فولاد ملایم چیست؟
فولاد نرم نوعی فولاد کربنی با مقدار کربن کم است، بنابراین اصطلاحات فولاد کم کربن و فولاد نرم معمولاً به جای یکدیگر استفاده می شوند . فولادهای کربنی فلزاتی هستند که حاوی درصد کمی کربن (حداکثر 1/2%) هستند که خواص آهن خالص را افزایش می‌دهد.محتوای کربن بسته به نیاز فولاد متفاوت است. فولادهای کم کربن حاوی کربن در محدوده 0.05 تا 0.25٪ هستند .
درجات مختلفی از فولاد ملایم وجود دارد. اما همه آنها دارای محتوای کربن در محدوده های ذکر شده در بالا هستند. عناصر دیگری برای بهبود خواص مفید مانند مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و استحکام کششی اضافه می شوند.
فولاد کربن چگونه ساخته می شود؟
محتوای کربن به طور یکنواخت توسط فولاد عملیات حرارتی افزایش می یابد . با افزایش محتوای کربن، فولاد سختی پیدا می کند اما شکل پذیری خود را از دست می دهد. این بدان معنی است که در هنگام اعمال بار اضافی، فلز به جای خم شدن، شکننده می شود و ممکن است شکسته شود.
فرآیندهای تولید فولاد نرم مشابه سایر فولادهای کربنی است. فولادهای کربن بالاتر فقط حاوی کربن بیشتری هستند و در نتیجه خواص متفاوتی مانند مقاومت و سختی بالا در مقایسه با فولاد نرم دارند.
این فرآیندها در طول زمان توسعه یافته اند و اکنون بسیار مقرون به صرفه تر از قبل هستند. در تولید مدرن، سه مرحله در ساخت فولاد نرم از آهن خالص وجود دارد.
فولادسازی اولیه

در این مرحله از فرآیند فولادسازی، سنگ آهن با زغال سنگ و آهک مخلوط شده و در کوره بلندی با ظرفیت 100 تا 400 تن گرم می شود. آهک به عنوان یک شار عمل می کند و یک لایه محافظ در بالای این فلز مذاب داغ تشکیل می دهد.
فولادسازی اولیه مدرن از فرآیندهای کوره اکسیژن پایه (BOS) یا کوره قوس الکتریکی (EAF) استفاده می کند. این هر دو بر اساس فرآیند اصلی بسمر برای فولادسازی هستند.
در فرآیند کوره اکسیژن اولیه، اکسیژن از طریق آهن مذاب دمیده می شود در حالی که قراضه فولاد به مبدل اضافه می شود. این باعث کاهش محتوای کربن به حداکثر 1.5٪ می شود.
در کشورهای توسعه یافته، کوره قوس الکتریکی برای تغذیه ضایعات فولاد از طریق قوس الکتریکی بسیار پرقدرت استفاده می شود. این منجر به فولاد با کیفیت چشمگیر می شود.
فولادسازی ثانویه
مرحله دوم در فرآیند ساخت فولاد نرم شامل کاهش بیشتر محتوای کربن آن و افزودن عناصر آلیاژی است.
دستکاری شرایط کوره (دما، سرعت خنک کننده و غیره) نیز به این فرآیند کمک می کند. در نهایت، نوع فولاد مورد نظر فرآیند فولادسازی ثانویه را تعیین می کند. ممکن است یکی از فرآیندهای زیر را انتخاب کند:
•    CAS-OB
•    گاز زدایی
•    کوره ملاقه ای
•    تزریق ملاقه
•    هم زدن

ریخته گری و شکل دهی اولیه

هنگامی که فولاد دارای محتوای کربن مشخص شده و سایر عناصری است که عملکرد آن را افزایش می دهد، فولاد مذاب در قالب ریخته می شود. این فرآیند ریخته گری است . در اینجا، فولاد شکل می گیرد و اجازه می دهد تا جامد شود. پس از آن، فلز جامد شده به شکل های دلخواه مانند اسلب، شکوفه و بیلت بریده می شود.
در این مرحله، دال های مواد اولیه ممکن است تحت تأثیر عیوب ریخته گری قرار گیرند. برای بهبود کیفیت سطح، نورد گرم اغلب به عنوان فرآیند شکل‌دهی اولیه استفاده می‌شود. محصولات فولادی نورد گرم معمولاً به محصولات تخت، محصولات سفارشی، محصولات بلند و لوله های بدون درز طبقه بندی می شوند.
شکل دهی ثانویه
اگرچه تا پایان فرآیند فوق الذکر تولید فولاد ملایم را تکمیل کرده‌ایم، اما معمولاً یک بار دیگر برای بهبود خواص مکانیکی آن مطابق با الزامات کاربرد تشکیل می‌شود.
شکل دهی ثانویه به آن شکل و خواص نهایی می دهد. روش های شکل دهی عبارتند از:
•    شکل دهی از طریق نورد سرد
•    ماشین کاری
•    پوشش
•    معتدل کردن
•    درمان سطحی و غیره
خواص شیمیایی فولاد ملایم
همانطور که در بالا ذکر شد، فولاد نرم نسبت به فولادهای کربن متوسط و پر کربن، محتوای کربن کمتری دارد. محتوای کربن در فولاد نرم تا 0.25٪ است، اما برخی از مکاتب فکری، فولاد کربنی را به عنوان فولاد نرم تا محتوای کربن 0.45٪ در نظر می گیرند.
محتوای کربن کم این فولاد را تبدیل به فلزی با ماشین کاری بسیار بالا می کند. می توان آن را برش داد، ماشین کاری کرد و به اشکال پیچیده بدون افزودن تنش های متناسب به قطعه کار تبدیل کرد. همچنین جوش پذیری بهتر را تسهیل می کند.
مجموعه ای از عناصر آلیاژی می توانند خواص شیمیایی را بهبود بخشند. این عناصر بر خواص فیزیکی/شیمیایی تأثیر مطلوبی خواهند گذاشت و محصول نهایی را برای کاربرد مناسب می‌سازند. عناصری که ممکن است اضافه شوند عبارتند از کروم (Cr)، کبالت (Co)، فسفر (P)، گوگرد (S) و منگنز (Mn) و غیره.
به عنوان مثال، کروم مقاومت در برابر خوردگی ایجاد می کند و سختی فولاد ملایم را افزایش می دهد. فولاد ملایم در شکل خالص خود به راحتی در اثر اکسیداسیون زنگ می زند. برخلاف اکسید آهن، فلز کروم در مواجهه با اتمسفر لایه متراکمی از اکسید کروم را تشکیل می دهد که نمی ریزد و در نهایت از فلز زیرین در برابر حملات خوردگی بیشتر محافظت می کند.
مس در مقادیر محدود نیز مانند اکسید کروم عمل می کند. لوله های فولادی ملایم ممکن است برای محافظت بهتر در برابر جو گالوانیزه شوند.
ممکن است عناصر دیگری برای بهبود مقاومت در برابر سایش، استحکام کششی نهایی و مقاومت در برابر حرارت اضافه شوند.
خواص فیزیکی فولاد ملایم
خواص چشمگیر آن باعث استفاده رو به رشد در صنایع مختلف می شود. برخی از خواص فیزیکی فولاد نرم به شرح زیر است :
•    استحکام کششی بالا
•    قدرت ضربه بالا
•    شکل پذیری و جوش پذیری خوب
•    یک فلز مغناطیسی به دلیل محتوای فریت آن
•    چکش خواری خوب با امکان تشکیل سرد
•    مناسب برای گزینه های مختلف عملیات حرارتی برای بهبود خواص
کاربردها و موارد استفاده
اغراق نیست اگر بگوییم: اگر به بیرون از پنجره نگاه می کردید، چیزی را می دیدید که از فولاد نرم ساخته شده است. این رایج ترین نوع فلزی است که در اطراف ما استفاده می شود .از ساختمان‌ها گرفته تا کشتی‌های دریایی عظیم، فولاد ملایم درگیر است.  برخی از برنامه های کاربردی به شرح زیر است.
ساخت و ساز
در ساخت و ساز نیاز به مصالحی وجود دارد که به راحتی به هم متصل شوند و بتوانند بارهای متغیر را تحمل کنند. بنابراین، فولاد ملایم، ماده مناسبی برای استفاده گسترده است. به همین دلیل برخی از گریدهای فولاد نرم در واقع فولادهای ساختاری نامیده می شوند.
همچنین شرایط سخت لرزه ای و باد را برآورده می کند، توسط حشرات آسیب نمی بیند و در برابر پوسیدگی و آتش مقاوم است.
این واقعیت که نسبتاً ارزان تر از فولادهای دیگر است نیز ضرری ندارد. بنابراین فولاد ملایم در سازه های بزرگ یا کوچک، از پل ها گرفته تا ساختمان ها استفاده می شود.
کاربردهای ماشین آلات
فولاد نرم به طور گسترده ای در ماشین آلات و ساخت خودرو استفاده می شود. ارزان است، برای روش های مختلف برش و پوشش مناسب است و در عین حال که خواص فیزیکی کافی را ارائه می دهد، جوش پذیری خوبی دارد. این ویژگی ها آن را برای تولید قاب، پانل و غیره مفید می کند.
خطوط لوله و قطب ها
شکل پذیری عالی فولاد ملایم آن را به رقیب مناسبی برای ساخت خطوط لوله و قطب هایی تبدیل کرده است که نیاز به شرایط جوی شدید دارند.
در حالی که لوله های فولادی ملایم را می توان به راحتی به یکدیگر جوش داد، آنها همچنین درجه خاصی از انعطاف پذیری را حفظ می کنند. از آنجایی که خطوط لوله ممکن است در هوای سرد کوچک شوند یا در روزهای گرم بزرگ شوند، این یک ویژگی ضروری برای فلز است.
کارد و چنگال و وسایل آشپزی
در حالی که قبلاً حوزه انحصاری فولاد ضد زنگ بود، سرآشپزهای امروزی به دلیل برخی از مزایایی که ارائه می دهد، ظروف فولادی ملایم را بیشتر و بیشتر دوست می دارند.
تجهیزات برش برای مدت طولانی‌تری تیز می‌مانند، محدودیت دمایی بالاتری دارند و می‌توان آن‌ها را تغییر داد تا به یک ماده نچسب تبدیل شود.
چاشنی فلز به غلبه بر عامل سایش خورنده کمک می کند.
شمشیربازی

