استنلس استیل یک آلیاژ فولادی است که حداقل 10 درصد کروم دارد و در برابر خوردگی مقاوم است. افزودن کروم به فولاد ضد زنگ، لایه نازکی از اکسید فلزی را بر روی سطح فلز ایجاد می کند که از مواد خورنده محافظت می کند.
یک گرید محبوب از استنلس استیل، استنلس استیل 316 است که معمولاً از 16 تا 18 درصد کروم، 10 تا 14 درصد نیکل، 2 تا 3 درصد مولیبدن و درصد کمی کربن تشکیل شده است. افزودن مولیبدن به استنلس استیل 316 مقاومت در برابر خوردگی آن را در مقایسه با سایر گریدهای استنلس استیل افزایش می دهد. افزودن آلیاژهای دیگر خواص آن را بیشتر می کند.
خواص و ویژگی های استنلس استیل 316 آن را به دومین درجه پرکاربرد استنلس استیل پس از استنلس استیل 304 تبدیل کرده است. این فولاد در محیط های خورنده مانند کارخانه های شیمیایی، پالایشگاه ها و تجهیزات دریایی استفاده می شود.
استنلس استیل 316L محتوای کربن کمتری دارد و در کاربردهایی استفاده می شود که فلز را در معرض خطر حساسیت قرار می دهد. نوع کربن بالاتر، استنلس استیل 316H است که پایداری حرارتی و مقاومت در برابر خزش بیشتری را ارائه می دهد. یکی دیگر از گریدهای پرکاربرد فولاد ضد زنگ 316 تثبیت شده 316Ti است. فولاد ضد زنگ 316Ti مقاومت بهتری در برابر خوردگی بین دانه ای دارد.
استنلس استیل از اصل غیرفعال سازی استفاده می کند که در آن فلزات به اکسیداسیون ناشی از ترکیبات خورنده موجود در اتمسفر و سیالات فرآیندی "غیرفعال" یا غیر فعال می شوند. غیرفعال سازی با قرار دادن فولاد ضد زنگ در معرض هوا انجام می شود، جایی که اکسیدهای کروم روی سطح آن ایجاد می شود.
برای تقویت تشکیل فیلم غیرفعال، آلیاژ به یک تیمار شیمیایی معرفی می‌شود که در آن با غوطه‌ور کردن آن در حمام‌های غیرفعال اسیدی اسید نیتریک، کاملاً تمیز می‌شود. آلاینده هایی مانند آهن اگزوژن یا ترکیبات آهن آزاد حذف می شوند تا از دخالت آنها در ایجاد لایه غیرفعال جلوگیری شود.
پس از تمیز کردن با حمام اسیدی، فلز در حمام هیدروکسید سدیم آبی خنثی می شود. فرآیند رسوب زدایی، سایر لایه‌های اکسیدی را که توسط عملیات آسیاب در دمای بالا، مانند شکل‌دهی گرم، جوشکاری و عملیات حرارتی تشکیل شده‌اند، حذف می‌کند.
ویژگی های خاص گریدهای استنلس استیل 316
در زیر گریدهای مختلف فولاد ضد زنگ 316 آورده شده است. اینها اصلاحات ترکیب استاندارد 316 هستند که در آن مقدار کربن کاهش می یابد یا عناصر آلیاژی به نام تثبیت کننده اضافه می شوند. این برای بهبود یا حفظ خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی پس از جوشکاری است. انواع کربن بالا و نیتروژن بالا برای افزایش سختی و مقاومت در برابر خزش استفاده می شود.
316L: در حال حاضر، این شاید پرکاربردترین نوع در مقایسه با استاندارد و درجه 316Ti باشد. در اصل، گریدهای کربن کم تا زمان معرفی فرآیند تولید به نام کربن زدایی اکسیژن آرگون (AOD) گرانتر و تولید دشوارتر بود. این درجه از فولاد ضد زنگ 316 دارای محتوای کربن کمتری برای کاهش اثرات حساسیت است.
محتوای کربن کمتر به معنای تشکیل کمتر رسوبات کاربید کروم و کاهش کمتر کروم در مناطق نزدیک به مرز دانه است. این امر حفظ چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ را پس از جوشکاری بهبود می بخشد.
316H: این گرید حاوی مقادیر بیشتری کربن است که باعث بهبود پایداری حرارتی و مقاومت در برابر خزش آن می شود. مقاومت در برابر خوردگی آن با 316L قابل مقایسه است. با این حال، به دلیل محتوای کربن بالا، مستعد حساسیت است که اتصالات جوشکاری را در برابر خوردگی آسیب پذیر می کند.
316Ti و 316Cb: به این فولادهای زنگ نزن تثبیت شده گفته می شود. به جای کاهش محتوای کربن، تیتانیوم و نیوبیوم برای کاهش اثرات حساسیت اضافه می شود. تیتانیوم و نیوبیم تشکیل دهنده های قوی کاربید و نیترید هستند که به جلوگیری از مصرف کروم کمک می کند. هر دو گرید مقاومت بیشتری در برابر حمله بین دانه ای در مناطق جوش داده شده دارند.
316N: این یک گرید کمتر محبوب از فولاد ضد زنگ 316 است که دارای مقادیر بیشتری نیتروژن است. فولادهای زنگ نزن غنی از نیتروژن معمولاً از گریدهای بسیار آلیاژی و فوق آستنیتی در نظر گرفته می شوند که در آنها می توان مقادیر بیشتری کروم و مولیبدن اضافه کرد. آلیاژ نیتروژن در فولاد ضد زنگ 316 خواصی مشابه با افزودن کربن بیشتر ایجاد می کند که منجر به بهبود سختی و استحکام بالاتر می شود.
316LN: این یک نوع 316 با کربن کمتر اما محتوای نیتروژن بالاتر است. مشابه 316L، داشتن محتوای کربن کمتر باعث می شود در شرایط جوشکاری مقاومت در برابر خوردگی بهتری داشته باشد. برای جبران از دست دادن کربن، مقدار نیتروژن افزایش می یابد تا خواص مکانیکی آن بهبود یابد.