فلزات آلیاژی در تولید استنلس استیل
آهن: فلزی نقره ای خاکستری رنگ با ته رنگ آبی در صورتی که خالص باشد. فلزی نسبتا نرم قابل نورد و دارای وزن مخصوص 8/7 گرم بر سانتیمتر مکعب دارای نقطه ذوب 1535 درجه سانتیگراد. فلز ساختمانی و با تولید بسیار گسترده و با کاربرد نامحدود در دنیا. براحتی در مجاورت رطوبت و هوااکسید شده و زنگ میزند. براحتی در اسید های معدنی حل میگردد. فلزآهن دارای پایه و قابلیت مغناطیسی بوده و دارای بیشترین کاربرد در صنایع بوده و بمیزان بسیار زیاد در دنیا تولید میگردد. این فلز پایه تشکیل دهنده انواع فولاد های آلیاژی منجمله استنلس استیل بوده و دارای 2400 نوع آلیاژ میباشد.
نیکل: فلزی نقره ای رنگ با ته رنگ جلادار شیری.فلزی نسبتا نرم و قابل نورد. دارای وزن مخصوص 9/8 گرم بر سانتیمتر مکعب و دارای نقطه ذوب 1455 درجه سانتیگراد. فلزی با طبقه بندی استراتژیک و دارای منابع محدود در دنیا. تولید بصورت محصول اصلی از سنگ معدن و یا محصول فرعی صنایع تولید فلزات مس – سرب – روی - پلاتین وآلیاژ فرو کروم. فلزی بسیار مقاوم در برابر اسیدهای معدنی و بازها باستثنای اسید نیتریک - اسید اولئوم یا اسید سولفوریک غلیظ دودکننده و تیزاب سلطانی. تمامی ترکیبات شیمیایی و یونی نیکل مضر برای بدن جانداران است. افزایش فلز نیکل با انواع استنلس استیل سبب ایجاد استحکام – بهبود خواص شکل پذیری – ایجادسفتی و لایه ای در دانه بندی مولکولی سطحی و داخلی در انواع سری 300 گشته که این خواص به استحکام آن در استفاده از این سری استنلس استیل در دماهای بسیار پایین یا کرایوژنیک ترغیب گشته و سبب عدم ترک خوردگی مولکولی و جدا شدن دانه بندی مولکولی و در نهایت ترک در سطح شده که همگی از خواص استفاده از فلز نیکل در این سری 300 بوده که کاربرد وسیعی در صنایع فوق سرد یا کرایوژنیک دارد. عدم خاصیت مغناطیس گیری و مغناطیس شوندگی سری 300 استنلس استیل مرهون فلز نیکل میباشد.
کروم: فلزی نقره ای رنگ با جلای نافذ. فلزی سخت و شکننده دارای سطح شکست دندانه ای و پولکی. دارای وزن مخصوص 20/7 گرم بر سانتایمتر مکعب و دارای نقطه ذوب 1907 درجه سانتیگراد. فلزی با طبقه بندی نیمه استراتژیک. تولید بصورت سنگ معدن کرومیت در مجاورت معادن آهن و یا مجزا. مقاومت نسبتا متوسط و محدود در برابر اسید های معدنی ودارای قابلیت انحلال بتوسط اسید های معدنی است. مقاومت عالی در برابر رطوبت و هوا و شرایط جوی. ترکیبات یونی و شیمیایی کروم مضر میباشند. افزایش فلز کروم به استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ باعث مقاومت ضد زنگ زدگی انواع این فولاد آلیاژی است. فلز کروم سبب ایجاد لایه ای اکسید در روی سطح استیل استنلس گشته که همانند لایه محافظتی عمل نموده و از فرایند زنگ زدگی یا اکسایش آن جلوگیری مینماید. ایجاد خراش در سطح انواع استنلس استیل سری های 300 به بالا و عدم زنگ زدگی آن در مجاورت رطوبت و هوای محیطی مرهون همین لایه محافظتی تجدید پذیرو انفعالی بقطر چند آنگسترون میباشد.
منگنز: فلزی خاکستری و سخت و شکننده با ته رنگ خاکستری تیره. دارای وزن مخصوص 21/7 گرم بر سانتیمتر مکعب و دارای نقطه ذوب 1246 درجه سانتیگراد. فلزی با طبقه بندی نیمه استراتژیک و دارایم منابع بسیار گسترده در دنیا و بمیزان فراوان در تمامی دریاها و اقیانوسها. تولید منگنز با توجه بفراوانی آن دارای فرایند آسانی نبوده و بدین سبب طبقه بندی میگردد. براحتی در تمامی اسید های معدنی و اسید های قوی آلی حل میگردد. افزایش آن به استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ و حتی دیگر انواع فولاد آلیاژی و یا ساختمانی سبب بالا بردن استحکام این نوع فولاد ها گشته و همچنین سبب کاهش اکسیژن محلول در تولید فولاد مخصوص میگردد.
کبالت: فلزی نقره ای با جلای خاکستری. فلزی سخت و شکننده و مغناطیس شونده در درجه دوم پس از آهن. دارای وزن مخصوص 90/8 گرم بر سانتیمتر مکعب و نقطه ذوب 1495 درجه سانتیگراد. فلز استراتژیک با طبقه بندی مهم و محدود در دنیا. تولید از پسماند معادن نیکل – آهن و مس با تولید بسیار محدود.افزایش آن در تولید انواع فولاد مخصوص سبب سختی محصول و کاربرد خاص دارد. رنگدانه اکسید کبالت در تمامی فنون شیشه گری و سرامیک جهت تولید رنگ آبی تیره و دریایی از زمانهای بسیار قدیم کاربرد داشته و هنوز جایگزین ندارد. استفاده کبالت در استنلس استیل فقط در سری 300 کاربرد داشته که جهت تولید استنلس استیل 304( نوع سی او ) مخصوص بسیار محکم و سخت کاربرد دارد.