فولاد ملایم را می‌توان به شکل‌های فوق‌العاده خاص درآورد که استفاده از آن را در حصارها عالی می‌کند. از نظر بصری نیز جذاب است، بنابراین علاوه بر کاربردی بودن، زیبا به نظر می رسد.
فولاد ملایم همچنین ممکن است گالوانیزه شود یا با رنگ مناسب پوشش داده شود تا ماندگاری طولانی و ضد زنگ داشته باشد.
نمرات مشترک
نمرات مشترک در زیر برخی از گریدهای فولاد ملایم رایج هستند. یک مخرج مشترک برای همه آنها و سایر فلزات مشابه ماهیت جهانی آن ها است. خواص آنها را به یک انتخاب محبوب برای طیف گسترده ای از کاربردها تبدیل می کند.
EN 1.0301
نمرات معادل: AISI 1008; C10; DC01
فولاد کربن EN 1.0301 حاوی 0.1٪ کربن، 0.4٪ منگنز و 0.4٪ سیلیکون است. همچنین حاوی مقادیر کمی مس (Cu)، نیکل (Ni)، کروم (Cr)، آلومینیوم (Al) و مولیبدن (Mo) است.
این گرید جوش پذیری عالی دارد و معمولاً برای قطعات و قالب های اکسترود شده، آهنگری، سر سرد و پرس سرد استفاده می شود. این در درجه اول در تجهیزات خودرو، مبلمان و لوازم خانگی استفاده می شود.
EN 1.1121
نمرات معادل: AISI 1010
فولاد کربن EN 1.1121 حاوی کربن در محدوده 0.08٪ تا 0.13٪ است. منگنز در محدوده 0.3٪ تا 0.6٪ وجود دارد. در ساخت بست ها و پیچ و مهره های سرد استفاده می شود .
این گرید فولادی ملایم همچنین شکل پذیری و شکل پذیری خوبی دارد و می توان آن را با روش های سنتی شکل داد. همچنین از اتصال عملاً با تمام تکنیک های جوشکاری پشتیبانی می کند . استحکام آن ممکن است با عملیات حرارتی، مانند خاموش کردن و تمپر کردن، بهبود یابد، اما هزینه انجام این فرآیندها نسبتاً زیاد است.
این یک فولاد همه منظوره است که عمدتاً در ساختارهای مختلف و صنعت خودرو وجود دارد.
EN 1.0402
این گرید از فولاد قابلیت جوشکاری عالی دارد. EN 1.0402 مخصوصاً برای قطعات کربن دار مناسب است . همچنین تعادل خوبی بین شکل پذیری، استحکام و چقرمگی دارد.
محتوای کربن آن از 0.18٪ تا 0.23٪ با محدوده محتوای منگنز 0.3٪ تا 0.6٪ است. در مقایسه با EN 1.1121، معمولاً مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، اما در دیگر قابلیت ماشین کاری بالایی دارد. این درجه در ماشین آلات به شکل قطعات هیدرولیک و میل بادامک استفاده می شود.
 

