استیل یکی از آلیاژهای پرکاربرد در صنعت است که پایه آن را آهن تشکیل می‌دهد. به دلیل اینکه بخش زیادی از این آلیاژ را آهن شامل می‌شود، برای بسیاری از افراد سوال است که آیا استیل همچون آهن خاصیت مغناطیسی دارد یا خیر. بر این اساس قرار است در این مطلب به بررسی خاصیت مغناطیسی استیل پی ببریم و با انواع استیل دارای خاصیت آهنربایی آشنا شویم.
استیل چیست؟
همانطور که اشاره شد، استیل یک آلیاژ است که پایه آن را آهن تشکیل می‌دهد. این آلیاژ انواع بسیار زیادی دارد و علاوه بر آهن، از عناصر دیگری نیز برخوردار می‌باشد. برای مثال استیل ضد زنگ یا فولاد ضد زنگ، یکی از انواع استیل‌ها بوده که در ابتدا بیشتر از آن برای ساخت قاشق و چنگال استفاده می‌شده است. مهمترین خاصیت این استیل ضد زنگ بودن آن است. این استیل از آلیاژهای آهن و با حداقل کروم 10.5 درصد ساخته شده و در برابر اکسیداسیون بسیار مقاوم است.
استنلس استیل به چه معناست؟
اگر در حوزه صنعت و جوشکاری فعالیت داشته باشید، حتما اصطلاح استنلس استیل را زیاد شنیده‌اید. اما استنلس استیل چیست و آیا با استیل فرق دارد؟ در پاسخ باید بگوییم که زمانی که مقدار 10.5 درصد کروم به آلیاژ آهن اضافه شود، میتوان به استیل ضد زنگ رسید. در واقع این عنصر کروم است که از زنگ زدن استیل محافظت می‌کند. دلیل آن هم به این خاطر است که زمانی که کروم و آهن در مجاورت اکسیژن قرار می‌گیرند، کروم شروع به اکسید شدن کرده و به عنوان لایه دوم و عایق از استیل در برابر زنگ زدن و خوردگی محافظت می‌نماید. اگر هم به این ترکیب عناصر دیگری چون منگنز و نیکل اضافه کنیم، مقدار مقاومت آلیاژ بیشتر می‌شود. با این کار خاصیت خود ترمیمی بیشتر شده و فولاد را به شکل استنلس استیل تغییر می‌دهد.
استنلس استیل سری 400 با خاصیت آهنربایی
سری 400 استنلس استیل‌ها شامل گروه‌های فریتی و مارتنزیتی هستند که از خاصیت مگنتی برخوردار می‌باشند. این گروه‌ها هر دو از انواع فولادهای زنگ نزن هستند و کاربرد زیادی در صنعت دارند. معروفترین رده آلیاژی از سری 400 استنلس استیل، استیل فریتی 430 است که در میان فولادها بسیار پرفروش است. ورق استیل 430 مورد توجه بسیاری از صاحبان صنایع قرار گرفته است و از آن برای ساخت مواردی چون لوازم خانگی و دکوراسیونی استفاده زیادی می‌شود. از آنجایی که ورق استیل 430 از کربن پایین و کروم بالا برخوردار است، مقاومت به خوردگی بسیار مطلوبی دارد. با این حال میزان چقرمگی آن در دمای پایین بسیار ضعیف است و معمولا به وسیله عملیات حرارتی نمیتوان آن را سخت کرد. ورق استیل بگیر گرید 430، از 0.12 درصد کربن، 0.75 درصد نیکل و 16 الی 18 درصد کروم برخوردار است.
چه عواملی سبب ایجاد خاصیت مغناطیسی در استیل می‌شوند؟
برای اینکه بتوان به خاصیت مغناطیسی در استیل پی برد، باید به دو عامل در آن توجه کرد. در صورتی که هر دوی این عوامل در استیل وجود داشته باشد، یعنی استیل از خاصیت آهنربایی برخوردار است. این دو عامل عبارتند از:
- استیل حاوی آهن باشد
- استیل از ساختار کریستالی به فرم فریتی یا مارتنزیتی برخوردار باشد
حال از آنجایی که کلیه استیل‌ها بر پایه آهن هستند، شرط اول در همه آنها وجود دارد. اما وجود شرط دوم حائز اهمیت است و باید به آن توجه زیادی شود. در صورتی که استیل از ساختار فریتی یا مارتنزیتی برخوردار باشد، خاصیت آهنربایی دارد. اما اگر بخش زیادی از آن از ساختار آستنیتی برخوردار باشد، استیل از خاصیت مغناطیسی برخوردار نخواهد بود. بنابراین باید به این موارد توجه داشته باشید تا بتوانید استیل آهنربایی را تشخیص دهید.
