استیل
متریال استیل در واقع یک نوع آلیاژ از آهن می باشد که نزدیک به 4000 سال قدمت دارد و به نوعی تاریخچه آن مربوط به 1800 سال قبل از میلاد است. مقاومت بسیار بالای بدنه استیل در برابر ضربه از یکسو و زیبایی چشم نواز این متریال از سوی دیگر، موجب محبوبیت آنها شده است. البته در این میان بایستی به ویژگی مثبت «مقاومت بالای steel در برابر جریانهای اسیدی» نیز توجه داشت. مجموعه‌ی این عوامل موجب شده تا علاوه بر مخازن اسید، اکثر تجهیزات آشپزخانه صنعتی نیز از جنس استیلهای 304 و 316 تهیه شوند.
استیلها حاوی مقداری کربن می باشند. یعنی مقدار آن چیزی نزدیک به چند دهم درصد است که موجب استحکام و مقاومت بیشتری در برابر شکست میشود. همچنین معمولا استیل به 11 درصد کروم نیاز دارد تا در برابر خوردگی و اکسیداسیون مقاوم باشد. این ماده، استحکام عالی، ولی هزینه نسبتاَ بالایی دارد. گرچه هزینه‌ی بیشتر این متریال نیز مانع محبوبیت steel نشده است. بطوریکه استفاده از آن در صنعت ساختمان سازی، ماشین ها، قطار، کشتی ها، زیر ساخت و ابزار هایی چون مخزن ذخیره سازی و لوله ها و همچنین در انواع سلاح ها و… شدیداَ پررونق است.
استیل از چه ترکیباتی تشکیل شده است؟
بررسی ترکیبات شیمیایی استیل میتواند از جهات متعددی سودمند باشد. بطوریکه با شناخت ترکیبات این ماده، هم درک صحیحتری از مزایا و پتانسیل‌های آن پیدا خواهیم نمود. و هم از حساسیتها و نقاط ضعف این متریال آگاه میشویم. لذا باید گفت که ترکیبات یا عناصر تشکیل دهنده استیل عبارتند از:
- کربن:
کربن، ماده ای با شکل پذیری کمتر و استحکام بالا تر است. به‌همین علت یکی از مهم ترین عناصر شیمیایی بکار رفته در استیلها به شمار می‌آید. (کربن به تنهایی در تولیدات صنعتی، نقش بسیار ویژه‌ای دارد)
- منگنز:
منگنز، در واقع به عنوان یک عامل خنثی کننده در تولید نور گرم استیل به همراه گوگرد و اکسیژن مورد استفاده قرار می گیرد. ضمن اینکه به مانند کربن، ویژگی و مزایای مشترکی را به این ماده می‌بخشند.
- کروم:
کروم، به عبارتی در افزایش مقاومت استیلها در برابر خوردگی و زنگ زدگی، (در ترکیب با مس و نیکل) نقش دارد. (از این ماده نیز در پروسه تولید آنها، به مقدار کمی استفاده می شود).
- آلومینیوم:
یکی از مهم ترین اکسید کننده ها، آلومینیوم به شمار می آید که در ساختار steel کاربرد دارد.
- مس:
همانطور که در توضیحات کروم گفته شده‌است، مس در افزایش مقاومت این متریالها در برابر زنگ زدگی و خوردگی نقش دارد. بطوریکه در برخی از گریدهای استیلها، عامل اصلی مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی محسوب می شود.
- مولیبدن:
استیلها، استقامت و استحکام خود را در دما های بالا، مدیون ماده مولیبدن هستند. زیرا شدیداَ وجود این ماده، استحکام استیلها را در دماهای عملیاتی قابل توجه، افزایش میدهد. همچنین به مانند کروم، مس و نیکل، در افزایش مقاومت آن در برابر خوردگی نقش دارد.
- گوگرد و فسفر:
گوگرد و فسفر در فرآیند ساخت، به علت افزایش پایداری و استحکام steel استفاده می شود. (مقدار کم و محدودی از آن ها در تولید آلیاژهای استیلی، استفاده می شود).
