35089 شنبه تا چهارشنبه از 8:30 صبح تا 5 عصر
پنج شنبه از 8:30 تا 12 ظهر
گروه فلز کاتالوگ 

با بیش از ربع قرن تجربه در زمینه ارائه انواع محصولات استنلس استیل

درباره گروه فلز

گروه فلز در سال 1371 با هدف خدمت به تولید کنندگان و صاحبان صنایع تاسیس گردید ...

بیشتر بدانید ...

تاریخ استنلس استیل - فصل ۱ - مقدمه

قیمت ورق استیل؛ فروش انواع ورق استیل صنعتی و ورق استنلس استیل در آلیاژ و ضخامت های مختلف. با حرفه‌ای‌ها خرید کنید تلفن: 35089-021

 

تاریخ استنلس استیل


"برای جلوگیری از زنگ زدن، آلیاژی بسیار مقاوم در برابر حمله های شیمیایی تولید شد که خواص بسیاری از فلزات چون پلاتین و طلا را همزمان در خود داشت و با این حال بخش کوچکی از آن می توانست بخش عظیمی از یک ماده را تحت پوشش قرار دهد . . . و این نقطه عطفی بود بر شروع موفقیت های استنلس استیل".
استنلس استیل-فلز شگفت انگیز
کارل زاپفه (Carl Zapffe)، مشاور متالورژی، 1960

 

