استنلس استیل چیست و چه تفاوتی با استیل دارد؟

اگرچه هر دوی این واژه‌ها به فولاد اشاره دارند اما تفاوت استیل و استنلس استیل در چیست؟ با وجود تشابه و هم خانواده بودن، این دو گروه از فلزات، تفاوت‌هایی اساسی در خواص، ویژگی‌ها و کاربردهایشان نیز با هم دارند که در این متن به شرح آنها می‌پردازیم.

استیل چیست؟

استیل (Steel)، که در زبان فارسی با نام فولاد شناخته می‌شود، آلیاژی پایه آهنی است که اصلی‌ترین عنصر آلیاژی آن، کربن است. البته در ساختار فولاد حداکثر 2% وزنی کربن وجود دارد و اگر میزان کربن از این مقدار بیشتر شود، به آلیاژ حاصل چدن گفته می‌شود. هرچند ممکن است عناصر مختلفی علاوه بر آهن و کربن در فولاد وجود داشته باشد و میزان آن‌ها بسیار بیشتر از کربن باشد، ولی وجود حداکثر 2% کربن در کنار آهن است که فولادها یا استیل را از سایر آلیاژها متمایز می‌سازد.

البته در آلیاژهای متنوع استیل یا فولاد ازعناصر آلیاژی دیگری مانند کروم، نیکل، منگنز و... نیز استفاده شود؛ که گریدهای مختلفی با خواص مکانیکی و یا خوردگی متفاوت را ایجاد می‌کند. این عناصر آلیاژی سبب ایجاد هزاران گرید مختلف از فولاد با خواص متفاوت می‌شوند که هر گرید نیز با توجه به ترکیبات شیمیایی منحصر بفردی که دارد، برای کاربردهای خاصی مناسب است.

فولاد بر اساس عناصر افزوده شده به 4 دسته اصلی تقسیم بندی می‌شود.

• فولاد ابزار (Tool Steel)
• فولاد ضدزنگ (Stainless Steel)
• فولاد آلیاژی (Alloy Steel)
• و فولاد کربنی (Carbon Steel)

استنلس استیل چیست؟

همانطور که در بالا نیز اشاره شد، استنلس استیل (Stainless Steel)، زیرمجموعه‌ای از فولادها به حساب می‌آید که به دلیل عناصر آلیاژی که به آن اضافه شده، خواص ویژه‌ای دارد. این ترکیبات آلیاژی باعث گردیده این گروه از آلیاژها نسبت به خوردگی مقاومت بالایی داشته باشند و از این رو با نام فولاد ضدزنگ، اینوکس (INOX) یا همان استنلس استیل شناخته ‌شوند.

ویژگی و خواص اصلی استنلس استیل حاصل از محتوای حداقل 10.5 درصدی کروم موجود در این آلیاژها است. وجود کروم سبب مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون می‌شود. به عبارتی نام این دسته از فولادها به همین دلیل ضد زنگ نامیده می‌شود. میزان کربن در آلیاژهای استنلس استیل کمتر از 1.2% وزنی است. عناصر دیگری نیز مانند نیکل، مولیبدن و... نیز برای بهبود خواص مکانیکی و خوردگی به استنلس استیل افزوده می‌شوند که زیرگریدهای آن را به وجود می‌آورند.

استنلس استیل‌ها بر اساس ریزساختار و فاز زمینه به 5 دسته آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی، رسوب سخت شونده و داپلکس (مخلوطی از آستنیت و فریت) تقسیم می‌شوند. البته که سه ساختار اصلی در استنلس استیل، آستنیت، فریت و مارتنزیت هستند. در ادامه توضیح کوتاهی برای این سه زیر گروه اصلی از استنلس استیل آورده شده است:

• استنلس استیل آستنیتی(Austenitic stainless steel) 

این دسته از آلیاژهای فولاد ضدزنگ، دارای مقاومت بالاتری در برابر خوردگی هستند. گریدهای 316 و 304 از جمله شناخته‌شده‌ترین آلیاژهای آستنیتی هستند.

• استنلس استیل فریتی (Ferritic stainless steel)

آلیاژهای فریتی نسبت به آلیاژهای آستنیتی استحکام کمتری دارند اما خواص جوشکاری و شکل‌دهی آن‌ها بهتر است. آلیاژ استیل 430 یکی از گریدهای پرکاربرد استنلس استیل فریتی است.

• استنلس استیل مارتنزیتی (Martensitic stainless steel)

این آلیاژها نسبت به دو دسته قبل استحکام و سختی بسیار بهتری دارند اما برای شکل‌دهی مناسب نیستند و مقاومت به خوردگی کمتری نسبت به آلیاژهای آستنیتی دارند. آلیاژهای 420 و 410 از جمله گریدهای پرکاربرد مارتنزیتی هستند که در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تفاوت‌های اساسی استیل و استنلس استیل چیست؟

اگرچه پیش‌تر به تفاوت استیل و آهن این دو پرداخته شد، در ادامه به به بررسی و شرح تفاوت‌های بیشتر این دو دسته پرکاربرد از آلیاژهای آهنی می‌پردازیم. در بیان سایر اختلافات این دو عنوان، می‌توان به موارد مختلفی مانند خواص مکانیکی، شیمیایی، کاربرد و... اشاره کرد.