تفاوت فلز و استیل چیست؟
فلز درحقیقت یک نوع عنصر خالص شیمیایی طبیعی می باشد که از:
- یون های مثبت و
- یون های منفی،
تشکیل شده و دارای پیوند های فلزی است. جالب است بدانید که اکثر فلزات در پوسته زمین یافت می شوند. از جمله فلزات رایج و پر اهمیت‌تر می توان به:
- مس،
- نقره و پلاتین،
- طلا
- و آهن
اشاره کرد. درسوی دیگر، استیلها آلیاژی از آهن هستند که از میزان کربن متفاوتی بهره می‌برند. میزان کربن در این متریالها از 5 درصد یک تا نیم درصد، متغیر است. به همین علت استیل یک نوع آلیاژ محسوب می شود و به عنوان فلز خالص شناخته نمی شود. (نمی توان آنها را به عنوان یک فلز محسوب کرد).
برای درک هرچه بهتر این طبقه بندی، لازم به ذکر است که:
گرچه استیل، از انواع فلز تهیه می گردد. اما به سبب آن که با کربن ترکیب شده است، ماده ای غیر فلزی بشمار می‌آید. (steel ها، نوعی فلز ناخالص تلقی می‌شوند).
بنابراین با آگاه شدن از تفاوت های میان این دو ماده، متوجه خواهید شد که استیلها از نظر مقاومت، دوام و زیبایی، ماده ای برتر از فلز هستند.
تفاوت بین آهن و استیل چیست؟
استیل به سبب خواص کششی و فشاری بهتر، ماده‌ی قوی تری از آهن به شمار می آید. آهن یک عنصر طبیعی است که در طبیعت از سنگ آهن به دست می آید. سرنوشت این دو متریال، البته یه یکدیگر گره خورده است. به این دلیل که آهن جز اصلی و تفکیک ناپذیری از استیل است. اما اگر بخواهیم این دو را در کفه‌ی مقایسه با یکدیگر قرار دهیم، استیلها ماده ای قوی و با دوام تر از آهن بشمار می‌آیند. با توجه به اینکه آهن به خودی خود یک ماده نسبتا قوی محسوب می شود، طبق تخمین ها، steel صد برابر از آهن قوی و مقاوم تر می باشد. هیجان انگیز نیست؟!.
مقایسه دوام استیلها، آهن و فلز
میان این سه نوع ماده (استیلهای گرید مختلف، آهن و فلز) مسلماَ تفاوتهایی وجود دارد. اما یکی از برجسته ترین نکات اینست که استیل گزینه بهتر یا مقاوم تری می باشد. به‌همین دلیل بطور گسترده تر و البته پراهمیت تری در صنعت مورد استقبال قرار گرفته است. باتوجه به آن که این متریالها دارای چگالی 7850 کیلوگرم بر متر مکعب هستند، 7.85 برابر آهن چگالی دارند.
بلحاظ نقطه ذوب نیز، استیلها دارای نقطه ذوب 1510 درجه سانتی گراد می‌باشند. بدین معنی که از اکثر فلزات، نقطه ذوب و مقاومت بالاتری دارند. یکی از دلایل مستحکمتر بودن استیلها در قیاس با متریال آهن، وجود کربن بیشتر در ساختار آن است. همچنین در مقایسه با آهن متفاوت و با دوام تر می باشند.
استیل یا تیتانیوم؛ کدامیک قوی تر است؟
هنگام ترکیب آلیاژ تیتانیوم با انواع فلزات دیگر مانند:
- آلومینیوم،
- وانادیم
و…، نوعی آلیاژ ترکیبی جالب توجه بدست می آید. آلیاژی که سبب می شود تیتانیوم در مقایسه با بسیاری از انواع استیل، قوی تر بنظر آید و به نوعی بر آن ها غلبه کند. درواقع اگر بخواهیم ساده تر و با جزئیات بیشتری بیان کنیم، می توان به این صورت گفت که از نظر استحکام، بهترین آلیاژها از جنس «تیتانیوم» هستند. تیتانیوم ها با یک آبکاری مناسب، بسیار ظریف و زیبا نیز به چشم می‌آیند. ازهمین رو بصورت گسترده ای در صنعت زیور آلات و ساخت بدلیجات، مورد استفاده قرار می‌گیرند. حال در نظر داشته باشید چنانچه تیتانیوم‌ها در مقابل بالا ترین درجه و گریدهای استیلها قرار بگیرند، از نظر برتری برخی از گرید های استیل قوی تر از تیتانیوم است.
