فولاد یا استیل ازجمله متریال پرکاربرد در تولید شیرآلات صنعتی است. در حقیقت فولاد معادل فارسی واژه استیل است. دو نوع عمده از فولاد که در ساخت شیرآلات استیل یا فولادی استفاده می شود عبارتند از کربن استیل و استنلس استیل که هر کدام ویژگی ها و موارد کاربرد مخصوص به خود را دارند.

همواره وقتی صحبت از متریال فولاد به میان می آید، بحث بر سر تفاوت کربن استیل و استنلس استیل مطرح می شود. اگر شما هم آشنایی چندانی با فولاد ندارید، همراه ما باشید تا گام به گام در این راه پر پیچ و خم همسفر شویم. قطعا پیچیدگی­ های این مسیر نظر هر مسافری را به خود جلب خواهد کرد. پس، برویم برای کسب اطلاعات بیشتر.


فولاد چیست؟

در ابتدا نگاهی کوتاه به فولاد و ساختار آن می اندازیم تا درک بهتری از آن داشته باشیم. فولاد، آلیاژی از آهن است که از تغییر میزان کربن در آن، کربن استیل یا استنلس استیل تولید می گردد. فولاد به علت دارا بودن مقاومت کششی بالا و قیمت ارزان در طیف وسیعی از صنایع از جمله تولید شیرآلات صنعتی کاربرد دارد. فولاد از دو روش متفاوت خمیری و ذوب به دست می آید که روش ذوب متداول تر از روش خمیری می باشد . 


عناصر سازنده فولاد

فولاد از عناصر متفاوتی همچون کربن، مس، گوگرد، فسفر و نیکل تشکیل شده که هر یک از انها نتیجه متفاوتی در فولاد ایجاد می کند در جدول زیر خاصیت هر یک از آنها را با هم بررسی کنیم. 


آلیاژ
خاصیت و کاربرد
کربن
ترکیب آن با آهن باعث بالا رفتن استحکام و ترد و شکننده شدن آن می شود.
مس
بیشتر در صنایع دریایی از آن استفاده می کنند چون مقاومت در برابر خوردگی را بالا می برد.
گوگرد
باعث تردی فولاد شده و عملیات ماشینکاری را راحت تر می کند.
فسفر
باعث کاهش استحکام و افزایش قابلیت ماشینکاری می گردد.
نیکل
استحکام و سختی را افزایش می دهد و دمای شکست فولاد را کاهش می دهد.


آلیاژهایی که به آن ها اشاره شد تنها بخشی از عناص هستند که در ساخت فولاد به کار میرود، عناصری دیگر مانند منگنز (برای کاهش اکسیژن مذاب و افزایش تحمل دما) سلسیوم و سولفور به میزان اندک در فولاد مشاهده می شود. 

حالا با هم نگاهی کلی به انواع فولادها می اندازیم : 


استنلس استیل چیست؟

بعد از آشنایی با فولاد نوبت به شناخت استنلس استیل میرسد که دنیای متفاوت خود را دارد. این جنس در سال 1913 توسط شفیلد هری برارلی کشف شد. او در حال آزمایش روی انواع مختلف فلز برای سلاح ها بود و متوجه شد که یک فولاد با دارا بودن  13٪ کروم، پس از گذشت چندین ماه، دچار فرسایش نمی شود. در حقیقت او با این کشفش خدمت بزرگی به دنیای صنعت نمود.  

استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ، شاخه ای از فولاد است که غیر قابل اکسید شدن می باشد و از حداقل 11 درصد کروم و حداکثر 1/2 درصد کربن تشکیل شده است. ویژگی بارز استنلس استیل مقاومت در برابر خوردگی است که این مقاومت با افزایش کروم بیشتر می شود.

 بد نیست بدانید که عامل زنگ زدگی، در معرض قرار گرفتن فولاد محافظت نشده با رطوبت و اکسیژن هوا می باشد (که وجود کروم مانع این تغییر می شود). در ضمن خوردگی میتواند به چهار شکل یکنواخت، موضعی،گالوانیک و یا ترک خوردگی استرسی ظاهر شود. نکته جالب این است که تغییرات در درصد کروم باعث به وجود آمدن طیف وسیعی از استنلس استیل ها می شود که هر یک مقاومت خاص خود را دارند. درخشندگی سطح استنلس استیل ها نیز حاصل وجود کروم هست. 


