شود.
کار سختی
کارسختی انواع فولاد فنر ، به‌طور عمده با گریدهای آستنیتی فولاد ضد زنگ، عمدتا گرید (۳۰۱) یا در درجه کمتر، با ۳۰۴ انجام می‌شود. کارسختی، از طریق نورد کردن و کاهش ضخامت انجام می‌شود. این عمل، باعث افزایش استحکام کششی این نوع فولاد می‌شود. در نتیجه هرچه ضخامت کاهش یابد، استحکام کششی بیشتر است.
مزیت کارسختی گریدهای فولاد ضد زنگ، این است که به‌سادگی، باعث افزایش قابل توجه استحکام فلز از طریق کارسرد می‌شود. با استفاده از مراحل کار سرد و عملیات حرارتی آنیل، می‌توان به یک قطعه ساخته شده استحکام خاصی بخشید. نمونه بارز آن کشش سیم است. سیم مورد استفاده به عنوان فولاد فنر، جهت رسیدن به یک استحکام کششی خاص، کارسخت خواهد شد. اگر قرار باشد از همان سیم، به عنوان سیم بست قابل خمش استفاده شود، آن را آنیل می‌کنند و در نتیجه ماده نرم‌تر می‌شود.
استحکام کششی
اگر استحکام کششی فولاد فنر خیلی زیاد شود، در معرض شکستن قرار می‌گیرند.
به‌طور معمول؛ بهترین محدوده استحکام، بین ۱۲۰۰-۱۵۰۰ n/mm² می‌باشد؛ اگرچه در برخی از کاربردها از استحکام کششی بالاتر استفاده می‌شود.
یک مزیت بزرگ فولادهای فنر ضد زنگ، این است که می‌توان از آن‌ها برای تشکیل قطعات، بدون نیاز به عملیات حرارتی پس از آن استفاده کرد؛ که این امر باعث می‌شود تولید کنندگان، بدون امکانات عملیات حرارتی، این فولاد را در خانه تولید کنند.
فولادهای ضد زنگ داپلکس، از استحکام کششی بالاتری نسبت به فولادهای آستنیتی برخوردار هستند.
بیشترین استحکام کششی در گریدهای مارتنزیتی (۴۳۱) و گرید رسوب سختی(PH 4-17) مشاهده می‌شود.
این گریدها می‌توانند استحکامی دو برابر گریدهای ۳۰۴ و ۳۱۶، که متداول‌ترین فولادهای ضد زنگ هستند، داشته باشند.
مقاومت در برابر خوردگی
فولاد فنر ضد زنگ، به‌دلیل مقاومت در برابر آب، محیط زیست و آلودگی، فولادی شناخته شده می‌باشد. همانطور گه گفتیم؛ این فولاد، می‌تواند از جنس فولاد ضد زنگ آستنیتی یا مارتنزیتی باشد. نوارهای فولاد فنر، از جنس فولاد ضد زنگ آستنیتی مانند ۳۰۱ و ۳۰۲ برای فنرهای سبک، در مقابل انواع مارتنزیتی مانند نوارهای ضد زنگ ۴۲۰ هستند؛ که برای سختی و چقرمگی بالا، قابلیت عملیات حرارتی دارند. این فولادها، معمولا در ابزارهای سخت به کار می‌روند.
انواع فولاد فنر ضد زنگ، از آلیاژهای آهن هستند که حداقل حدود ۱۰.۵٪ کروم را در خود جای داده‌اند.
کروم موجود در آلیاژ، یک لایه اکسید محافظ و خود ترمیم‌کننده را تشکیل می‌دهد. این لایه اکسید، به استیل‌ها مقاومت دربرابر خوردگی می‌بخشد.
طبیعت خود ترمیم‌کننده لایه اکسید، به این معنی است که هنگام خوردگی، بریدگی یا آسیب، بدون در نظر گرفتن روش‌های ساخت، خود بهبود می‌یابد و مقاومت در برابر خوردگی آن حفظ می‌شود. میزان خوردگی گریدهای مختلف فولاد ضدزنگ در محیط‌های مختلف، متفاوت خواهد بود. گرید مناسب، به محیط مورد استفاده بستگی دارد.
مقادیر کمی از برخی عناصر، می‌توانند مقاومت در برابر خوردگی فولاد فنر را به‌طور قابل توجهی تغییر دهند.
مثلا کلریدها تأثیر منفی بر مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ دارند.
لازم به ذکر است که گریدهای حاوی کروم، مولیبدن و نیکل در برابر خوردگی مقاوم می‌باشند.
کاربردهای رایج فولاد فنر
فولاد فنر، به عنوان یک فولاد با کاربردهای عمومی، دارای طیف گسترده‌ای از کاربردهای تجاری است.
این فولاد برای ساخت اشیاء مانند فنرها، واشر، تیغه اره، پیک قفل، آنتن و رنده‌ها استفاده می‌شود.
همچنین از فولاد فنر، معمولاً برای تولید قطعات ماشین چمن زنی، ابزار فرود هواپیماهای کوچک و فنرهای سیم پیچ وسایل نقلیه استفاده می‌شود.
کاربرد فولاد فنر فنر ضد زنگ:
کاربرد در آشپزی:
۱.سینک ظرفشویی
۲.کارد و چنگال
۳.وسایل آشپزی
ابزار جراحی و تجهیزات پزشکی فولاد فنر :
۱.هموستات
۲.جراحی ایمپلنت
۳.تاج موقت (دندانپزشکی)
کاربرد فولاد فنر در معماری :
۱.پل‌ها
۲.بناها و مجسمه‌ها
۳.سقف فرودگاه
فولاد فنر در خودرو و هوافضا:
۱.بدنه‌های اتومبیل
۲.اتومبیل‌های ریلی
۳.هواپیما