آیا استیلها یک ماده پایدار هستند؟
در جواب این سوال می توان گفت بله. استیل به سبب اینکه از افزودنی ها و سایر ترکیبات قوی ساخته می شود، یک ماده منحصر به فرد و پایدار به شمار می آیدو متریالی که مقاومت و استحکام را برای تولید محصولات مختلف صنعتی، از جمله تجهیزات فست فود، بدنه تجهیزات کافی شاپی، انواع دستگاه‌های صنعتی و… تامین می کند. نا گفته نماند که استیلها ماده ای قابل بازیافت به شمار می روند.
ویژگی های استیل
همانطور که گفته شده است، استیل آلیاژی است که بیشتر محتوای آن از آهن ساخته شده است. اما وجود عناصر دیگری چون کربن، مولیبدن و…، سبب پدید آمدن ویژگی ها و مزایای خاصی می شود. در ادامه به مزایای مهم و اصلی آن ها در جنبه و ابعاد نظیر: درخشش، رسانایی، مقاومت، شکل گیری و… خواهیم پرداخت:
- استیلهای گرید مختلف به سبب اینکه استحکام بالایی دارند، به راحتی شکل پذیر هستند. بنابراین برای ساخت فرمهای مختلف، دست طراح صنعتی باز می باشد.
- فرم پذیری و انعطاف ورقه ها، به استیل اجازه می دهد تا در برابر نیروهای خارجی دوام بیاورد. (مقاومت بالایی داشته باشد).
- از نظر رسانایی، به سبب استحکام بالا برای ظروف پخت و پز و سیم کشی مفید می باشد. ضمن اینکه در انتقال گرما و الکتریسیته، عملکرد خوبی دارد.
- براساس درخشش، ظاهری جذاب و نقره مانندی دارد. همین امر سبب براقیت و محبوب بودن آن شده است و جنس بدنه بسیاری از تجهیزات آشپزخانه صنعتی، از جمله ماشین ظرفشویی صنعتی از steel است.
- این متریالها در کاربرد های مختلف، مقاومت عالی در برابر زنگ زدگی و خوردگی دارند. جریانات اسیدی نیز قادر به آسیب زدن به استیلها نخواهند بود.
- نکته: بطور کلی می توان گفت که استیل ها، ماده اولیه ماندگار، قدرتمند، زیبا و بسیار خاصی هستند.
انواع گریدهای استیلها
در ادامه قصد داریم دو نمونه از گریدهای پرمصرف استیل در صنعت را بررسی و معرفی کنیم. گریدهایی به نامهای استیل 304 و 316 که شدیداَ در تولیدات صنعتی، مورد توجه قرار گرفته اند. به‌بیان دقیق‌تر، این گریدها با توجه به خاصیت و مشخصات خود در زمینه های متنوع کاربرد دارند.
استیل 304 چیست؟
طبق عنوان، استیل 304 یکی از گرید های پر فروش و خاص این نوع متریال است. مهمترین و تأثیرگذارترین ترکیبات شیمیایی گریدهای 304 steel شامل:
- 18 الی 20 درصد کروم،
- 8 الی 10.5 درصد نیکل
می باشد. البته عناصر متعدد دیگری نیز در ساختار کلی و به میزان کمتری وجود دارند. اما به‌لطف همین ساختار کلی، این گرید به عنوان پرمصرف ترین نوع استیلها شناخته می شود. آلیاژهایی که باتوجه به مقادیر بالای کروم و نیکل، مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی، زنگ زدگی و… از خود به نمایش می‌گذارند. نکته مهم مربوط به کاربردهای این گرید می باشد. جایی که از steel 304 در زمینه های متنوعی از جمله:
- ساخت مخزن های ذخیره سازی سیالات شیمیایی و اسیدی (مانند مخزن استیل اسید)،
- روکش چرخ،
- محفظه های برق،
- لوله‌ها و اتصالات،
- مبدل های حرارتی،
- بدنه و جداره های تجهیزات و لوازم آشپزخانه های خانگی و صنعتی (همچون ماشین لباسشویی، یخساز صنعتی، یخچال و…)
- قطعات مکانیکی
و… استفاده می شود.
