فولادها دسته‌ای بزرگ از آلیاژهای فلزی به حساب می‌آیند که شامل گریدها و طبقه بندی‌های مختلفی هستند. طبقه بندی فولادها با توجه به موارد مختلفی مانند خواص و ویژگی‌ها، مقاومت در برابر شرایط محیطی، ترکیب شیمیایی و… صورت می‌گیرد.

دسته‌ای از انواع فولاد با نام استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ کاربرد بسیار زیادی در صنعت دارند و ویژگی اصلی آن‌ها مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی است. در این مطلب قصد داریم راجع به طبقه بندی فولادها صحبت کنیم و در انتها مقایسه کوتاهی بین استنلس استیل یا به اصطلاح استیل و فولاد داشته باشیم.

فولاد چیست؟

به طور کلی فولاد به آلیاژهای پایه آهن گفته می‌شود که در ترکیب شیمیایی آن مقادیری کربن وجود داشته باشد. انواع فولاد با تغییر میزان کربن و سایر عناصر آلیاژی تولید می‌شوند. عناصر آلیاژی دیگری که ممکن است به فولاد اضافه شوند شامل نیکل، کروم، منگنز، سیلیس، مولیبدن و… هستند.

باید توجه داشت در این دسته بندی‌ها شاید بتوان آلیاژی را در دو دسته جای داد. اما باید دید که در استانداردها، هر فولاد را در کدام دسته قرار می‌دهند. برای مثال فولاد پر آلیاژ می‌تواند خود زیر مجموعه فولاد آلیاژی باشد. در ادامه طبقه بندی فولادها بر اساس معیارهای مختلف را بررسی می‌کنیم:

طبقه بندی بر اساس ترکیب شیمیایی

این نوع طبقه بندی فولادها رایج‌ترین نوع طبقه بندی است. انواع فولاد طبق این نوع دسته بندی به صورت زیر هستند:

• فولاد کربنی: فولادهای کربنی ترکیب آهن و کربن هستند و مقدار عناصر آلیاژی موجود در آن‌ها بسیار اندک است. میزان این عناصر آلیاژی در استاندارد ASTM A941 معرفی شده‌اند.
• فولاد آلیاژی: نوعی از فولادها هستند (به غیر از فولاد ضد زنگ) که در آن یک یا چند عنصر آلیاژی به میزان قابل توجه وجود داشته باشند. این مقادیر نیز در استاندارد ASTM A941 (ارجاع به متن اصطلاحات رایج و مرتبط با فولاد و فولاد ضد زنگ طبق (ASTM A941) ارائه شده‌اند.
• فولاد کم آلیاژ: فولادهایی هستند که میزان عناصر آلیاژی آن‌ها کمتر از 5% وزنی باشد. در استاندارد ASTM A941 برای این دسته نیز ذکر شده است.
• فولاد پر آلیاژ: این نوع از انواع فولاد بیشتر از 5% وزنی از عناصر آلیاژی مختلف را در ساختار خود دارند.

طبقه بندی بر اساس کاربرد

یکی دیگر از معیارهای طبقه بندی فولادها، کاربرد آن‌هاست. این دسته بندی به صورت زیر است:

• فولاد ساختمانی: فولادهایی هستند که اغلب برای کاربردهای سازه‌ای و ساختمان سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. گریدهایی مانند ST37 و یا ST35 از جمله فولادهای ساختمانی هستند. ورق‌های استیل دکوراتیو در کاربردهای ساختمانی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند اما نمی‌توان آن‌ها را در دسته فولادهای ساختمانی طبقه بندی کرد. با مطالعه راهنمای انتخاب و خرید ورق استیل دکوراتیو و صنعتی می‌توان تفاوت این دو گروه را به خوبی دریافت.
• فولاد ابزار: یکی از انواع فولاد، فولاد ابزار است که برای ساخت قالب‌ها، سنبه‌ها، تیغچه‌های برش، ابزارهای مکانیکی و… مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فولادها سختی بالایی دارند و برخی از آن‌ها با فرآیند نیتراسیون مقاومت به سایش‌شان بهبود می‌یابد. گرید 1.2344 یا H13 از جمله فولادهای ابزار هستند.
• فولاد ضد زنگ: یکی از پرکاربردترین انواع فولاد، فولادهای ضد زنگ یا استنلس استیل هستند که مقاومت به خوردگی بالایی دارند. گریدهای استنلس استیل، حداقل 10.5% وزنی کروم در ترکیب شیمیایی خود دارند که سبب مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی می‌شود. علاوه بر این، محتوای کربن در این آلیاژها نباید از 1.2% وزنی تجاوز کند. آلیاژهایی مثل استیل 304 و 430 ازجمله آلیاژهای پرکاربرد این دسته هستند.