                           تأثیر درصد نورد سرد زمان و دمای آنیل بر خواص مکانیکی فولاد زنگ نزن آستنیتی Fe-13Cr-10Mn-1Ni با استفاده از عملیات ترمومکانیکی مارتنزیت
                                        سمانه شریعتی ، عباس نجفی زاده، هومن حسنى، على الشيعي اصفهان، فولاد شهر، مؤسسه آموزش عالی صنعتی فولاد، کد پستی ۸۴۹۱۶۶۳۷۶۳
چکیده
یکی از روشهای افزایش استحکام در فلزات کاهش اندازه دانه است و بدلیل اینکه افت چندانی در انعطاف پذیری ایجاد نمیکند روش مناسبی به شمار میرود فرآیند ترمومکانیکی پیشرفته شامل نورد سرد و آنیل متعاقب یکی از مناسب ترین راه ها برای تولید فولاد فوق ریزدانه و بهبود خواص مکانیکی است. در این پژوهش سعی شده با استفاده از درصدهای مختلف نورد سرد و آنیل بازگشتی در دماها و زمان های مختلف خواص مکانیکی فولاد Fe-13Cr-10Mn-IN بر اساس مکانیزم بازگشت مارتنزیت ناشی از کرنش، بهبود یابد. بدین منظور نمونه ها در دو درصد متفاوت ۵۰ و ۹۰ تورد سرد شدند و پس از انیل در دمای ۷۵۰۰ و مدت زمان ۱۴۰۰-۱۵ ،ثانیه خواص مکانیکی آنها مورد مقایسه قرار داده شد. بر اساس نتایج بدست آمده شرایط رسیدن به حالت بهینه استحکام و انعطاف پذیری در هر دو نمونه با درصدهای متفاوت نورد سرد تعیین گردید.
                                                               کلمات کلیدی استحکام و انعطاف پذیری مارتنزیت ناشی از کرنش فولاد فوق ریزدانه
مقدمه
فولادهای زنگ نزن آستنیتی اغلب به دلیل خواص خوردگی و جوش پذیری مناسب جهت کاربردهای بسیاری مورد استفاده قرار می گیرند ولی یکی از مشکلات این فولادها استحکام تسلیم پایین آنهاست. از جمله روش های بهبود استحکام، کاهش اندازه دانه است. طبق رابطه مشهور هال - بج کاهش اندازه دانه در یک ماده پلی کریستال اثرات سودمندی در افزایش استحکام ماده دارد. روش های متعددی جهت تولید آزمایشگاهی مواد نانو ساختار رواج یافته اند. اما در این روش ها مقدار انعطاف پذیری به مقدار قابل
قبول نمی رسد و اغلب در مقایسه با مواد دانه درشت کمتر است [۱]. از جمله دلایل پایین بودن انعطاف پذیری در مواد نانوساختار فوق ریز دانه، می توان به ناپایداری پلاستیک اشاره کرد. در دانه های بسیار ریز، ایجاد دانسیته بالایی از نابجایی ها ناممکن است و این امر منجر به کاهش قابل ملاحظه ای درقابلیت کرنش سختی مواد فوق ریز دانه می شود. در سالهای اخیر تولید فولادهای پراستحکام که همزمان دارای انعطاف پذیری بالایی نیز باشند موضوع تحقیقات بسیاری بوده است [۱و۲] روشهای مختلفی از طرف محققین جهت بهبود انعطاف پذیری در مواد نانو ساختار ارائه شده است. از جمله این روش ها استفاده از فرآیندهای ترمومکانیکی است. در سالهای اخیر به منظور تولید ساختارهای فوق ریز دانه در آلیاژهای آستنیتی نیمه پایدار، توجه ویژه ای به روش استحاله مارتنزیتی در اثر کرنش و استحاله بازگشت آن که به اختصار به آن فرآیند SIMRT گفته می شود، معطوف شده است [۳] فولادهای نانوساختار/فوق ریز دانه به دست آمده از فرآیند SIMRT داکتیلیته مناسبی از خود نشان می دهند و کرنش سختی خوبی دارند. این فرآیند بر روی فولادهای آستنیتی نیمه پایدار انجام می شود و در آن طی انجام کار سرد بر روی فولاد نیمه پایدار، ساختار آستنیتی با شبکه کریستالی fcc به مارتنزیت (a) با شبکه کریستالی bcc تبدیل می شود. در اثر ادامه کارسرد ساختار تماماً مارتنزیتی شده و لابههای مارتنزیت به وجود آمده شکسته می شوند. پس از انجام درصد بالایی از کارسرد، آنیل بازگشتی بر روی نمونه ها انجام می شود و سبب استحاله بازگشت مارتنزیت (a) به آستنیت نانو ساختار فوق ریز دانه می گردد.
فرآیند SIMRT بر روی آلیاژهای آستنیتی متعددی مورد بررسی قرار گرفته است. مانند آلیاژهای سری ۲۰۰ [۴]، سری ۳۰۰ [۵] و آلیاژهای سه تایی Fe-Cr-Ni [۶]. با این وجود همچنان افت شدید انعطاف پذیری و سختی یکی از چالش های اصلی در این رابطه است. بر این اساس در این پژوهش سعی شده با مقایسه شرایطی مثل درصد نورد سرد و دما و زمان آنیل، شرایط بهینه فرآیند ترمومکانیکی جهت حصول ساختار فوق ریز دانه در این فولاد تعیین گردید.
روش تحقیق
در ابتدا به منظور انحلال کاربیدها و فاز مضر فریت دلتا عملیات آنیل انحلالی به مدت ۱۵۰ دقیقه در دمای ۱۲۰۰°C انجام گرفت. سپس عملیات ترمومکانیکی شامل نورد سرد و آنیل بر روی نمونه های آماده شده اعمال گردید. در این پژوهش نورد سرد نمونه ها با ضخامت اولیه ۱۲ میلیمتر توسط دستگاه نورد 