استیل گرید 316
استیل 316 حاوی مقدار زیادی از نیکل و کروم می باشد. ضمن اینکه با ماده ای به نام مولیبدن تولید می گردد که مقدار آن در این نوع استیلها، حدود 2 الی 3 درصد متغیر است. مولیبدن ها موجب افزایش مقاومت این نوع آلیاژ در مقابل خوردگی و زنگ زدگی می شود. آنها در مقایسه با استیل 304، مقاومت بیشتری در برابر فاکتورهای مخرب زا، از خود نشان می دهند. از جمله کاربرد های مهم استیلهای گرید 316 می توان به:
- ساخت تجهیزات صنعتی سنگین،
- تجهیزات پالایشگاهی،
- دستگاه های پزشکی
- برخی بدنه های خاص لوازم آشپزخانه صنعتی
و… اشاره کرد.
تفاوت میان گریدهای 304 و 316 چیست؟
استیل 304 در مقابل 316 بر اساس ترکیب و نوع ساختار متفاوت است. درحقیقت محتوا و مواد افزودنیشان، سبب وجود آمدن تفاوت میان آن ها شده است. مسلماَ با توجه به اینکه مواد افزودنی یکسانی در تولید و ساخت آن ها استفاده نشده است، مشخصات و ویژگی های نهایی این دو گرید نیز متفاوت خواهد شد. بطوریکه:
- درون ترکیب هر دو، از آهن استفاده شده است که البته میزان و مقدار آن متفاوت خواهد بود.
- همچنین میزان نیکل و کروم آن ها با یکدیگر یکسان نمی باشد.
- با توجه به عنصری به نام مولیبدن، استیل 316 دارای مقاومت بیشتری نسبت به نوع 304 است. همین عامل این هشداررا بوجود می آورد که آلیاژ 304 در محیط های شور و حساس و با درصد کلرید بالا، استفاده نشود. درصورتی که استیل 316 به علت مولیبدن و نیکل بیشتر، به راحتی می تواند در برابر:
کلریدها و
اسیدها،
مقاومت داشته باشد.
- تفاوت عمده دیگر میان آن ها به هزینه و قیمت باز میگردد. چنانکه باید گفت که قیمت آلیاژ نوع 316، گران تر می باشد.
از تفاوت های دیگر آن ها می توان به استحکام، مقاومت دمایی، شکل پذیری و پایداری و… اشاره کرد. بعنوان مثال جوش پذیری و شکل پذیری استیل 304 در مقایسه با نوع 316 بهتر است. زیرا به علت وجود مولیبدن در ترکیبات شیمیایی آلیاژ 316، جوش پذیری و شکل پذیری آن کاهش می‌یابد. درمجموع میتوان گفت که با عنایت به موارد بیان شده، هر دو نوع از گریدهای مدنظر (steel 304 و 316) ، دارای مقاومت ویژه و کاربردهای گسترده ای هستند.