طبقه بندی بر اساس ریزساختار

یکی دیگر از دسته‌ بندی‌های انواع فولاد، بر اساس ریزساختار یا ساختار میکروسکوپی آن‌ها صورت می‌گیرد. آلیاژهای فولاد در این نوع دسته‌بندی، مطابق زیر تعریف می‌شوند:

• فولاد فریتی: فولادهایی هستند که ساختار زمینه آن‌ها از فریت تشکیل شده‌است. این ساختار می‌تواند در گریدهایی با مقایر کم کربن و یا مقادیر بالای کروم تشکیل شود. برخی از گریدهای استنلس استیل مانند استیل 430 نیز به دلیل مقادیر زیاد کروم و مقادیر کم کربن ریزساختار فریتی دارد.
• فولاد آستنیتی: انواع فولادهای آستنیتی، اغلب آلیاژهای استنلس استیل هستند. از آنجا که وجود نیکل و منگنز می‌تواند به پایداری فاز آستنیت کمک کند، گریدهایی مانند استنلس استیل 304 و 316 ریزساختاری آستنیتی دارند. در استاندارد ASTM A941 این دسته تعریف شده است.
• فولاد مارتنزتی: گریدهایی از فولاد هستند که عموما دارای مقادیر بیشتری از کربن هستند. فاز مارتنزیت در این آلیاژها اغلب با انجام عملیات حرارتی ایجاد می‌شود. گرید استنلس استیل 420 دارای ریزساختار مارتنزیتی است.
• فولاد داپلکس: گریدهای داپلکس اغلب زیرمجموعه‌ای از گریدهای استنلس هستند. این آلیاژها دارای دو فاز آستنیت و فریت در کنار یکدیگر هستند که سبب می‌شود خواص خوردگی فاز آستنیت و چقرمگی فاز فریت در این آلیاژها ایجاد شود.

انواع فولاد به این طبقه بندی‌ها ختم نمی‌شود و فولادها به دسته‌های دیگر نیز طبقه بندی می‌شوند. برای مثال فولادها گرمکار، سردکار، فولادها عملیات حرارتی‌پذیر، فولادهای نورد گرم، نورد سرد، فولاد مقاوم در برابر حرارت، فولاد ولو و… از جمله طبقه‌بندی فولادها هستند. به این دسته بندی‌ها در استاندارد ASTM A941 اشاره شده است.

تفاوت فولاد و استنلس استیل چیست؟

حالا که با انواع فولاد آشنا شدیم، بهتر است نگاهی به تفاوت آن‌ها با گریدهای استنلس استیل بیاندازیم. اول از همه بهتر است بدانیم که برخی از گریدهای استیل در طبقه‌های دیگری نیز دسته بندی می‌شوند. و از همه مهم‌تر اینکه استنلس استیل زیر مجموعه‌ای از آلیاژهای فولادی است و به سبب میزان کروم و کربن از سایر آن‌ها متمایز شده‌است.

مصارف فولاد ضد زنگ در صنعت

به صورت کلی می‌توان تفاوت‌های استنلس استیل و فولادها را به صورت زیر توضیح داد:

• ترکیب شیمیایی: همانطور که پیش‌تر گفتیم، گریدهای استنلس استیل شامل حداقل 10.5% وزنی کروم و حداکثر 1.2% وزنی کربن هستند. در صورتی که برای انواع فولاد، تنها پارامتر تعریف شده، میزان کربن است که باید کمتر از 2% وزنی باشد.
• کاربرد: بیشترین کاربرد انواع فولاد در صنعت ساخت و ساز مشاهده می‌شود به طوری که حدود 52% درصد فولاد در این صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حالی که نزدیک به 40% تولیدات استنلس استیل در صنایع فرآوری به کار گرفته می‌شوند. علاوه بر این استنلس استیل در کاربری‌های دکوراتیو نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد و سهم بالایی از مصرف آن در این بخش است. در نظر داشتن راهنمای انتخاب و خرید ورق استیل دکوراتیو و صنعتی می‌تواند در خرید درست و مطمئن این محصولات حائز اهمیت باشد.
• قیمت: آلیاژهای استنلس استیل اغلب به دلیل محتوای کم کربن نیازمند فرآیندهای تولید پیچیده‌تری نسبت به فولادها هستند. علاوه بر این محتوای بالای عناصر آلیاژی در استنلس استیل سبب می‌شود تا قیمت این آلیاژها بیشتر از فولادها باشد.
• خواص فیزیکی و مکانیکی: شاید بتوان گفت مهم‌ترین تفاوت استیل و فولاد در خواص آن‌ها مشاهده می‌شود. گریدهای استنلس استیل مقاومت بسیار خوبی در محیط‌های خورنده شیمیایی دارند. در صورتی که فولادها برای استفاده در محیط‌های شیمیایی مناسب نیستند و دچار خوردگی می‌شوند.

مصارف فولاد در صنعت

سخن آخر

طبقه بندی فولادها با توجه به ترکیب شیمیایی، کاربرد، خواص، فرآیند تولید و… صورت می‌گیرد. این دسته بندی‌ها این امکان را می‌دهد تا مهندسین در هر صنعت با توجه به خواص مورد نیاز آلیاژ مناسب را انتخاب کنند. دسته‌ای از آلیاژها با نام استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ کاربرد بسیار زیادی در صنایع غذایی، بهداشتی، نفت و گاز و پتروشیمی دارند.