دو غلتکی نوع  RM-125D 2/4انجام شد. به منظور بررسی تأثیر درصد نورد سرد، نمونه ها در مقادیر ۵۰٪ و ۹۰٪ تحت نورد سرد قرار گرفتند و نهایتاً در دمای ۷۵۰°C و زمانهای ۱۲۰۰-۶۰ ثانیه، به منظور بازگشت مارتنزیت به آستنیت تحت عملیات آنیل بازگشت قرار گرفتند. میزان مارتنزیت در نمونه های نورد شده و نمونه های آنیل شده بوسیله دستگاه فریتوسکوپ مدل FMP30E-S ساخت شرکت Fisher آلمان اندازه گیری شد. نمونه های آزمون کشش براساس استاندارد ASTM-E8 تهیه شدند و با دستگاه Hounsfield با سرعت نک mm/min ۲ انجام شد. همچنین جهت بررسی ساختار نمونه ها میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ SEM-TKD مورد استفاده قرار گرفت.
تایج و بحث
نمونه های آنیل انحلالی شده به عنوان نمونه های اولیه جهت انجام فرآیند نورد سرد مورد استفاده قرار گرفتند. شکل ۱ منحنی تغییرات میزان تشکیل مارتنزیت ناشی از کرنش را بر حسب درصد کاهش ضخامت، در کرنش اعمالی در دمای محیط و نرخ کرنش ثابت در فولاد زنگ نزن کم نیکل مورد تحقیق نشان می دهد. در ۵۰٪ کاهش ضخامت، فولاد کاملاً ساختار مارتنزیتی داشته و در ضمن حداقل میزان نورد سردی است که می توان ساختار تماماً مارتنزیتی بدست آورد. با ادامه فرآیند تغییر شکل تا ۹۰٪ نورد
سرد، مقدار مارتنزیت تغییر چندانی نداشته و فقط دچار تغییر شکل می شود. اثر دما و زمان آنیل بازگشتی بر روی رفتار بازگشت مارتنزیت ناشی از کرنش در نمونه با ۵۰٪ و ۹۰٪ نورد سرد در شکل ۲ برای آنیل در دمای ۷۵۰°C ارائه شده است. برای درک اثر درصد نورد سرد بر نرخ بازگشت، تحت شرایط ثابت دمای آنیل، دو نمونه با درصد نورد مختلف با یکدیگر مورد مقایسه قرار
گرفتند. در دمای ۷۵۰°C نرخ بازگشت برای هر دو درصد نورد به شدت افزایش پیدا می کند، به طوری که پس از زمان ۴ دقیقه امکان بازگشت تقریباً به طور کامل فراهم می شود. تحت این شرایط در مدت زمان ۴ دقیقه آنیل، در حدود ۹۳٪ بازگشت در نمونه با ۵۰٪ نورد رخ می دهد و طی همین زمان برای نمونه ۹۰٪ نورد؛ ۹۸٪ باز گشت در ساختار رخ می دهد. مطابق با نرخ بازگشت برای ساختار سلول - نابجایی به خصوص در زمانهای اولیه آنیل، در مقایسه با مارتنزیت لایه ای بیشتر است. در مورد ساختار سلول - نابجایی پس از ۵ دقیقه تقریبا تمامی ساختار دچار بازگشت می شود و استحاله بازگشتی کامل می شود. با افزایش زمان آنیل بازگشتی در هر دو نمونه ۵۰٪ و ۱۹۰ نورد سرد از جنس فولاد مورد پژوهش، مارتنزیت به صورت پیوسته به آستنیت تبدیل می شود در حالی که در برخی تحقیقات گذشته با افزایش زمان آنیل، آستنیت بازگشت یافته مجدداً به مارتنزیت تبدیل می شود. این تفاوت را می توان نتیجه رسوب برخی کاربیدها و از جمله کاربید کروم و نیوبیوم در
مرزدانه های فولاد دانست که باعث تخلیه کربن زمینه و در نهایت افزایش دمای ،M فولاد می شود. شکل ۳ میانگین مقادیر سختی نمونه ها با درصدهای مختلف نورد را به عنوان تابعی از زمان آنیل نشان می دهد. همانطور که مشخص است، مقادیر سختی تمام نمونه ها با افزایش زمان آنیل به صورت پیوسته کاهش می یابد. این امر را می توان با کاهش چگالی عیوب کریستالی، کاهش کسر حجمی مارتنزیت در ریز ساختار و همچنین رشد دانه های آستنیت با افزایش دما و زمان آنیل توجیه نمود. همچنین مشاهده
می شود که نرخ کاهش سختی، به خصوص برای زمانهای اولیه آنیل با افزایش دما بالاتر است. زیرا در دماهای بالاتر، مقدار و نرخ بازگشت، کاهش چگالی عیوب و همچنین رشد اندازه دانه ها به شدت بالاست. مشاهده می شود که در بعضی از شرایط سختی نمونه ۵۰٪ نورد سرد شده از سختی نمونه ۹۰٪ نورد سرد شده بیشتر است. این امر می تواند به کسر مارتنزیت بالاتر درون ساختار، آستنیت ناشی از مارتنزیت لایه ای به دلیل نرخ بازگ کمتر و همچنین جلوگیری این مارتنزیت تغییر شکل نیافته از رشد
شدید دانه ها، نسبت داده شود. شکل ۴ منحنی تنش-کرنش مهندسی نمونه آنیل انحلالی شده، نمونه های ۵۰٪ نورد سرد شده و آنیل
شده در دمای ۷۵۰°C به مدت ۴ دقیقه و همچنین ۹۰٪ نورد سرد شده و آنیل شده در دمای ۷۵۰ به مدت 4 دقیقه را نشان می دهد. همانگونه که مشاهده می شود، نمونه آنیل انحلالی شده دارای استحکام تسلیم پایین ۲۵۰ مگاپاسکال و درصد ازدیاد طول بالای ۶۸٪ است. در حالی که نمونه ۹۰٪ نورد سرد شده دارای استحکام تسليم بسیار بالا (۱۱۲۰MPa) و درصد ازدیاد طول بسیار اندک (کمتر از ۱٪) است. آتیل نمونه ٪۹۰ نورد سرد شده در دمای ۷۵۰°C به مدت ۴ دقیقه، استحکام تسليم مناسب MPa ۱۱۲۰ و ازدیاد طول
یکنواخت خوب ۵۰٪ را از خود نشان می دهد. با افزایش زمان آنیل، استحکام تسلیم نمونه ها کاهش اما درصد ازدیاد طول اندکی افزایش می یابد.
شکل ۵ تصاویر SEM-TKD از دانه بندی و اندازه دانه آستنیت را برای نمونه آنیل شده در دمای ۷۵۰°C و مدت زمان ۴ دقیقه، برای دو درصد متفاوت نورد نشان می دهد. همانگونه که از شکل ها نمایان است، دانه های نمونه ۵۰٪ نورد سرد شده کشیده تر و نشان دهنده بازگشت کسر زیادی از مارتترینت لایه ای است. ولی دانه های نمونه ۹۰٪ نورد سرد شده ریزتر و معرف بازگشت از مارتنزیت سلول-نابجایی است. در نهایت می توان نتیجه گرفت حتی با کاهش کار مکانیکی (درصد نورد سرد پایین تر) می توان
تحت شرایط دما و زمان آنیل بازگشتی به شرایط بهینه مکانیکی دست یافت.
 

نتیجه گیری
در این پژوهش فولاد زنگ نزن آستنیتی Fe-13Cr-10Mn-INi پس از فرآیند تولید و آنیل انحلالی تحت نورد سرد و آنیل قرار گرفت. نتایج بدست آمده را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
۱) انجام عملیات نورد سرد در دمای محیط منجر به ایجاد ساختار ۱۰۰٪ مارتنزیتی، با استحکام تسلیم در حدود MPa ۱۳۰۰ برای کاهش ضخامت ۵۰٪ و ۱۱۲۰MPa برای کاهش ضخامت ۹۰٪، شد.
۲) مقادیر سختی تمام نمونه ها با افزایش زمان آنیل، به دلیل رشد دانه های آستنیت و کاهش دانسیته عیوب کریستالی، به صورت پیوسته کاهش یافت.
۳) بهترین شرایط آنیل بازگشتی از نقطه نظر ایجاد ساختار فوق ریزدانه و بهبود خواص مکانیکی، برای نمونه های ۵۰٪ و ۹۰٪ نورد سرد شده، در دمای ۷۵۰°C و مدت زمان ۴ دقیقه بدست آمد. سختی، استحکام تسلیم و درصد ازدیاد طول نمونه ۹۰٪ نورد شده به ترتیب ۴۳۰۷، ۱۲۴۰MPa و ۵۰٪ و در شده به ترتیب ۴۳۰۷، ۱۱۰۰MPa و ۲۸٪ بدست آمد.
 

