گروه فلز

     در این قسمت به بررسی خانواده استنلس استیل یا بهتر است بگوییم فعل و انفعالات آلیاژها در صورت افزودن یا کم کردن عناصر آلیاژی می پردازیم. برای این کار استنلس استیل 304 را آلیاژ پایه در نظر گرفته ایم. درصورت افزودن عناصر آلیاژی از قبیل کروم، نیکل، مولیبدن، مس، آلومینیم، تیتانیم و . . . آلیاژ پایه دچار تغییراتی در خواص مکانیکی شده که موجب ایجاد گریدی متفاوت با کاربردهای مختلف خواهد شد. این تغییرات با توجه به نیاز مشتری و همچنین محیط کاربرد آلیاژ قابل تغییر می باشد.

     عکس زیر تمامی فعل و انفعالات ف پایه را با توجه به تغییرات مورد نظر نشان میدهد:

       عنصر اصلی در استنلس استیل، کروم می باشد. اما به دلیل اینکه افزایش بیش از حد کروم باعث مشکلاتی در ساخت، شکل دادن و پایداری آلیاژ می گردد، برای بهبود این خواص همچنین خواص خوردگی، اکسیداسیون و غیره استنلس استیل ، عناصر آلیاژی دیگری نیز به آن افزوده می گردد که در ذیل به مهمترین آنها و اثرات هریک اشاره می گردد.

نیکل

       این عنصر دو وظیفه مهم انجام می دهد:

1-تشکیل و پایدار سازی ساختار آستنیتی، کاهش کار سختی، افزایش شکل پذیری، ایجاد خواص مکانیکی مخصوصاً در دماهای پایین.

2-بهبود خواص خوردگی مخصوصاً در محیط های احیا کننده و اسید های معدنی از طریق کمک به تشکیل لایه محافظ.

منگنز

       این عنصر مانند نیکل آستنیت زا بوده ولی از آن ارزان تر است. این عنصر هنگامی که در استنلس استیل به جای درصدی از نیکل استفاده گردد، تا حدود مناسبی خواص نیکل را تامین نموده و قیمت آلیاژ را کاهش می دهد.

مولیبدن

       افزایش این عنصر در مقادیر متوسط به استنلس استیل باعث پایداری بسیار زیاد لایه محافظ مخصوصاً در محیط های غیر اکسید کننده و حاوی یون کلرید می گردد. همچنین مقاومت در مقابل خوردگی حفره ای و خوردگی شیاری را افزایش می دهد. معمولاً آلیاژ های حاوی مولیبدندر محیط های اکسید کننده (مانند اسید نیتریک و نیترات ها) مناسب نیستند.

سیلیسیم

       وجود این عنصر باعث افزایش مقاومت به پوسته شدن در دمای بالا می گردد. همچنین در محیط های شیمیایی، اکسید کننده قوی مانند اسید سولفوریک غلیظ و گرم نیز مقاومت خوردگی را افزایش می دهد.

تیتانیم و نئوبیم

       این دو عنصر با تشکیل کاربید های بسیار پایدار با کربن، از ترکیب شدن کربن با کروم و کاهش مقاومت به خوردگی استنلس استیل جلوگیری می نمایند.

مس

       در افزایش مقاومت به خوردگی در محیط های احیا کننده مانند اسید سولفوریک به کار می رود.

کربن

       میزان کربن در استنلس استیل مختلف، متفاوت و بین 0.01 تا 1 % می باشدکه سه اثر مهم آن عبارتند از:

1-در بیشتر استنلس استیل  ها خواص خزشی و پایداری مکانیکی در دمای بالا را افزایش می دهد.

2-در استنلس استیل مارتنزیتی عامل اصلی تشکیل فاز مارتنزیت و در نتیجه سختی آنها می باشد.

3-اگرچه به طور مستقیم تاثیری در خواص خوردگی استنلس استیل ندارد، اما باعث جذب شدن کروم و بنابراین کاهش مقاومت خوردگی خصوصاً در مرز دانه ها می گردد.

گوگرد و سلنیم

       این دو عنصر به منظور سهولت در ماشینکاری استنلس استیل به آن افزوده می شوند.

نیتروژن

       این عنصر چند اثر مهم دارد که عبارتند از:

1-در استنلس استیل آستنیتی، استحکام مکانیکی (در دمای معمولی و پایین) و مقاومت به خوردگی های حفره ای و شیاری را افزایش داده و تشکیل فاز های ترد حاوی کروم و مولیبدن را به تعویق می اندازد.

2-در استنلس استیل دو فازی نقش مهمی در پایداری فاز آستنیت داشته و تمایل کروم و مولیبدن به جدایش را کم می کند.

3-در استنلس استیل فریتی اثر بسیار مضری بر روی خواص مکانیکی آنها دارد.

    در اوایل دهه 1920 میلادی، دانشمندی اهل بریتانیا به نام هری بریرلی که به دنبال بهبود عملکرد لوله های تفنگ و جلوگیری از زنگ زدن آنها بود، با ترکیب فات، آلیاژ های متفاوتی بدست آورد. بریرلی با توجه به اینکه در محیط آزمایشگاهی خود به نتیجه نرسید، تمامی قطعات را به گوشه ای انداخت. پس از مدتی متوجه شد تمامی نمونه ها به غیر از یک مورد، که در معرض رطوبت و باران قرار داشتند، دچار زنگ زدگی و خوردگی شده اند. بعد از بررسی این آلیاژ، ترکیبی شامل 13 درصد کروم حاصل شد. به این ترتیب آلیاژی با خواص ضد زنگ و مقاوم در برابر خوردگی که استنلس استیل نامیده می شود وارد زندگی بشر شد.

(گروه ف).

     عکس های زیر 5 دسته عمده استنلس استیل را به شکل نموداری توضیح داده و درصد عناصرآلیاژی و همچنین برخی کاربردهای آن در صنعت را شرح داده است. 

     استنلس استیل آستنیتی یا سری 300 که مشهور ترین گریدهای آن استنلس استیل 304 و 316 می باشد.

     استنلس استیل فریتی یا سری 400 شامل استنلس استیل 430 یا همان بگیر

     استنلس استیل مارتنزیتی مانند 410 و 420 با کاربردهای حساس مثل ساخت تیغه ها و ابزار جراحی

     استنلس استیل دوپلکس و استنلس استیل منگنز دار سری 200 مانند استنلس استیل 201