کاربرد استنلس استیل چیست؟

به طور کلی متریال استنلس استیل در موارد مختلفی از ظروف آشپزخانه، وسایل جراحی، ساختمان سازی تا کارخانجات صنعتی بزرگ مانند ماشین سازی و پالایشگاه و پتروشیمی کاربرد دارد و در صنایعی که به طور مداوم با مواد خورنده مانند اسید یا آب دریا در تماس هستند بیشتر می شود. اما کاربردهای آن به همین جا ختم نمی شود و در تجهیزات صنعتی نیز مانند کاغذ سازی، تصفیه آب و فرآورده های غذایی هم نقش پر رنگی دارد. شیرآلات استنلس استیل از جمله موارد استفاده از این متریال است که در صنایع مختلفی به طور گسترده به کار می رود. 


انواع استنلس استیل 

حالا می رسیم به بحث شیرین انواع استلس استیل ها که به طور عمده در تولید شیرآلات صنعتی، مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی استنلس استیل به کار رفته در تولید شیرآلات، عموما به دو نوع 304 و 316 تقسیم می شود. نوع 304 آن مناسب مواد خورنده مانند اسید و نوع 316 آن نیز علاوه بر اسیدها، تا حدودی در برابر محلول های حاوی کلرید نیز مقاوم است. 

دنیای استنلس استیل ها بسیار دنیای وسیعی است و انواع بسیار متنوعی را شامل می شود، با این حال، برخی از آن ها پرمصرف تر و شناخته شده تر هستند. دو نوع دیگر از استنلس استیل وجود دارد که در موارد خاص مورد استفاده قرار می گیرد و به نسبت قیمت بالایی نیز دارند. 

قطعا قیمت بالا باید یک دلیلی داشته باشد. بله کاملا درست حدس زدید، این نوع از استنلس استیل ها ویژگی منحصر به فردی دارند. نوع 304 L و 316 L که در برابر خوردگی میان دانه ای مقاوم است. شاید برای شما هم سوال شود که خوردگی میان دانه ای چیست؟ خوردگی میان دانه ای نوعی خوردگی است که در اثر فقر کروم به علت جوشکاری یا  به وجود می آید و L  به معنای آن است که میزان کربن آن زیر 0.03% است. این نوع خوردگی همچنین می تواند در اثر تهاجم سولفوریک اسید دما بالا رخ دهد و سبب خوردگی میان دانه ای، ضعیف شدن اجزا و خرابی شیر شود. 


دیگر مزایای استنلس استیل

زیبایی ظاهری: استنلس استیل دارای تنوع بسیار زیادی است و در حالت کلی مات تا روشن  قابل یافت است. ضمن اینکه می توان آن را منبت یا رنگ آمیزی کرد. از این جنس ضد زنگ به عنوان یک ماده منحصر به فرد در بیشتر صنایع می توان استفاده نمود. 

ویژگی مکانیکی: در مقایسه با مواد دیگر، فولاد ضد زنگ دارای خواص مکانیکی قوی در دمای معمولی محیط است. به طور خاص استنلس استیل ترکیبی از انعطاف پذیری، الاستیسیته و سختی را داراست که امکان استفاده از آن در حالت های دشوار مانند (خم شدگی، صاف کردن ، و ...) را فراهم می کند. به علاوه مقاومت در برابر سایش های سنگین مانند (اصطکاک ، سایش ، ضربه و ...) را نیز دارد. این جنس  را به راحتی می توان در دمای پایین یا بالا استفاده نمود. 

مقاومت در برابر آتش: استیل ضد زنگ یکی از بهترین متریال هایی است که مقاومت در برابر آتش را تا دمای بحرانی 800 درجه سانتیگراد بدون انتشار گازهای سمی تحمل می کند . 

مقاومت در برابر خوردگی: نسبت به سایر متریال های موجود، در برابر انواع خوردگی مقاوم است.

پاکیزگی: وسایل استیل ضد زنگ به راحتی با استفاده از  مواد تمیز کننده معمولی (مواد شوینده ، پودر صابون) بدون آسیب به سطح آن تمیز می شوند . 