کاربردهای استیل
به علت خواص و مزایای عالی، استیل ها را می توان در زمره‌ی سازگارترین، ماندگارترین، مفیدترین و پر کاربرد ترین متریالها صنعتی جای داد. آلیاژهایی که از مواد مختلفی تولید می گردند. استیل، ماده ای گران بها و ارزشمند است که تاثیرات چشمگیری در ساخت محصولات و خدمات صنعتی داشته است. در ادامه به مهم ترین کاربرد های آن اشاره خواهیم نمود:
1. ساختمان سازی
استیل در زمینه ساخت و ساز ساختمانها و دیگر پروژه های عمرانی، شدیداَ مورد توجه متخصصان و مهندسان قرار گرفته است. بخصوص در طراحی و ساخت:
- ساختمان های بلند،
- ساختمان های مسکونی،
- فریم های عناصر ساختمانی،
- سوله های صنعتی،
- پل ها،
خطوط ریلی و… کاربردهای فراوانی دارد. طبق آمارهای رسمی بنگاه های مطالعاتی، بیشترین مصرف سالانه استیلها، مربوط به کاربرد های فوق است. ضمن اینکه برای بخش حمل و نقل نیز، 5 درصد تقاضای سالیانه این متریالها ثبت شده است. یعنی صنایعی همچون: کشتی سازی، ساخت قطار، برخی نقاط خاص خطوط ریلی و…
2. تجهیزات مکانیکی و خودرو
همچنین از استیل در بخش تجهیزات مکانیکی و خودرویی استفاده می شود. گرید های استیلها در قاب خودرو، کاپوت، درب، ضربه گیر، مخازن سوخت و… کاربرد دارند. طبق آمار منتشر شده، این بخش سالانه 30 درصد از تقاضای خرید steel را تشکیل می دهند.
3. تجهیزات و لوازم آشپزخانه صنعتی و خانگی
طبق آمار منتشر شده، 11 درصد از تقاضای استیل به کاربرد هایی همچون تولید تجهیزات و لوازم آشپزخانه از قبیل:
- یخچال،
- ماشین لباسشویی،
- ماشین ظرفشویی صنعتی
و… اختصاص داده شده است. ضمن اینکه از حدود 2 درصد از آن ها در تولید محصولاتی نظیر:
- ظروف پخت و پز
- و سایر لوازم کوچک آشپزخانه های خانگی و صنعتی،
بهره گرفته میشود.
4. تجهیزات الکترونیکی
3 درصد از تولید استیل برای شرکت های تولید کننده تجهیزات الکترونیکی و.. استفاده می شود. گرچه مقدار عنوان شده چندان قابل توجه نیست. ولی نمی توان از نقش استیلها در برخی کارکرد های حساس الکترونیکی صرف نظر کرد!.
5. مخزن های ذخیره سازی
مخازن ذخیره سازی در صنایع غذایی، شیمیایی و دارویی و… سبب نگهداری امن ماده های اولیه می شوند. بخصوص برای نگهداری اسیدها و سیالات خطرناک شیمیایی، استفاده از آلیاژهای مختلف استیلها بمنظور:
- داشتن مقاومت و دوام
- و تضمین ایمنی،
بسیار پراهمیت می باشد.
ساخت لوله‌های استیل
از گریدهای متنوع استیلها، لوله هایی تولید می شود که از آن ها در:
- شبکه های فاضلاب،
- سیستم های آبرسانی،
- پمپاژ فاضلاب ها
- موارد صنعتی حساس
و… استفاده می گردد. مهمترین دلایل استفاده از لوله استیل، دو عامل «انتقال صحیح سیالات» و «مقاومت بالای آن ها» می باشد.
نحوه شناسایی و کشف انواع استیلها
طبق سوابق و شواهد، کسانی قادر به شناسایی (تشخیص) انواع استیل هستند که متخصص این کار باشند. و یا با انواع آن (گریدهای مختلف آلیاژی) سر و کار داشته باشند. درواقع، شناسایی و تشخیص انواع این متریالها از طریق انجام آزمایشات متعدد و مختلف مقدور می باشد. نکته‌ی حائز اهمیت اینجاست که شناسایی گرید های استیل به تنهایی با نگاه و مشاهده، عملا غیر ممکن به نظر می آید. ازجمله‌ی آزمایشات شناسایی و تشخیص اینگونه متریال ها می توان به:
- تست جرقه،
- تست آهن ربا،
- آزمون تراشه،
- تستهای سختی و
- آزمایشات ظاهر سطحی،
اشاره نمود.