ترکیبات شیمیایی

همانطور که اشاره شد وجه تمایز فولاد از سایر آلیاژهای آهنی، ترکیب آلیاژی حاصل از آهن و حداکثر 2% کربن است که برای بهبود خواص مختلف در آن از عناصر آلیاژی دیگری نیز استفاده می‌شود.

از طرف دیگر استنلس استیل یا فولاد ضدزنگ به عنوان یکی از زیر دسته‌های مهم فولاد، حداقل دارای 10.5% وزنی کروم در کنار آهن و کربن و سایر عناصر آلیاژی است. پس برای شناخت استیل و استنلس استیل می‌توان ترکیب شیمیایی را بررسی کرد.

مقاومت به خوردگی

دیگر تفاوت استیل و استنلس استیل، مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی است. آلیاژهای استیل یا فولاد مقاومت خوبی در برابر خوردگی ندارند و در محیط‌های خورنده و مرطوب دچار زنگ زدگی و خوردگی می‌شوند. اما استنلس استیل مقاومت بالایی در برابر خوردگی داشته و از این رو برای کاربرد‌های صنعتی در محیط خورنده و یا کاربری‌های غیر صنعتی در شرایط محیطی مرطوب مناسب است. این ویژگی ناشی از وجود مقدار قابل توجه عنصر کروم در ترکیب استنلس استیل است.

خواص مکانیکی

تفاوت در ترکیب عناصر آلیاژی اغلب سبب خواص مکانیکی متفاوت در آلیاژها می‌شود. درصد کربن در ساختار آلیاژهای آهنی می‌تواند استحکام، سختی و سختی‌پذیری را افزایش دهد اما شکل‌پذیری را کاهش می‌دهد.

برخی انواع آلیاژهای فولاد مثل فولادهای ابزار دارای استحکام بالاتری نسبت به آلیاژهای استنلس استیل هستند در مقابل بسیاری از آلیاژهای کربنی مثل فولادهای ساختمانی سختی و خواص مکانیکی پایین‌تری از استنلس استیل دارند. در مقابل بسیاری آلیاژهای استنلس استیل با درصد کربن کمتر برای فرآیندهای شکل‌دهی مانند کشش عمیق مناسب هستند.

کاربردها

تفاوت استیل و استنلس استیل در کاربردهای آن‌ها نیز به وضوح مشهود است. از استیل در کاربردهای ساختمانی، سازه‌ای، ماشین آلات صنعتی، ساخت تیغچه‌های تراش و... استفاده می‌شود. در مقابل استنلس استیل در صنایع شیمیایی، غذایی، نمای داخلی و خارجی ساختمانی، صنایع دریایی و... به کار می‌رود.

استیل یا استنلس استیل، کدام بهتر است؟

برای انتخاب بین این دو دسته متریال برای کاربردی خاص، لازم است پس از شناخت تفاوت‌های آن‌ها با توجه به شرایط کاری، گرید مناسب را انتخاب کرد.

به عنوان مثال برای کاربری‌های ساختمانی و سازه‌ای اغلب از فولاد کم کربن کم آلیاژ، استفاده می‌شود چرا که در این موارد، مقاومت به خوردگی اهمیت بالایی ندارد و ملاک تعیین متریال، استحکام مناسب آن است و البته قیمت کمتر این نوع فولاد نسبت به نوع ضدزنگ آن نیز در این زمینه تاثیرگذار است.

در مقابل در کاربری‌هایی که مقاومت به خوردگی از اهمیت بالایی برخوردار است از گریدهای استنلس استیل استفاده می‌شود(مانند صنایع نفت و گاز، شیمیایی و غذایی).

سخن آخر

در واقع استیل معادل انگلیسی فولاد است. اگرچه که هر دوی این واژه‌ها به آلیاژهای آهنی اشاره دارند اما استیل یا فولاد به آلیاژهای آهنی گفته می‌شود که حاوی کربن و آهن هستند و به واسطه اضافه شدن سایر عناصر می‌تواند زیردسته‌هایی داشته باشد که یکی از آن دسته‌ها استنلس استیل یا فولاد ضدزنگ است.

استنلس استیل، به عنوان یک گروه از گریدهای فولاد، به دلیل نوع عناصری که دارد به عنوان فولادهای ضد زنگ نامیده می‌شود. همچنین از آنجایی که تفاوت فولاد و استیل در کاربردها، ترکیبات شیمیایی، استحکام، شکل‌پذیری، کاربرد نهایی، قیمت و... آنها کاملا مشهود است، نمی‌توان این دو دسته از آلیاژها را با هم یکی دانست.

همچنین به دلیل کاربرد گسترده این دو در صنایع مختلف انتخاب بین آنها نیز همانطور که به آن پرداخته شد، نیازمند دانش و صد البته تجربه مهندسی می‌باشد.