                    
 
1] Y.M. Wang, E. MA, "Three strategies to achieve uniform tensile deformation in a nanostructured metal", Acta Materialia,52,2004,1699-1709
[2] E. Ma, "Eight routes to improve the tensile ductility of bulk nanostructured metals and alloys", JOM,2006,49-53
[3] Y.K. Lee, J.E. Jin, Y.Q. Ma, "Transformation-induced extraordinary ductility in an ultrafine-grained alloy with nanosized precipitates", Scripta Materialia,5,2007 ,707-710
[4] S.S.M. Tavares, J.M. Pardal, M.J. Gomes da Silva, "Deformation induced martensitic transformation in a 201 modified austenitic stainless steel", Materials Characterization ,60,2009,907-911

[5] S. Rajasekhara, L.P. Karjalainen, A. Kyrolainen, P.J. Ferreira, "Microstructure evolution in nano/submicron grained AISI 301LN stainless steel", Materials Science and Engineering  A,527,2010,1986-1996
[6] K. Tomimura, S. Takaki, Y. Tokunaga, "Reversion mechanism from deformation International, 31, 1991 1431-1437 induced martensite to austenite in metastable austenitic stainless steels", ISIJ
 

ریخته گری فلزات

راهنمای کامل فولاد ضد زنگ

نمرات فولاد ضد زنگ، ترکیب، ساختار مولکولی، تولید و خواص

فولاد ضد زنگ نام رایج گروه بزرگی از آلیاژهای آهنی است که در برابر زنگ زدگی مقاوم هستند. برخلاف سایر آلیاژهای آهن، فولاد ضد زنگ دارای یک لایه غیرفعال پایدار است که از آن در برابر هوا و رطوبت محافظت می کند. این مقاومت در برابر زنگ زدگی آن را برای بسیاری از کاربردها از جمله در فضای باز، آبی، خدمات غذایی و استفاده در دمای بالا انتخاب خوبی می کند.

فولاد ضد زنگ چگونه ساخته می شود؟

فولاد ضد زنگ را می توان ریخته گری یا فرفورژه کرد. تفاوت اصلی در نحوه تبدیل آن به محصول نهایی است. فولاد ضد زنگ ریخته گری با ریختن فلز مایع در یک ظرف قالب گیری با شکل خاص ساخته می شود. فولاد ضد زنگ فرفورژه از یک کارخانه فولاد شروع می شود، جایی که کاستورهای مداوم ضد زنگ را به شمش، شکوفه، بیلت یا تخته تبدیل می کنند. سپس این مواد خام تولیدی باید با کار بیشتر شکل بگیرند. آنها با استفاده از تکنیک های نورد یا چکش دوباره گرم می شوند و دوباره کار می شوند.

محصولات فولادی ضد زنگ فرفورژه نسبت به محصولات فولادی ضد زنگ ریخته گری رایج تر هستند.

اشیاء فولادی ضد زنگ ریخته گری معمولاً یا در ریخته گری یا با نظارت ریخته گری ساخته و تکمیل می شوند. اگر آنها جزء کوچکی از یک محصول بزرگتر باشند، ریخته گری ممکن است برای مونتاژ به کارخانه های دیگر برود. فولاد ضد زنگ فرفورژه از یک کارخانه فولاد شروع می شود اما در کارخانه دیگری به محصول نهایی تبدیل می شود.

مانند تمام فولادها، فولاد ضد زنگ با مخلوطی از آهن و کربن شروع می شود. چیزی که این خانواده از آلیاژها را متمایز می کند این است که ضد زنگ دارای حداقل 10.5٪ کروم است. این عنصر به فولاد ضد زنگ مقاومت مشخص خود را در برابر اکسیداسیون می دهد. هنگامی که فولاد ضد زنگ در معرض اتمسفر قرار می گیرد، کروم با اکسیژن ترکیب می شود تا یک لایه نازک و پایدار غیرفعال سازی اکسید کروم (III) (Cr 2 O 3 ) را تشکیل دهد. لایه غیرفعال از فولاد داخلی در برابر اکسید شدن محافظت می کند و در صورت خراشیدگی به سرعت اصلاح می شود.

این لایه غیرفعال با آبکاری متفاوت است. برخی از فلزات برای محافظت از سطح با روی، کروم یا نیکل اندود می شوند. در این موارد، هنگامی که یک خراش به آبکاری نفوذ می کند، مزایای پوشش از بین می رود. کروم داخل فولاد ضد زنگ بیشتر از این سطح محافظت می کند. هر زمان که در معرض هوا قرار می گیرد فیلم منفعل خود را ایجاد می کند. بنابراین، حتی اگر ضد زنگ عمیقاً خراشیده شود، لایه غیرفعال سازی خود ترمیم می شود.

انواع فولاد ضد زنگ

چندین "خانواده" از فولاد ضد زنگ وجود دارد . هر یک از این خانواده ها نسبت های متفاوتی از آهن، کروم و کربن دارند. برخی از آنها دارای عناصر دیگری مانند نیکل، مولیبدن، منگنز یا مس هستند. خواص این فولادها بر اساس محتوا متفاوت است و این باعث می شود که این فولادها به گروهی از آلیاژهای همه کاره تبدیل شوند.

نمرات فولاد ضد زنگ

نمرات اشاره ای به خانواده فولاد ضد زنگ خاص می دهد. رایج ترین نمرات عبارتند از:

ضد زنگ فریتی: 430، 444، 409

ضد زنگ آستنیتی: 304، 302، 303، 310، 316، 317، 321، 347

ضد زنگ مارتنزیتی: 420، 431، 440، 416

ضد زنگ دوبلکس: 2304، 2205

گاهی اوقات، مهندسان بین آلیاژهای یک خانواده انتخاب می کنند، مانند دو گرید تجاری محبوب فولاد زنگ نزن آستنیتی، 304 در مقابل 316 . با این حال، همیشه اینطور نیست. سیستم های اگزوز خودرو اغلب بین 304 و 409 را انتخاب می کنند . کوره های باربیکیو ممکن است از 304 یا 430 ساخته شده باشند.

آیا فولاد ضد زنگ مغناطیسی است؟

تعیین اینکه آیا یک فلز از جنس فولاد ضد زنگ است یا نه از طریق آزمایش آهنربای ساده قطعی نیست. خواص مغناطیسی فولاد ضد زنگ بر اساس درجه و ترکیب خاص متفاوت است. در حالی که گریدهای فولاد زنگ نزن آستنیتی (مانند موارد موجود در سری 3xx) به دلیل ریزساختار منحصر به فرد خود غیر مغناطیسی هستند، گریدهای ضد زنگ مارتنزیتی، فریتی مانند 430 و فولادهای دوبلکس که ترکیبی از خواص آستنیتی و فریتی هستند، تمایل دارند خواص مغناطیسی متفاوتی از خود نشان دهند. درجه.

خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ معمولاً به این دلیل انتخاب می شود که در برابر خوردگی مقاوم است - اما به دلیل فولاد بودن نیز انتخاب می شود. ویژگی هایی مانند استحکام، تسلیم، چقرمگی، سختی، پاسخ به سخت شدن کار، جوش پذیری و تحمل حرارت، فولاد را به فلزی فوق العاده مفید در مهندسی، ساخت و ساز و ساخت تبدیل می کند، به ویژه با توجه به هزینه آن. یک مهندس قبل از تصمیم گیری در مورد درجه، بار کاری و شرایط جوی فولاد ضد زنگ را در نظر می گیرد.

خواص کششی

خواص کششی فلزات با کشیدن اندازه گیری می شود. یک میله کششی نماینده تحت نیروی کششی قرار می گیرد که به عنوان بار کششی نیز شناخته می شود. در صورت شکست، مقاومت کششی، استحکام تسلیم، ازدیاد طول و کاهش سطح اندازه گیری می شود.

سختی

سختی توانایی فولاد برای مقاومت در برابر فرورفتگی و سایش است. دو تست سختی رایج برینل و راکول هستند . در آزمایش برینل، یک توپ کوچک فولادی سخت شده با فشار استاندارد وارد فولاد می شود و قطر قالب حاصل اندازه گیری می شود. تست راکول عمق فرورفتگی را اندازه گیری می کند. سختی را می توان در برخی از فلزات با کار سرد افزایش داد که به عنوان سخت کاری نیز شناخته می شود. در برخی از فلزات، سختی را می توان از طریق عملیات حرارتی افزایش داد.

چقرمگی ظرفیت فولاد برای تسلیم پلاستیک تحت تنش بسیار موضعی است. فولاد سخت در برابر ترک خوردگی مقاوم است و چقرمگی را به کیفیت بسیار مطلوبی تبدیل می کند که در کاربردهای مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. سطح چقرمگی با استفاده از آزمون دینامیکی تعیین می شود. یک میله نمونه بریده شده است تا تنش را محلی کند، سپس با یک آونگ در حال چرخش برخورد می کند. انرژی جذب شده در شکستن میله نمونه با مقدار انرژی از دست رفته آونگ اندازه گیری می شود. فلزات سخت انرژی بیشتری جذب می کنند، در حالی که فلزات شکننده کمتر جذب می کنند.

فریتیک

فولادهای ضد زنگ فریتی حاوی آهن، کربن و 10.5 تا 18 درصد کروم هستند. آنها ممکن است حاوی عناصر آلیاژی دیگری مانند مولیبدن یا  آلومینیوم باشند ، اما معمولاً در مقادیر بسیار کم. آنها ساختار کریستالی مکعبی مرکزی (BCC) دارند - مانند آهن خالص در دمای محیط.

فولادهای زنگ نزن فریتی به دلیل ساختار کریستالی، مغناطیسی هستند. محتوای کربن نسبتا کم آنها استحکام پایینی را ایجاد می کند. از دیگر نقاط ضعف نوع فریتی می توان به جوش پذیری ضعیف و کاهش مقاومت در برابر خوردگی اشاره کرد. با این حال، آنها برای کاربردهای مهندسی به دلیل چقرمگی برترشان مطلوب هستند. فولادهای ضد زنگ فریتی اغلب برای لوله های اگزوز وسایل نقلیه، خطوط سوخت و تزئینات معماری استفاده می شوند

فولادهای ضد زنگ فریتی به دلیل چقرمگی برتر برای کاربردهای مهندسی مطلوب هستند. همچنین معمولاً برای لوله‌های اگزوز وسایل نقلیه، خطوط سوخت و تزئینات معماری استفاده می‌شوند.

آستنیتی

فولادهای زنگ نزن آستنیتی دارای ساختار کریستالی مکعبی (FCC) هستند و از آهن، کربن، کروم و حداقل 8 درصد نیکل تشکیل شده‌اند. به دلیل محتوای کروم و نیکل بالا،  مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند  و مغناطیسی نیستند. مانند فولادهای زنگ نزن فریتی، فولادهای زنگ نزن آستنیتی را نمی توان با عملیات حرارتی سخت کرد. با این حال، آنها را می توان با کار سرد سخت کرد. میزان بالای نیکل در فولادهای زنگ نزن آستنیتی باعث می شود که در کاربردهای با دمای پایین به خوبی عمل کنند.

دو فولاد ضد زنگ متداول - 304 و 316 - هر دو درجه آستنیتی هستند. محرک اصلی محبوبیت فولادهای زنگ نزن آستنیتی، سهولت شکل‌دهی و جوش‌کاری آنها است که آنها را برای تولید با راندمان بالا ایده‌آل می‌کند. گروه‌های فرعی زیادی از فولادهای زنگ نزن آستنیتی با تغییرات زیادی در محتوای کربن وجود دارد. خواص بیشتر با افزودن عناصر آلیاژی مانند مولیبدن، تیتانیوم و مس تنظیم می شود. فولادهای زنگ نزن آستنیتی اغلب برای تولید سینک آشپزخانه، قاب پنجره، تجهیزات پردازش مواد غذایی و مخازن شیمیایی استفاده می شود. آنها همچنین معمولاً برای اثاثیه سایت در فضای باز مانند نیمکت ها،  ستون های فولادی ضد زنگ  و  قفسه های دوچرخه استفاده می شوند

فولادهای زنگ نزن آستنیتی به دلیل ساخت و جوش آسان محبوب هستند. آنها را می توان در لوازم آشپزخانه، مخازن مواد شیمیایی و اثاثیه فضای باز مانند بولاردهای فولادی ضد زنگ یافت

فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی دارای ساختار چهارضلعی (BCT) بدنه محور هستند. آنها حاوی 12-18٪ کروم هستند و محتوای کربن بالاتری (0.1-1.2٪) نسبت به فولادهای زنگ نزن آستنیتی یا فریتی دارند. مانند ساختار BCC فریتی، BCT نیز مغناطیسی است. فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی در شرایطی که استحکام فولاد مهمتر از جوش پذیری یا مقاومت در برابر خوردگی آن است بسیار مفید هستند. وجه تمایز اصلی این است که فولاد ضد زنگ مارتنزیتی به دلیل محتوای کربن بالا می تواند با عملیات حرارتی سخت شود. این باعث می شود آنها برای تعدادی از کاربردها از جمله قطعات هوافضا، کارد و چنگال و تیغه ها مفید باشند

فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی برای کاربردهایی که استحکام مهمتر از جوشکاری است، بهترین هستند. آنها به دلیل عملیات حرارتی بسیار قوی هستند و برای قطعات هوافضا، کارد و چنگال و تیغه استفاده می شوند.

