تولید فولاد ضد زنگ

 فولاد ضد زنگ به خاطر مقاومت فوق العاده آن به خورندگی معروف است. این آلیاژ به دلیل آنکه در بسیاری از صنایع استفاده می شود، ماده ای بسار مهم در زندگی روزمره به شمار می آید.

از جمله صنایعی که این فلز در آنها کاربرد دارد می توان به صنایع سنگین، معماری، تولید خودرو، جراحی و دندان پزشکی اشاره نمود. 

 تا دهه های پنجاه و شصت میلادی، که در طی آنها دو فرایند کربن زدایی اکسیژن آرگون و کربن زدایی اکسیژن تحت خلاء پیشرفت کرد، فرایند های تولید فولاد ضد زنگ، زمان بر و پر هزینه بودند. با این وجود، توسعه این دو فرایند، انقلابی در تولید فولاد ضد زنگ ایجاد کرد و باعث شد تا هزینه های مواد اولیه کاهش چشمگیری پیدا کرده، کیفیت و تولید این ماده افزایش پیدا کند.

فولاد ضد زنگ چگونه ساخته می شود؟

بیایید در ابتدا در مورد مواد خام این آلیاژ صحبت کنیم. این آلیاژ، آلیاژی بر پایه آهن بوده که به آن مواد دیگری چون کروم، نیکل، سیلیکون، منگنز، نیتروژن و کربن افزوده می شود. فولاد ضد زنگ گرید های گوناگونی بسته به نوع استفاده دارد و خواص و ویژگی های این گرید ها را می توان با تغییر میزان هر کدام از مواد بکار رفته در ترکیبات آلیاژ تولید نمود. 

اهمیت استفاده از کروم در تولید فولاد ضد زنگ

فلز کروم یک عنصر حیاتی برای تولید فولاد ضد زنگ محسوب می شود؛ در حقیقت فعلاً ماده جایگزین دیگری برای آن وجود ندارد. کروم فلزی سخت و مقاوم به خوردگی بوده و اضافه کردن آن به فولاد، همین خاصیت را به آن می بخشد. به طور کلی، هر چه مقدار کروم در ترکیبات آلیاژ بیشتر باشد، فولاد ضد زنگ ما، نسبت به خوردگی مقاوم تر است. 

فرایند تولید

1. ذوب

 مواد خام همگی در یک کوره قوس الکتریکی ذوب می شوند. این مرحله ممکن است بین 8 الی 12 ساعت زمان ببرد. همچنین مواد در این مدت باید در معرض حرارت بسیار زیاد قرار بگیرند تا ذوب شوند.

2. کربن زدایی

 مرحله بعدی حذف کربن های اضافی است. به این منظور، مواد ذوب شده را تحت فرایند AOD (کربن زدایی آرگون اکسیژن) و درون مخزن های مخصوص قرار می دهند. در طی این فرایند، کربن زدایی از طریق تزریق یک مخلوط از اکسیژن و آرگون انجام می شود. در این مرحله است که می توان عناصر بعدی، یعنی نیکل و مولیبدن را هم به مخزن های AOD اضافه نمود.

3. میزان سازی

برای بیشتر فولاد های ضد زنگ، کیفیت آلیاژ امری حساس است و بنابراین باید در مواد تشکیل دهنده آن دقت نمود. فرایند میزان سازی، درصد مواد درون آلیاژ را به طور مناسبی تغییر می دهد و باعث می شود که مواد زائد از ترکیبات فلز حذف گردند. برای انجام آن، مواد ذوب شده را به آرامی تکان می دهند تا عناصر زائد از مواد ذوب شده جدا شوند. 

4. شکل دادن 

اکنون نوبت به شکل دادن فولاد ذوب شده می رسد. بوسیله ریخته گری می توان آن را به صورت بلوم (قطعات مستطیلی شکل)، بیلت (قطعات گرد و مربعی شکل)، میله، لوله و تخته تولید نمود. 

5. نورد گرم

نورد گرم زمانی انجام می پذیرد که دمای فلز بیش از دمای تبلور مجدد باشد. عدد دقیق این دما وابسته به نوع گرید فولاد ضد زنگ می باشد. روش انجام آن هم بدین صورت است که بلوم، بیلت یا لوح را گرم نموده و سپس آن را از میان غلتک های دستگاه نورد می گذرانند. از بلوم و بیلت ها، سیم، شمش و میله تولید شده و از تخته ها انواع ورقه ها تولید می گردد. 

6. نورد سرد

 این فرایند هم هنگامی بکار می رود که ابعاد بسیار دقیق و یا پرداختی زیبا مورد نظر باشد. این فرایند در دمایی پایین تر از دمای تبلور مجدد رخ می دهد. به کمک نورد سرد می توان ورقه های پهنی که سطح آنها به خوبی پرداخت شده است را تولید نمود.

7. بازپخت یا آنیل کردن

هدف اصلی فرایند آنیل، نرم کردن و شکل پذیر کردن فولاد ضد زنگ و بهبود ساختار مرزدانه ای آن است. تابکاری یا آنیل کردن همچنین برای کاهش تنش های داخلی فلز که از فرایند های قبلی ناشی شده، انجام می شود. هنگام آنیل کردن فلز را تا دمای معینی گرم کرده و سپس به شکل کنترل شده ای آن را سرد می کنند. 

8. پوسته زدایی

آنیل کردن موجب تشکیل رسوب هایی به شکل پوسته بر روی سطح فلز می شود. می توان این پوسته ها را به شیوه اسید شویی که روشی رایج برای از بین بردن پوسته ها است، حذف نمود. برای انجام آن فولاد را درون مخلوطی از نیتریک اسید و هیدروفلوئوریک اسید فرو می برند. البته از هیدروکلریک اسید و سولفوریک اسید هم می توان برای اسید شویی استفاده کرد؛ هر چند از سولفوریک اسید به این دلیل که می تواند به بدنه اصلی آسیب وارد کند، کمتر استفاده می کنند. همچنین برای بر طرف کردن این پوسته ها از جریان الکتریکی می توان استفاده نمود. 

9. برش، تمام کاری و پرداخت

آخرین مرحله پرداخت کردن فولاد ضد زنگ است. اهمیت این مرحله زمانی مشخص می شود که ظاهر برای ما مهم باشد. پرداخت های فولاد ضد زنگ انواعی شامل مات و آیینه را دارا هستند.