در اواخر سال 1910، جمله زیر در مجله ای بریتانیایی به نام خوردگی و حفاظت از آهن و فولاد (کوشمن و گاردنر Cushman, Gardner) منتشر شد: "تمایل به زنگ زدن، یک ویژگی ذاتی در آهن می باشد، به طوری که ممکن است هرگز نتوان بر آن چیره شد".
پس از گذشت یک قرن از دورانی که "عصر استنلس استیل" نامیده می شود، به نظر زمان مناسبی است تا به تاریخچه کشف استنلس استیل و کاربردهای بی شمار آن پرداخته شود.
قبل از کشف استنلس استیل، برخی فلزات غیرآهنی وجود داشتند که برای استفاده در شرایط خاص خورنده در دسترس بودند. از جمله آنها می توان به نیکل، نیکل نقره (آلیاژ قلع-نیکل-مس که حاوی نقره نبود اما تا حدودی شبیه آن بود)، مس، برنج و برنز اشاره کرد. هم چنین دو آلیاژ جدید نیز وجود داشت، آلومینیم و مونل؛ آلیاژ نیکل-مس که در سال 1905 کشف شد و برای سقف گذاری ایستگاه راه آهن شهر نیویورک (به مقصد پنسیلوانیا) از آن استفاده گردید.
این فلزات غیرآهنی عملکرد خوبی داشتند، اما گرانتر از فولاد بودند و از مقاومت بالایی برخوردار نبودند. در نتیجه، عمدتاً از فولادهایِ معمولیِ پوشش داده شده به منظور مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شد. این پوشش ها اغلب متشکل از فلزات غیرآهنی مانند قلع و روی بودند که از طریق فرو بردن فولاد در مذاب این فلزلات یا آبکاری فولاد با مس، برنج، قلع، نیکل، کروم یا روی صورت می گرفت. البته از عملیات رنگ کاری نیز غالباً استفاده می شد. سینک ها نیز عمدتاً از چدن سنگین با لعاب چینی ساخته می شدند. عمر فولادهای پوشش دهی شده، بسته به ضخامت پوشش بکار رفته، همچنین کیفیت کار و محیطی که قطعه در آن استفاده می شد، متفاوت بود، مگر اینکه از این محصولات در محیط های داخلی استفاده می شد. در نهایت، این پوشش طی سالیان متمادی تخریب و معمولاً حفرات ریز و ترک خوردگی در آنها ایجاد می شد.
در قرون وسطی، کیمیاگران سعی می کردند سرب را تبدیل به طلا کنند، اما درباره امکان تبدیل آهن به استنلس استیل ایده ای وجود نداشت و هیچگونه پاداشی برای چنین دستاوردی ارائه نشده بود. آهن زنگ می زند و ماهیت آن همین است.
در قرن نوزدهم، حداقل 25 دانشمند در کشورهایی چون انگلیس، فرانسه، آلمان و آمریکا مشغول آزمایش و نوشتن مقالاتی در خصوص آلیاژهای آهن با مقادیر مختلف کروم، نیکل و کربن بودند. عموماً مشاهده می شد که آلیاژهای دارای کرومِ بیشتر، در مقایسه با کربن استیل، تا حدودی در برابر خوردگی مقاومت نشان می دهند، اما حتی یک نفر آلیاژهای دارای محتوای کروم و کربن را که ترکیبی مشابه با استنلس استیل داشتند را تحت آزمایش قرار نداد.
با این حال، دانشمندی به نام رابرت اِی. هادفیلد (Robert A. Hadfield)، نمونه آلیاژهایی با 9.18 درصد کروم را در محلول اسید سولفوریک تحت آزمایش قرار داد، که البته تمامی نمونه ها در اسید حل شدند و از بین رفتند. او به این نتیجه رسید که عنصر کروم، مقاومت فولاد در برابر خوردگی را کاهش می دهد و به همین دلیل آزمایشات خود با کروم را متوقف نمود. آلیاژهای حاوی کروم که در حال حاضر تحت عنوان استنلس استیل شناخته می شوند، در برابر اسید سولفوریک مقاوم نیستند.
هفت دانشمند دیگر که هر کدام در کشورهای مختلف مشغول به کار بودند، تقریباً در حد فاصل سال های بین 1905 تا 1912 به صورت ناخواسته آلیاژهایی را کشف کردند که اکنون آنها را فولاد زنگ نزن می نامیم. این دانشمندان دیدگاهی مبنی بر حدس و گمان داشتند بدین صورت که هرچقدر مقاومت به خوردگی یک آلیاژ بیشتر باشد، کاربردهای آن نیز حساس تر و مفیدتر خواهد بود. البته در طول این مسیر سختی هایی نیز وجود داشت: مثلاً آلیاژها نسبت به فولادهای معمولی بسیار گرانتر بودند و حجم خیلی زیادی از کروم در حین عملیات ذوب در سرباره از بین می رفت. در واقع، عملاً هر مرحله از فرآیند ساخت نسبت به فولادسازی معمولی متفاوت و معمولاً دشوارتر بود. در کتابی که چند سال بعد از اکتشافات نگارش شد، توصیه شده که "عملیات ذوب باید با دقت انجام گیرد" و اینکه "عملیات آهنگری همواره فرآیندی دشوار است" و هشدار داده شده که "بیلت ها قبل از فرستاده شدن به مراحل بعدی روی زمین خنک شوند". پوسته های روی سطح بایستی با عملیات سنگ زنی برداشته می شد، چون با استفاده از فرآیند اسیدشویی چنین چیزی امکان پذیر نبود. با این حال، سنگ زنی باید با دقت انجام می پذیرفت تا از داغ شدن سطح که منجر به ترک خوردن می شد، جلوگیری شود. ماشین کاری نیز از جمله فرآیندهایی بود که به دشواری انجام می گرفت. 