کربن: غیر فلزی برنگ سیاه و نرم دارای اشکال پودر ( دوده ) – سنگ ( زغالسنگ و آنتراسیت ) حجم ( ذغال چوب ) گرافیت ( میله ) – سخت ( الماس ) – دارای نقطه تصعید 3642 درجه سانتیگراد بدون ذوب شدن و دارای وزن مخصوص متغیر ( با توجه به نوع اشکال کربن ) از 8/1 الی 515/3 گرم بر سانتیمتر مکعب. وجود -افزایش یا کاهش این غیر فلز در تولید فولاد آلیاژی بسیار متغیر بوده و در صورتیکه بتوان آنرا به حداقل رسانید در سری 300 دارای بالاترین خواص و سودمندترین استنلس استیل خواهد بود. در درجات 304ال و 316ال حداکثر 3 صدم درصد دارای کربن بوده که کاهش کربن سبب مقاومت بیشتر و استحکام و جلوگیری از ترک خوردگی این درجات در برابر حرارت زیاد مداوم و پیوسته بوده و در بدترین شرایط حرارتی ( جوشکاری ) از ایجاد لایه کاربید کروم بین فضای دانه بندی مولکولی آلیاژی جلوگیری مینماید. بدیهی است که ایجاد لایه کاربید کروم بین مولکولی در دانه بندی آلیاژی سبب ترک خوردن استنلس استیل در سطح نقطه جوشکاری شده در طی زمان خواهد شد. افزایش بیش از حد کربن بین 3 الی 7 درصد در تولید آلیاژ فولاد سبب شکنندگی بوده ( چدن ) و کاهش آن سبب نرمی ( آهن خالص 1 صدم درصد و کمتر ) خواهد بود.
افزایش متناسب کربن بین 5/0 الی 5/2 درصد بهمراه فلز منگنز سبب تولید آهن آلیاژی با قابلیت سختکاری حرارتی خواهد بود.
مولیبدن: فلزی نقره ای رنگ با جلای فلزی نافذ. فلزی بسیار سخت با سختی 5/5 و بسیار محکم و پایدار.فلزی کاملا استراتژیک با ذخایر محدود و تجدید ناپذیر در دنیا. محصول فرعی پسماند لجن آنودی معادن مس و محصول بازیافتی معادن نیکل. دارای نقطه ذوب 2623 درجه سانتیگراد و وزن مخصوص 28/10 گرم بر سانتیمتر مکعب. بسیار مقاوم در برابر تمامی اسید های معدنی- آلی و بازها. آلیاژ مولیبدن قابلیت خورندگی دربرابر اسیدها را داراست و تمامی استنلس استیل هایی که در آن مولیبدن وجود دارد در برابر مواد شیمیایی و سوختگی فلزآلیاژی با حرارت بالا یا اسکیلینگ مقاوم میباشند. فلزات هم خانواده مولیبدن شامل نیوبیوم – رنیوم و تانتالوم در استنلس استیل های مخصوص - پایدار و بسیار مقاوم در برابر خوردگی اسیدی و حرارتی شامل اویونیک ( صنعت بدنه هواپیما ) – توربین موتور های پیشرانه جت – راکتورپیشران و مخازن سوخت راکتها وغلاف راکتورهای نیروگاههای هسته ای کاربرد دارند.
تیتانیوم : فلزی است نقره ای رنگ و با جلای فلزی سفید. فلزی استراتژیک با منایع وسیع و تولید در حال افزایش. دارای وزن مخصوص معادل 4/3 آهن: 4.50 گرم بر سانتیمتر مکعب. دارای مقاومت 5 برابر آهن در برابر خوردگی و عملیات حرارتی. دارای نقطه ذوب 1668 درجه سانتیگراد. مقاوم در برابر اسید های معدنی ولی با شرایط محدود. استفاده از تیتانیوم در تولید استنلس استیل سبب افزایش تحمل حرارتی این نوع آلیاژ در برابر حرارت شده و سبب پایداری مولکولی لایه ای سطی و درونی آلیاژ میگردد. بر خلاف حالت بسیار پایدار فلز بصورت ورق - مقاطع - بیلت و شمش و استفاده وسیع در تمامی صنایع / پودر نرم تیتانیوم بسیارآتشگیر بوده و درصنایع متحرقه و آتشبازی کاربرد دارد.
نیوبیوم ( کلومبیوم ) : فلزی نقره ای رنگ سفید با ته رنگ آبی متمایل به خاکستری. فلزی نسبتا نرم و چکش خوار با استفاده وسیع در صنایع آلیاژی استنلس استیل و فولاد مخصوص با قابلیت جوشکاری و نورد خوب. فلزی پارامغناطیس یا نگهدار حالت مغناطیس شونده پس از دوری از منبع مغناطیسی. استفاده از این فلز سبب استحکام بیشتر استنلس استیل در برابر حرارت و جوشکاری بهتر میگردد. معادن اصلی فلز در کشور برزیل و به عنوان فرو نیوبیوم تولید میگردد. دارای نقطه ذوب بالا 2750 درجه سانتیگراد و با وزن مخصوص 8.58 گرم بر سانتیمتر مکعب. آلیاژ این فلز با آهن درتولید خطوط لوله انتقال نفت و گاز در پالایشگاه با قابلیت جوشکاری خوب و مقاوم در برابرخورندگی گوگرد کاربرد زیادی دارد. بهترین فوق رسانا در حرارت های فوق سرد کرایوژنیک.