دوبلکس

فولادهای ضد زنگ دوبلکس جدیدترین نوع فولاد ضد زنگ هستند. آنها حاوی کروم (19-32٪) و مولیبدن (تا 5٪) نسبت به فولادهای زنگ نزن آستنیتی هستند، اما به طور قابل توجهی نیکل کمتری دارند. فولادهای ضد زنگ دوبلکس گاهی اوقات به عنوان آستنیتی-فریتی شناخته می شوند زیرا دارای ساختار کریستالی فریتی و آستنیتی هستند. ترکیب تقریباً نیمه و نیمه فازهای آستنیتی و فریتی در فولادهای ضد زنگ دوبلکس مزایای منحصر به فردی به آن می دهد. آنها نسبت به گریدهای آستنیتی در برابر ترک خوردگی تنشی مقاوم‌تر، از گریدهای فریتی سخت‌تر و تقریباً دو برابر قوی‌تر از شکل خالص هر کدام هستند. مزیت کلیدی فولادهای زنگ نزن دوبلکس مقاومت در برابر خوردگی برابر یا بیشتر از درجه آستنیتی در مورد قرار گرفتن در معرض کلرید است.

فولادهای ضد زنگ دوبلکس نیز بسیار مقرون به صرفه هستند. استحکام و مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ دوبلکس با محتوای آلیاژ کمتری نسبت به درجه های آستنیتی معادل به دست می آید. فولادهای ضد زنگ دوبلکس به طور منظم برای تولید قطعات برای کاربردهای در معرض کلرید در صنعت نمک‌زدایی و پتروشیمی استفاده می‌شوند. آنها همچنین در صنایع ساختمانی و ساختمانی برای پل ها، مخازن تحت فشار و میلگردها استفاده می شوند.

فولادهای ضد زنگ دوبلکس برای تولید قطعات برای محیط های در معرض کلرید استفاده می شود. به طور گسترده در صنعت نمک زدایی و پتروشیمی برای کاربردهایی مانند مخازن تحت فشار که گاز طبیعی را ذخیره می کنند استفاده می شود.

سخت شدن بارش

فولادهای زنگ نزن سخت شدن بارندگی می توانند طیف وسیعی از ساختارهای کریستالی داشته باشند، با این حال، همه آنها حاوی کروم و نیکل هستند. ویژگی های مشترک آنها مقاومت در برابر خوردگی، سهولت ساخت و استحکام کششی بسیار بالا با عملیات حرارتی در دمای پایین است.

آلیاژهای سخت‌کننده رسوب آستنیتی عمدتاً با سوپرآلیاژهای با استحکام بالاتر جایگزین شده‌اند. با این حال، فولادهای زنگ نزن سخت‌کننده بارش نیمه آستنیتی همچنان در کاربردهای هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرند و حتی در اشکال جدید نیز اعمال می‌شوند. فولادهای زنگ نزن سخت‌کننده رسوب مارتنزیتی قوی‌تر از گریدهای مارتنزیتی معمولی هستند و اغلب برای تولید میله‌ها، میله‌ها و سیم‌ها استفاده می‌شوند.

فولادهای زنگ نزن سخت‌کننده بارندگی قوی‌تر از گریدهای مارتنزیتی معمولی هستند و اغلب برای تولید میله‌ها، میله‌ها و سیم‌ها استفاده می‌شوند.

نگاه فنی: ریزساختار مولکولی فولاد ضد زنگ

هنگامی که فلزات از حالت مذاب منجمد می شوند، متبلور می شوند و دانه ها را تشکیل می دهند. این ساختار کریستالی بسیاری از خواص مکانیکی فلز را تعیین می کند. عوامل زیادی بر این ریزساختار تأثیر می گذارند .

انواع اتم ها در یک آلیاژ به دلیل مولکول های تشکیل شده توسط آن انواع اتمی، ساختار را تغییر می دهند. درصد هر ماده نیز تعیین می کند که اتم ها چه ترتیبی می دهند.

دما تأثیر عمیقی بر شکل شبکه کریستالی فلز دارد. ساختارهای مختلف در دماهای خاص شروع به شکل گیری می کنند. آلیاژها جداول فازی دارند که نشان می دهد چه نوع دانه هایی در دماهای مختلف و با درصدهای مختلف عناصر مهم رایج هستند.

نمودار فاز آهن-کربن ما نحوه تأثیر دما و کربن بر تشکیل دانه ها در فولاد را نشان می دهد. این سه مرحله از تشکیل آهن را نشان می دهد:

فریت یا آهن آلفا (α) دانه استانداردی است که در دمای کمتر از 912 درجه سانتیگراد تشکیل می شود.

آستنیت، یا آهن گاما، (γ)، دارای کریستال‌های دانه‌ای متراکم‌تر است و بین ۹۱۲ تا ۱۳۹۴ درجه سانتی‌گراد ظاهر می‌شود.

آهن دلتا (δ) در گرمای بالاتر از 1395 درجه سانتیگراد، قبل از اینکه آهن در دمای 1538 درجه سانتیگراد به مایع تبدیل شود، تشکیل می شود. فاز آهن دلتا بیشتر شبیه آهن α یا فریت است.

افزودن کربن بر نحوه متبلور شدن، تثبیت و برهم کنش دانه های اساسی فولاد با یکدیگر تأثیر می گذارد. دما بر نحوه جذب کربن تأثیر می گذارد. فاز آستنیت با حرارت بالا از کربن اشباع شده و مولکول‌های متراکم فلزی دارد. در دماهای دیگر، تمام کربن جذب نمی شود. ساختارهای مولکولی دیگری ایجاد می کند. برای مثال، معمول است که آلیاژ آهن-کربن حاوی مولکول های سمنتیت Fe 3 C باشد. سمنتیت در شکل خالص به عنوان سرامیک طبقه بندی می شود: سخت و شکننده است و این ویژگی ها را به فلز نهایی می دهد. گرافیت همچنین می تواند در سطح مولکولی تشکیل شود. شکل این گرافیت می تواند بر نحوه رفتار فلز در هنگام ضربه تاثیر بگذارد. گره‌های گرافیتی گرد می‌توانند در هنگام ضربه از کنار یکدیگر بلغزند، تغییر شکل می‌دهند اما نمی‌شکنند. در مقایسه، یک فلز با مقدار زیادی گرافیت پوسته پوسته می تواند در امتداد مرزهای پوسته پوسته در هنگام ضربه برش بخورد. سرعت خنک شدن یک فلز و اینکه آیا آن را حرارت داده یا کار می کند نیز بر اندازه و شکل دانه تأثیر می گذارد.

فولادهای آستنیتی آنهایی هستند که دارای شبکه آستنیتی با آهن γ هستند. در نمودار فاز آهن-کربن، این شبکه معمولاً در دماهای بالا یافت می شود. با این حال، افزودن نیکل و/یا منگنز به آستنیت اجازه می دهد تا زمانی که فولاد سرد می شود باقی بماند. ریزساختار آستنیت به عنوان "مکعب چهره محور" شناخته می شود. مولکول های مکعبی در مرکز صورت، خواص خاصی به فلز می دهند.

ریزساختارهای مکعبی بدن محور در مقابل چهره محور

فلز کریستالی است که از یک شبکه مولکولی ساخته شده است. هر سلول یک شبکه از اتم تشکیل شده است. تعداد اتم ها در هر سلول شبکه و نحوه اتصال آنها با یکدیگر، نحوه رفتار این شبکه تحت فشار را تغییر می دهد. شبکه های اصلی اولیه، بدن محور و صورت محور هستند.