با وجود چنین مشکلاتی، این آلیاژها خریدارهایی نیز داشتند که به خودی خود موفقیت چشمگیری محسوب می شد. در نهایت، دانشمندی به نام هری بریرلی (Harry Brearley) در شهر شفیلد انگلستان، قطعه ای را پیدا کرد که خواص آلیاژیِ مناسبی داشت و همین باعث شد تا موفق به ساخت تیغه های ظریف چاقو شود. بعد از آن، تقاضای نه چندان چشمگیری از این آلیاژ در صنعت ساخت کارد و چنگال به وجود آمد که البته مقاله کوتاهی از چگونگی توسعه آن در نیویورک تایمز نیز منتشر شد. اگرچه با شروع جنگ جهانی اول، استفاده از این آلیاژ برای تولید چاقو متوقف شد، اما نیروی هوایی سلطنتی متوجه شد که این فولاد برای ساخت دریچه های خروج گاز موتور هواپیما بسیار مناسب بود و بلافاصله دستور داد تمامی فولادهای زنگ نزن موجود در انبار شرکت فرث (Firth)، باید به کارخانه های تولید موتور هواپیما منتقل شود. در اندک زمانی، فرث شروع به فروش این فلز تحت عنوان FAS نمود که این حرکت، آغازی بر تجارت استنلس استیل بود.
در کشور آلمان، شرکت کروپ (Krupp) آلیاژی از آهن-کروم-نیکل تولید نمود که در برابر انواع اسید بسیار مقاوم بود. فروش این آلیاژ در حجم های بسیار بالا و به شرکتی تولیدکننده به منظور ساخت مخازن نگهداری اسید نیتریک انجام می شد.
این آلیاژ باعث به وجود آمدن صنعتی جدید و عظیم شد، به طوریکه ظرف مدت 20 سال، 60 هزار تن از آن فقط در آمریکا تولید شد.
مشکلی که وجود داشت، نامگذاری آلیاژها بود، چون هر یک از سه کلاس اصلی بایستی نامی مجزا برایشان تعیین می شد. آلیاژی که برای تولید کارد و چنگال استفاده می شد، "استیل کارد و چنگال" یا "فولاد ضدزنگ" نامیده شد. با این وجود، افسانه ها حاکی از آن است اولین کسی که اولین تیغه چاقو از این جنس فولاد را با موفقیت ساخت، چنین گفت: "این فولاد استنلس است (اسم استنلس ظاهراً برگرفته از همین موضوع است)." شرکت فرث آن را استنلس استیل نامید و سازندگان چاقو شروع به حک این اسم بر روی محصولات خود نمودند. این آلیاژ آهن-کروم نسبتاً نرم بود و برخلاف فولادِ مورد استفاده در ساخت کارد و چنگال، قابلیت سخت شوندگی با استفاده از فرآیند عملیات حرارتی را نداشت. این آلیاژ به عنوان آهن زنگ نزن یا آهن استنلس شناخته می شد.
در آلمان، کارخانه فولاد کروپ آلیاژ تولیدی خود را که به شکل قابل توجهی در برابر خوردگی اسیدی مقاوم بود، آلیاژ آهن-کروم-نیکل یا A۲V نامید. هر تولیدکننده ای بنا بر رسم موجود، نامی خاص بر روی آلیاژهای تولیدی خود می گذاشت و اغلب این اسامی به گونه ای انتخاب می شد که به خاطر سپردن آنها راحت تر باشد. از جمله این نام ها می توان به Anka، Staybtite و Vesuvius در انگلیس و Enduro S، No-Kor-O-H و 19.No Circle L در آمریکا اشاره نمود.
در دهه 1920، متالورژیست ها در این تجارت تصمیم گرفتند کلاس های آلیاژی را علمی تر و بر اساس ساختار کریستالی آنها، نامگذاری کنند. وقتی نمونه ای از فلز پولیشکاری و سپس اِچ (حکاکی) می شود، ساختار کریستالی آن را می توان زیر میکروسکوپ بررسی نمود.
ساختار بلوری فولادهای مورد استفاده در ساخت کارد و چنگال، با توجه به شکلی که دارند، مارتنزیت نامیده می شود، به طوریکه همه ی آلیاژ های این دسته را می توان مارتنزیتی نامید. ساختار کریستالی کلاس آلیاژی که قبلاً به عنوان آهن زنگ نزن از آن نام برده شد، فریت نام دارد و به آلیاژهای هم خانواده آن فریتی گفته می شود. کلاس سوم، که شامل آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی آهن-کروم-نیکل می باشند، دارای ساختار بلوری آستنیتی بوده و تحت عنوان آلیاژهای آستنیتی شناخته می شوند. این سه نام (یعنی مارتنزیتی، فریتی و آستنیتی)، در کتابِ حاضر مکرراً به منظور شناسایی کلاس های آلیاژی مورد استفاده قرار گرفته است.
به مدت چند سال، تنها به آلیاژهای مورد استفاده در ساخت کارد و چنگال "استنلس استیل" گفته می شد، اسمی که در ابتدا توسط فرث اتخاذ شده بود. این نامگذاری کاملاً منطقی بود، چون این فولادها تنها آلیاژهایی بودند که خواصی مشابه با فولادهای کم آلیاژ داشتند، با این تفاوت که زنگ نمی زدند. نامگذاری دیگر کلاس های آلیاژی تحت عنوان آهن ضدزنگ یا آلیاژ زنگ نزن کروم-نیکل انجام شد. متعاقباً هیأتی تحت نام هیأت 10-A که مختص شماره گذاری آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی و حرارت بود، توسط انجمن تست مواد آمریکا (ASTM) در سال 1929 ایجاد شد.