آشنایی با انواع استیل‌های مغناطیسی
حال که با عوامل موثر در مغناطیسی بودن یا نبودن استیل آشنا شدید، در این بخش به معرفی و توصیف ویژگی‌های انواع استیل با خاصیت مغناطیسی خواهیم پرداخت:
- استیل‌های مارتنزیتی؛ مانند گریدهای 410، 420 و 440
- استیل‌های فریتی؛ مانند گریدهای 409، 430 و 439
- استیل‌های دوپلکس؛ مانند گرید 2205
در زیر به تفکیک به خصوصیات هر یک از این استیل‌ها می‌پردازیم.
استیل مارتنزیتی با خاصیت مغناطیسی
بیشتر استیل‌های مارتنزیتی از خاصیت مگنتی و آهنربایی برخوردار هستند. دلیل آن هم به خاطر وجود ساختار کریستالی یکتا در فولادهای مارتنزیتی با حضور آهن است. استیل‌های گرید ۴۴۰ و۴۱۰ و ۴۲۰ از انواع این دسته از استیل‌ها هستند که دارای خاصیت مغناطیسی می‌باشند.
استیل فریتی با خاصیت مغناطیسی
اغلب استیل‌های فریتی از خاصیت آهنربایی برخوردار هستند. دلیل آن هم این است که این استیل‌ها در ساختار شیمیایی خود مقدار زیادی فریت دارند. اگر برایتان سوال است که فریت چیست، باید بگوییم که فریت ترکیبی از آهن و سایر عناصر است. این ساختار کریستال فریت با آهن، سبب ایجاد خاصیت مغناطیسی در آن می‌شود. البته در این بین برخی از استیل‌های فریتی وجود دارند که از خاصیت آهنربایی ضعیف‌تری نسبت به فولاد کربنی معمولی برخوردار هستند. گریدهای ۴۰۹، ۴۳۰ و ۴۳۹ از این نوع استیل محسوب می‌شوند.
استیل دوپلکس با خاصیت مغناطیسی
استیل دوپلکس‌ها اکثر از خاصیت مغناطیسی برخوردار هستند. دلیل آن هم این است که در ساختارشان آستنیت و فریت وجود دارد. اما اگر نسبت آستنیت به کار رفته از فریت بیشتر باشد، خاصیت آهنربایی استیل دوپلکس کمتر می‌شود. بنابراین اگر به دنبال استیل دوپلکس با خاصیت مغناطیسی زیادی هستید، باید به نسبت فریت و آستنیت آن توجه داشته باشید. از نمونه استیل‌های دوپلکس میتوان به گرید ۲۲۰۵ اشاره نمود.
چرا استیل آستنیتی خاصیت مغناطیسی ندارد؟
همانطور که متوجه شدید استیل‌های مغناطیسی شامل سه دسته اصلی هستند که در بخش قبل به آنها اشاره کردیم. حال نوع دیگری از استیل وجود دارد که هیچگونه خاصیت مغناطیسی ندارد. این استیل، استیل آستنیتی نام دارد. استیل‌های آستنیتی در بیشتر مواقع غیر مغناطیسی هستند و هیچگونه اثر مغناطیسی ندارند. البته برخی از گریدها مانند 304 و 316 از آهن زیادی برخوردار هستند. اما به خاطر آستنیتی بودن، خاصیت آهنربایی ندارند. برای اینکه یک استیل آستنیتی از خاصیت مگنتی برخوردار شود، باید عملیات حرارتی سختی روی آنها انجام شده تا به فریتی تبدیل شوند. در این حالت در برخی از نواحی استیل، خاصیت مغناطیسی ایجاد می‌شود.