فولاد، بدون نیکل یا منگنز، ساختار مکعبی (FCC) ثابتی بین 1674 تا 2541 درجه فارنهایت به دست می آورد. در این دماها، کربن موجود در فولاد در هر سلول نفوذ می کند.

با این حال، این فولاد که به صورت منظم (خنک نشده) خنک می شود، تبدیل به فریتی و مکعب محور بدن (BCC) می شود. ساختار FCC را حفظ نخواهد کرد.

شبکه های BCC نسبت به سازه های FCC با متراکم تر نسبت به برخی از انواع کرنش های مکانیکی آسیب پذیرتر هستند. آنها در هر سلولی که شبکه را کنار هم نگه می دارند تعداد اتم های یکسانی ندارند. حفظ ساختار FCC حتی در دمای اتاق به حفظ استحکام اضافی آن کمک می کند. این معمولاً با افزودن عناصر اضافی به آلیاژ انجام می شود.

ریزساختارهای فولادهای فریتی، آستنیتی، مارتنزیتی و دوبلکس

فولاد فریتی یک فولاد BCC رایج است. در دماهای برودتی شکننده می شود، در دماهای بالا به سرعت قدرت خود را از دست می دهد و مغناطیسی است. این ویژگی ها به دلیل شکل مکعبی بدن محور (BCC) است.

در داخل هر سلول BCC که به طور "سست" بسته شده است، همه الکترون ها قادر به یافتن و جفت شدن الکترون های اسپین مخالف نیستند. این الکترون های غیر متصل هستند که مغناطیس فولاد فریتی را ایجاد می کنند. تنها با دو اتم که به هر سلول استحکام می بخشد، فولاد فریتی نیز راحت تر شکسته می شود، به خصوص در محیط های گرم یا سرد.

فولاد آستنیتی به دلیل افزودن نیکل در آلیاژ در دمای اتاق FCC است. فولاد آستنیتی انعطاف پذیرتر از FCC است، حتی در دماهای برودتی. قدرت حرارتی بیشتری دارد. همچنین مغناطیسی نیست. این ویژگی ها به دلیل شکل چهره محور (FCC) آن است.

همه شبکه‌ها دارای «سیستم‌های لغزش» یا خطوط برشی هستند که در آن‌ها شبکه می‌تواند در هنگام ضربه زدن بدون اینکه سلول‌ها از هم جدا شوند، بلغزد. شبکه های مکعبی دارای تقارن زیادی هستند و بنابراین سطوح لغزش بیشتری دارند. شاید برخلاف شهود، کریستال FCC با متراکم تر، خطوط برشی بیشتری نسبت به کریستال های BCC با بسته بندی شل دارد. کریستال های متراکم به راحتی از کنار یکدیگر می لغزند. هر سلول وزن و قدرت اتمی بیشتری دارد و راحت تر در کنار هم قرار می گیرد.

تغییر شکل پلاستیک در سطح میکرو از شکل پذیری مواد در سطح ماکرو پشتیبانی می کند. به همین دلیل است که طیف وسیع تری از انعطاف پذیری در ساختارهای مکعبی رو به مرکز وجود دارد. سازه‌های فریتی به‌ویژه در محیط‌های چالش‌برانگیز به احتمال زیاد در اثر ضربه شکسته می‌شوند یا در هنگام کشیده شدن شکسته می‌شوند.

فولادهای زنگ نزن آستنیتی تنها انواع ضد زنگی هستند که در کاربردهای برودتی شکننده نمی شوند و به راحتی شکسته می شوند. فولاد آستنیتی بیشتر چقرمگی و کشیدگی خود را حتی زیر 292- درجه فارنهایت حفظ می کند. شکنندگی در دمای پایین مشخصه فولادهای فریتی و دوبلکس است. پس از یک درجه حرارت انتقال، احتمالاً تحت استرس متلاشی می شوند.

فولادهای مارتنزیتی نوع دیگری از فولاد با دانه بندی بسیار متفاوت در سطح هستند. این فولادها ریزساختار مکعبی ساده ای ندارند. مارتنزیت با کوئنچ تشکیل می شود: خنک شدن سریع سطح. شوک محیطی باعث می شود که شبکه در هنگام یخ زدن بالا بیاید. ریزساختارهای مارتنزیتی تحت فشار، به شکل چهار ضلعی در مرکز بدن هستند و به طور یکنواخت در یک راستا قرار نمی گیرند. این اجازه می دهد تا سطوح مارتنزیتی سخت تر شوند، اما حتی در دمای اتاق نیز شکننده تر هستند.

فولادهای دوبلکس افزودنی نسبتاً جدیدی به انواع فولادهای زنگ نزن هستند. این فولادها دارای ترکیبی از ریزساختارها هستند. لایه های بهم پیوسته فریت و آستنیت خواص ماده نهایی هر دو را می دهند. درصد کمتر نیکل و/یا منگنز مورد نیاز برای زنگ نزن دوبلکس هزینه را در مقایسه با ضد زنگ آستنیتی کاهش می دهد.

مراقبت و نگهداری از فولاد ضد زنگ

اگرچه فولاد ضد زنگ در برابر زنگ زدگی مقاوم است ، اما غیر قابل نفوذ نیست. مقاومت در برابر خوردگی آن بر اساس لایه غیرفعال آن است که می تواند از نظر شیمیایی مختل شود. نمک ها، اسیدها، خراش هایی که رطوبت را در خود نگه می دارند و رسوبات آهن می توانند باعث آسیب پذیر شدن فولاد ضد زنگ در برابر زنگ زدگی شوند.

هنگام نصب ضد زنگ باید دقت شود: ابزارهای فولادی می توانند با باقی گذاشتن رسوبات آهنی که سطح را آسیب پذیر می کنند، شیمی سطح فولاد را تغییر دهند. هر مکانی که با فولاد در تماس است باید تمیز شود. از خراش های عمیقی که می توانند رطوبت را در خود نگه دارند باید اجتناب کرد.

تعمیر و نگهداری سطوح ضد زنگ دشوار نیست، اما اگر فولاد در معرض ضربه، خراش، نمک، آهن یا سایر مواد شیمیایی قرار دارد، باید به طور منظم انجام شود. مبلمان فضای باز باید دو بار در سال مراقبت شود.

روش تمیز کردن فولاد ضد زنگ به نوع موضوع در دست بستگی دارد. استراتژی های مختلفی برای انواع مختلف علائم ضروری است. پست تمیز کردن عمیق ما مراحل تغییر رنگ، زنگ زدگی، گریس، اثر انگشت، سیمان یا سنگ آهک را شرح می دهد. مقابله سریع با خوردگی خوب است. WD-40 یا روان‌کننده‌های دیگری که زود تشخیص داده می‌شوند، تنها چیزی است که برای از بین بردن زنگ زدگی لازم است.

با نگهداری و مراقبت مناسب، ویژگی‌های فولاد ضد زنگ که آن را بسیار جذاب می‌کند - چقرمگی فولاد با مقاومت در برابر خوردگی و درخشش کروم - می‌تواند برای سال‌ها یک دارایی بدون استرس باشد.