بازیافت : فولاد ضد زنگ به عنوان یک "ماده سبز" شناخته شده است که بی نهایت قابل بازیافت است و این بدان معناست که کمترین ضرر را برای محیط زیست دارد. 



کربن استیل چیست؟

بعد از بحث استنلس استیل، نوبت به کربن استیل و ویژگی های خاص آن می رسد. فولاد کربنی اولین بار در حدود سال 500 میلادی در شمشیرهای فولادی دمشق و همچنین شمشیرهای ژاپنی به کار برده شد. 

کربن استیل نوعی فولاد است که مشخصا دارای حداکثر 2/1 % کربن می باشد اما مابقی عناصر موجود در آن میزان مشخصی نداشته و با کم و زیاد کردن هر یک از آن ها نوع خاصی از کربن استیل تولید می شود. با افزایش درصد کربن، فولاد از طریق عملیات حرارتی سخت تر و قوی تر می شود و در مقابل، انعطاف پذیری آن کاهش پیدا می کند. همچنین، میزان کربن بالاتر باعث کاهش نقطه ذوب می شود.


انواع کربن استیل 

کربن استیل ها به سه دسته کم کربن، کربن متوسط و کربن بالا تقسیم می شوند. نوع کم کربن آن ( که به آن ساده هم گفته می شود) به دلیل قیمت پایین تر پر مصرف بوده و نسبت به سایر کربن استیل ها نرم تر و منعطف تر است. اما کربن استیل با میزان کربن بالاتر به راحتی در دمای بالا می تواند مورد استفاده قرار گیرد ولی شکننده تر است. شیرآلات کربن استیل به دلیل دارا بودن این ویژگی ها، از جمله شیرآلات صنعتی پر استفاده و محبوب به شمار می روند. 


مزایای کربن استیل  

استحکام کششی: کربن استیل دارای استحکام قابل قبولی تا قبل از حالت شکست می باشد .

انعطاف پذیری: به راحتی می توان آن را تغییر شکل داد. 

رسانایی حرارتی: قابلیت استفاده در شرایط گرمایی بالا را دارد.

 مقاومت در برابر خوردگی: تا حدی توانایی مقاومت در برابر ترکیب با عناصر دیگر را دارد . 

بادوام: فولاد کربن بسیار قوی و مقاوم در برابر ضربه است. این امر آن را به یک انتخاب محبوب برای ساخت و ساز، لوله کشی و پشتیبانی از جاده های مدرن تبدیل می کند. این نوع فولاد نیز مانند بسیاری از فلزات دیگر مستعد پوسیدگی نیست.

 بی خطر: در مقایسه با بسیاری از مواد دیگر، کار با فولاد بسیار کم خطر است. 

دوستدار محیط زیست: فولاد کربنی در مقایسه با بسیاری از مواد دیگر به آسانی قابل بازیافت است و همین امر باعث سازگاری آن با محیط زیست می شود.

 مقرون به صرفه بودن: کربن استیل نسبت به سایر جنس ها ارزانتر بوده و از نظر اقتصادی به صرفه است. 


 به عنوان یک جمع بندی کلی، اگر بخواهیم به تفاوت میان استنلس استیل و کربن استیل نگاهی اجمالی داشته باشیم، باید بگوییم که فولاد ضد زنگ ( استنلس استیل) نوعی آلیاژ فولادی است که بسیار شناخته شده است و با ترکیب آهن و کروم ساخته شده است و کروم همان چیزی است که به استیل ضد زنگ درخشش خاص خود را می بخشد، آن را در مقابل خوردگی مقاوم می کند و تمیز کردن آن آسان است. فولاد کربنی اما از نظر مکانیکی فولاد ضدزنگ سخت تر و قوی تر است. به همین دلیل، برای بسیاری از محصولات که نیاز به مقاومت مکانیکی بالا دارند و سر و کارشان با سیال خورنده نیست، بهترین گزینه است. 


سپاس گزاریم که وقت خود را به خواندن این مقاله اختصاص دادید. امیدواریم مفید و جامع بوده باشد. از هر گونه نظر، پیشنهاد و انتقادی که سبب اصلاح و بهبود این مطلب می شود استقبال می کنیم.