منظور از استیل بگیر و استیل نگیر چیست؟
یکی از اصطلاحاتی که زیاد به گوش افراد صنعتگر می‌خورد، استیل بگیر و نگیر است. اما منظور از این اصطلاحات چیست؟ در صنعت به استیلی که از خاصیت مغناطیسی برخوردار باشد، استیل بگیر گفته می‌شود. در مقابل نیز استیل‌هایی که فاقد خاصیت مغناطیسی هستند، استیل نگیر نامیده می‌شوند. در واقع این اصطلاحات، جزو اصطلاحات عامیانه‌ای است که میان افراد رواج پیدا کرده است. پس اگر جایی با عنوان استیل بگیر مواجه شدید، منظور استیل‌هایی چون فریتی و مارتنزیتی است.
آیا مغناطیسی بودن استیل مهم است؟
در پاسخ باید بگوییم بله. مغناطیسی بودن استیل و هر ماده دیگری بر روی عملکرد و کارایی آن تاثیر می‌گذارد. برای مثال از خاصیت مغناطیسی استیل میتوان برای تشخیص مواد از هم و جداسازی آنها استفاده کرد. همچنین اگر قرار باشد از جوشکاری یا روش ساخت فلزات استفاده کرد، خاصیت مغناطیسی استیل ممکن است مشکلات زیادی را ایجاد کند. برای همین نیاز است تا از وجود مغناطیسی بودن استیل (استیل بگیر – استیل نگیر) مطلع بوده و به آن توجه کرد.
ویژگی‌ها و خواص ورق استیل آستنیتی
استیل آستنیتی از ساختار کریستالی برخوردار است و فاز تشکیل دهنده آن آستنیت است. این ورق‌ها به دلیل ساختار خاص خود، در میان انواع فولاد ضد زنگ بسیار محبوب هستند و سهم زیادی از بازار را به خود اختصاص داده‌اند. عناصر عمده تشکیل دهنده ورق استیل آستنیتی، آهن، کروم و نیکل می‌باشد. در این بین عنصر نیکل در حدود 16 الی 26 درصد و عنصر کروم بین 6 الی 22 درصد در ورق استیل آستنیتی به کار می‌رود. لازم است بدانید به دلیل اینکه نیکل فلزی گران قیمت است، باعث افزایش قیمت ورق استیل آستنیتی شده است. ورق‌های استیل آستنیتی در دو گروه 200 و 300 طبقه‌بندی می‌شوند که از بین این دو، سری 300 بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. از میان ورق‌های استیل آستنیتی سری 300 میتوان به ورق استیل 316 و 310 اشاره کرد. این ورق‌ها در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند و هنگام قرارگیری در معرض آب دریا و انواع ماده شیمیایی دچار خوردگی و سایش نمی‌شوند.
ویژگی‌ها و خواص ورق استیل فریتی
استیل فریتی، نام خود را از ساختار کریستالی حاوی فاز فریت گرفته است. کروم یکی از عناصر اصلی این ورق‌ها بوده و حدود 10.5 الی 27 درصد ساختار آن را به خود اختصاص داده است. معمولا در استیل فریتی مقدار بسیار کمی هم نیکل وجود دارد. البته گاهی اوقات این میزان به صفر می‌رسد و عملا هیچ نیکلی در استیل فریتی به کار برده نمی‌شود. یکی از تفاوت‌های استیل فریتی و آستنیتی در همین مقدار نیکل است. ورق‌های استیل فریتی از مقاومت بالایی در برابر خوردگی تنشی برخوردار هستند و خاصیت شکل‌پذیری بسیار خوبی دارند.
جمع بندی
در این مطلب به بررسی مغناطیسی بودن استیل پرداختیم و با انواع استیل‌های مگنتی آشنا شدیم. همانطور که اشاره کردیم استیل‌ها به دلیل اینکه بر پایه آهن هستند و از ساختار کریستالی فریتی یا مارتنزیتی برخوردار می‌باشند، از خاصیت مغناطیسی برخوردارند. در واقع استیل‌های فریتی، مارتنزیتی و دوپلکس در رده استیل‌های مغناطیسی قرار دارند. اما استیل‌های آستنیتی غیر مغناطیسی هستند و هیچ اثر آهنربایی ندارند. بنابراین لازم است که این نوع از استیل‌ها را از هم تشخیص داده تا بتوان از بهترین نوع استیل استفاده کرد.