اولین کتاب در مورد این آلیاژها تحت عنوان "استنلس استیل" بود که توسط ارنست ثوم (Ernest Thum) در آمریکا و در سال 1933 منتشر شد. در مقدمه آن آمده است:
"درک طبقه بندی و نامگذاری آلیاژهای کروم بالا، همواره دشواری هایی را برای خوانندگان به همراه داشته است. مخصوصاً ازین جهت که اخیراً نام های تجاری مختلف و حتی بی پایه ای برای گریدهای آلیاژی از سوی سازندگان در نظر گرفته می شود و همین موضوع باعث گمراهی افراد می گردد. لازم به ذکر است که صرفنظر از میزان مقاومت این آلیاژها در برابر حد خوردگی، تمامی فولادهایِ کروم بالا که در برابر خوردگی و حرارت مقاوم می باشند، تحت عنوان "استنلس استیل" گروه بندی شده اند. البته تعداد کمی از این آلیاژها واقعاً ضدزنگ بوده و بسیاری از آنها اینچنین نیستند، به این معنی که در حین سرد شدن، خیلی سخت نمی شوند. به همین ترتیب، سازمان های تجاری در انگلیس، طی تلاشی استنلس استیل را به آلیاژی انحصاری به منظور ساخت کارد و چنگال محدود نمودند. با این وجود، استفاده متداول از این آلیاژ در کاربرد های مختلف، صرفنظر از آنچه صنعتگران و دانشمندان می گویند، سبب شده که از آن به عنوان فولادی آلیاژی که به راحتی زنگ نمیزند، یاد شود. به همین دلیل ما نیز در برابر این آلیاژ سر تعظیم فرود می آوریم".
کارهایی که ثوم در زمینه فولادهای ضدزنگ انجام داد، سرانجام اکثریت افراد را مجاب نمود که این آلیاژهای کروم بالا را "استنلس استیل" بخوانند. استفاده از این اسم طی مدتی -با تفاوت های بسیار اندک در ترجمه به زبان های مختلف- جنبه جهانی به خود گرفت. به عنوان مثال، در فرانسه به آنacier inoxydable (فولاد مقاوم در برابر اکسیداسیون) گفته شد و در آلمان تحت عنوانnichtrostender Stahl (فولاد زنگ نزن) نام گرفت.
استنلس استیل چگونه تعریف می شود؟ تعریف این کلمه در انواع فرهنگ های لغت معمولاً به این صورت ذکر می شد: "آلیاژی از آهن که حاوی حداقل چهار درصد کروم است و دارای مقاومت مناسب در برابر خوردگی می باشد." البته این تعریف جای بسی تاسف دارد، چون درصد کروم در این آلیاژ باید "حداقل 10.5" باشد تا مقاومت در برابر خوردگی از خود نشان دهد. اگر درصد محتوای کروم عدد 4 باشد، این آلیاژ تنها می تواند در برخی محیط های با میزان خورندگی ملایم -مانند تصفیه روغن- مقاومت خوبی از خود نشان دهد. اینکه تعریف استنلس استیل با میزان محتوای 4 درصد کروم در فرهنگ های لغت چگونه شروع شد، داستانی نسبتاً طولانی دارد که در فصل 16، "نامگذاری و شماره گذاری استنلس استیل" به تفصیل توضیح داده شده است.
این کتاب طیف گسترده ای از وقایع تاریخی در مورد استنلس استیل را در بر می گیرد. از جمله ی آنها می توان به کشف عناصر فلزیِ مختلفِ مورد استفاده در ساخت استنلس استیل و بررسی آزمایش های متعددی که با آلیاژهای پایه آهنِ حاوی کروم و کربن در قرن نوزدهم انجام می شد، اشاره نمود.
در مورد زمان واقعی کشف این آلیاژ بحث بسیار است و بازه ی زمانیِ بین 1905 تا 1912 مطرح می باشد. توضیحات در مورد تولیدات تجاری اولیه با استفاده از این آلیاژ در سال 1913 نیز با جزئیات بیشتری ارائه شده است.
این کتاب، علاوه بر کشف آلیاژهای مختلف، رویدادهای مهم در تاریخ استنلس استیل را نیز بازگو می کند. از جمله این وقایع، می توان به اولین نشست علمی در سال 1924 اشاره نمود که تقریباً تمامی تولیدکنندگان فولاد زنگ نزن آمریکا، و همچنین دکتر بنو اشتراوس -مخترع آلمانی این آلیاژ- در آن حضور داشتند. از جمله موارد دیگری که در این کتاب به آنها پرداخته شده می توان به موارد زیر اشاره نمود:
کتب و مجلات مهم و مرتبط، فرآیندهای ساخت فولاد، اینکه چرا استنلس استیل ضدزنگ است، سیستم های شماره گذاری و نام گذاری، بزرگترین مروج های استنلس استیل، مجامع یا تشکل ها، استانداردها و شاخص ها، کشف گریدهای رسوب سختی و آلیاژهای دوپلکس، اختراع فرآیند ذوب و تصفیه در سال 1970 (که نه تنها کیفیت محصول را بهبود بخشید، بلکه هزینه های تولید استنلس استیل را نیز به نصف کاهش داد)، تاریخ ورود بسیاری از محصولات ضدزنگ به سطح بازار و همچنین برخی داستان های جالب توجه در مورد استفاده از این آلیاژ در معماری، حمل و نقل، خودروسازی، صنعت هواپیمایی، ظروف آشپزخانه و بسیاری موارد دیگر از این قبیل.
در بخش آخر کتاب، تحت عنوان "مسیر زمانیِ استنلس استیل"، به 460 رویداد مرتبط با استنلس استیل پرداخته شده است.
 

کد: 50030268

زمان انتشار: شنبه 2 اسفند 1399 08:30 ب.ظ

تعداد نمایش: 22

تمامی حقوق برای گروه فلز محفوظ است.طراحی سایت توسط سایت بایک