مقدمه جامع به فولاد ضد زنگ مغناطیسی

۱. فولاد ضد زنگ مغناطیسی چیست؟
تعریف: فولاد ضد زنگ مغناطیسی به فولاد ضد زنگی اطلاق می‌شود که در دمای اتاق توسط آهنربا جذب می‌شود و خاصیت مغناطیسی آن عمدتاً ناشی از ساختار فریت یا مارتنزیتی است.
تفاوت با فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی: فولادهای ضد زنگ آستنیتی رایج (مانند 304، 316) معمولاً غیر مغناطیسی هستند (ممکن است پس از کار سرد، ضعیفاً مغناطیسی شوند)، در حالی که فولادهای ضد زنگ مغناطیسی عمدتاً مارتنزیتی، فریتی یا فولادهای ضد زنگ سخت‌شونده رسوبی هستند.

۲. انواع فولاد ضد زنگ مغناطیسی
(۱) فولاد ضد زنگ مارتنزیتی: معمولاً حاوی مقدار نسبتاً زیادی کربن و کروم است و استحکام و سختی خوبی دارد. اغلب در ابزار برش و ابزارآلات استفاده می‌شود.
ویژگی‌ها: سختی بالا، استحکام بالا، مغناطیس قابل توجه، مقاومت متوسط در برابر خوردگی، نیاز به عملیات حرارتی (سخت‌کاری + تمپرینگ).
گریدهای رایج:
410 (12% Cr): برای ابزار برش و شیرآلات استفاده می‌شود.
420 (با کربن بیشتر اضافه شده): ابزار جراحی، یاتاقان‌ها.
440C (کربن بالا و کروم بالا): ابزار برش و یاتاقان‌های رده بالا.
(۲) فولاد ضد زنگ فریتی: دارای محتوای کروم نسبتاً بالا، محتوای کربن کم و مقاومت خوبی در برابر خوردگی است. برای لوازم آشپزخانه و تجهیزات صنعتی مناسب است.
ویژگی‌ها: مغناطیسی، با مقاومت بهتر در برابر خوردگی نسبت به مارتنزیتی (به ویژه مقاوم در برابر خوردگی تنشی)، اما شکل‌پذیری ضعیف و نمی‌تواند با عملیات حرارتی تقویت شود.
گریدهای رایج:
430 (16-18% Cr): لوازم خانگی، دکوراسیون معماری.
434 (با مولیبدن اضافه شده): سیستم اگزوز خودرو.
446 (کروم بالا و مقاوم در برابر حرارت بالا): اجزای مقاوم در برابر حرارت.
(۳) فولاد ضد زنگ سخت‌شونده رسوبی (فولاد PH
ویژگی‌ها: از طریق عملیات پیری، یک فاز سخت‌شده رسوب می‌کند که دارای استحکام بالا و خواص مغناطیسی است.
گریدهای رایج:
17-4PH (رسوب Cu/Nb): هوافضا، اجزای توربین.

۳. ویژگی‌های فولاد ضد زنگ مغناطیسی
مغناطیس: به دلیل وجود آهن، فولاد ضد زنگ مغناطیسی در یک میدان مغناطیسی، مغناطیس آشکاری را نشان می‌دهد.
مقاومت در برابر خوردگی: اگرچه به خوبی فولاد ضد زنگ آستنیتی نیست، اما فولادهای ضد زنگ فریتی و مارتنزیتی همچنان درجه‌ای از مقاومت در برابر خوردگی دارند.
استحکام و سختی: فولاد ضد زنگ مارتنزیتی معمولاً دارای استحکام و سختی بالایی است و آن را برای ساخت اجزایی که می‌توانند فشار بالا را تحمل کنند، مناسب می‌کند.

۴. کاربرد فولاد ضد زنگ مغناطیسی
چاقوها و ابزارها: به دلیل استحکام و سختی بالا، اغلب برای ساخت چاقو، قیچی و سایر ابزارهای برش استفاده می‌شود.
خودروها و هوافضا: برای ساخت اجزای موتور و قطعات ساختاری استفاده می‌شود.
معماری و دکوراسیون: برای قاب‌ها، درها، پنجره‌ها و عناصر تزئینی ساختمان‌ها استفاده می‌شود.

۵. مزایا و معایب فولاد ضد زنگ مغناطیسی
مزایا
هزینه کمتر: در مقایسه با فولاد ضد زنگ با آلیاژ بالا، فولاد ضد زنگ مغناطیسی معمولاً مقرون به صرفه‌تر است.
خواص مکانیکی خوب: مناسب برای استفاده در محیط‌های با بار زیاد.
معایب
مقاومت ضعیف در برابر خوردگی: در برخی محیط‌ها، ممکن است راحت‌تر از انواع دیگر فولاد ضد زنگ زنگ بزند.
مشکل در پردازش: فولاد ضد زنگ مارتنزیتی ممکن است در حین پردازش، کار با آن دشوارتر باشد.

۶. پردازش و عملیات
عملیات حرارتی: فولاد مارتنزیتی نیاز به سخت‌کاری و تمپرینگ دارد. فولاد فریتی قابل عملیات حرارتی نیست.
جوشکاری: فولاد فریتی مستعد درشت شدن دانه است و ورودی حرارت باید کنترل شود. فولاد مارتنزیتی نیاز به پیش گرمایش دارد تا از ترک خوردن جلوگیری شود.
عملیات سطحی: غیرفعال‌سازی مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد و پوشش، رسانایی الکتریکی را بهبود می‌بخشد (مانند کاربردهای محافظ الکترومغناطیسی).

۷. پیشنهادات انتخاب
اولویت با مقاومت در برابر خوردگی: فولاد فریتی با کروم بالا یا حاوی مولیبدن (مانند 434) را انتخاب کنید.
اولویت با استحکام: فولاد مارتنزیتی (مانند 420) یا 17-4PH.
حساس به هزینه: 430 یا 409 (فریت کم کروم).

۸. سوالات متداول
آیا مغناطیس از بین می‌رود؟ فولاد مارتنزیتی دارای خواص مغناطیسی پایداری است. فولاد فریتی مغناطیس خود را در بالای دمای کوری (حدود 750 درجه سانتیگراد) از دست می‌دهد.
چگونه شناسایی کنیم؟ با یک آهنربا آزمایش کنید، اما توجه داشته باشید که فولاد آستنیتی کار سرد شده ممکن است مغناطیس ضعیفی را نشان دهد.

۹. بازار و توسعه
روند: توسعه فولادهای فریتی با مقاومت در برابر خوردگی بالا (مانند فوق فریت 444) برای جایگزینی برخی از فولادهای آستنیتی.
حفاظت از محیط زیست: فولاد فریتی بدون نیکل با پایداری منابع سازگارتر است.