آیا استیل جذب آهن ربا می شود؟

استیل یا فولاد ضد زنگ معمولاً آلیاژی از آهن، کروم و عناصر دیگر است، و بسته به نوع ساختار و آلیاژ آن، ممکن است خاصیت مغناطیسی داشته باشد یا نداشته باشد. برخی از انواع استیل، مانند استیل فریتی و مارتنزیتی، خاصیت مغناطیسی دارند و جذب آهن‌ ربا می ‌شوند؛ چون ساختار بلوری آن ‌ها به گونه ای است که میدان مغناطیسی در آن‌ ها ایجاد می شود. اما استیل آستنیتی که یکی از رایج ‌ترین انواع استیل ضد زنگ است، مانند گرید 304 به دلیل ساختار بلوری خاص خود، خاصیت مغناطیسی ندارد و به آهن ‌ربا نمی ‌چسبد.

آیا استیل جذب آهن ربا می شود؟ این سوالی است که افراد مختلف در مورد آن پرسیده اند. استیل یا فولاد زنگ ‌نزن یکی از پرکاربردترین آلیاژهای فلزی در صنایع مختلف است که به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، در ساخت تجهیزات پزشکی، لوازم خانگی، صنایع غذایی و ساختمانی استفاده می ‌شود. یکی از پرسش‌ های رایج درباره این ماده این است که آیا استیل جذب آهن ربا می شود یا خیر؟! پاسخ به این سؤال به نوع استیل، ساختار بلوری آن، ترکیب شیمیایی و فرآیندهای تولید بستگی دارد. برای دریافت پاسخ این سوال و بررسی خاصیت مغناطیسی استیل با مدیران آهن همراه باشید.

برای انتخاب دقیق آلیاژهای استیل متناسب با نیاز صنعتی خود، با کارشناسان ما در تماس باشید. تجربه‌ی ما، ضامن انتخاب درست شماست. امکان استعلام قیمت روز مقاطع فولادی، استیل و آلیاژی نیز از طریق لینک زیر برای شما فراهم شده است. با ما در تماس باشید!

تماس با مدیران آهن زاینده رود

آیا استیل خاصیت آهن ربایی دارد؟ انواع استیل و ویژگی مغناطیسی آن ‌ها

استیل یکی از پرکاربردترین آلیاژهای فلزی در جهان است که به ‌دلیل مقاومت بالا در برابر زنگ ‌زدگی، استحکام مناسب و ظاهر زیبا، در صنایع مختلف از ساختمان ‌سازی گرفته تا تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از موضوعات قابل بحث در مورد استیل، رفتار مغناطیسی آن است و اینکه آیا استیل خاصیت آهنربایی دارد؟ بسیاری از افراد ممکن است تصورشان این باشد که انواع استیل یا کاملاً مغناطیسی هستند (جذب آهنربا می شوند) یا کاملاً غیرمغناطیسی (خاصیت آهنربایی ندارند)، اما واقعیت این است که خاصیت مغناطیسی استیل به عوامل متعددی مانند ترکیب شیمیایی، ساختار بلوری و حتی فرآیندهای تولید و شکل ‌دهی آن بستگی دارد. در ادامه به بررسی دقیق ‌تر انواع مختلف استیل و تأثیر این عوامل بر رفتار مغناطیسی آن ‌ها خواهیم پرداخت.
انواع استیل ‌بر اساس ساختار بلوری (فازهای متالورژیکی) و ترکیب شیمیایی به چند دسته اصلی تقسیم می ‌شوند که هر کدام رفتار مغناطیسی متفاوتی از خود نشان می ‌دهند:

استیل آستنیتی (Austenitic)

آستنیت ساختاری کریستالی بلورین مکعبی با وجوه مرکزدار است که تقریبا در گریدهای مختلف استیل وجود دارد. این نوع استیل‌ ها شامل گریدهای رایج سری ۳۰۰ مانند 304 (با آلیاژهای کروم و نیکل) و 316 (با آلیاژ مولیبدن برای افزایش مقاومت به خوردگی) هستند. به دلیل درصد بالای عناصر نیکل و کروم، ساختار بلوری این نوع استیل عمدتاً آستنیتی و غیرمغناطیسی (خاصیت مغناطیسی بسیار ضعیف) است. بنابراین جذب آهن ربا نمی شود. کار سرد (خم‌کاری، کشش یا شکل‌دهی) روی این نوع استیل می تواند ساختار آن را تغییر دهد و به طور موضعی به مارتنزیت تبدیل شود و خاصیت مغناطیسی ضعیفی پیدا کند. البته میزان خاصیت مغناطیسی در این حالت، به میزان تغییر پس از فرایند سرد کاری و ترکیب دقیق آلیاژ استیل بستگی دارد. بنابراین در مورد خاصیت مغناطیسی استیل آستنیتی می توان گفت این نوع استیل خاصیت مغناطیسی ندارد.

استیل فریتی (Ferritic)

استیل فریتی یکی از انواع فولاد زنگ ‌نزن است که ساختار بلوری آن از فریت، یک ساختار مکعبی مرکزپر تشکیل شده است. این دسته از استیل ‌ها معمولاً دارای مقادیر بالایی کروم و مقدار کمی کربن هستند و اغلب فاقد نیکل یا دارای مقدار بسیار کمی از این عنصر هستند. به دلیل ساختار فریتی، این نوع استیل ‌ها خاصیت مغناطیسی دارند و به آهنربا جذب می ‌شوند. استیل‌ های فریتی مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند، اما معمولاً شکل ‌پذیری و قابلیت جوشکاری آن‌ ها نسبت به استیل‌ های آستنیتی کمتر است. این نوع استیل به طور گسترده در تولید لوازم خانگی، تجهیزات آشپزخانه، قطعات خودرو و برخی کاربردهای صنعتی که نیاز به مقاومت به خوردگی و خاصیت مغناطیسی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. استیل های سری 400 از جمله 430 و 434 از نوع فریتی هستند که ساختارشان ذاتاً مغناطیسی است. در ساخت لوازم خانگی (مانند روکش یخچال و ماشین لباسشویی)، تجهیزات آشپزخانه و قطعات خودرو از این نوع استیل استفاده می شود.

استیل مارتنزیتی (Martensitic)

استیل مارتنزیتی نوع دیگری از فولاد زنگ ‌نزن است با ساختار بلوری چهار وجهی مرکزپر از نوع مارتنزیت، که از تغییر فاز آستنیت در اثر سرد کردن سریع به دست می ‌آید. این دسته از استیل ‌ها معمولاً دارای مقادیر کروم و کربن نسبتاً بالایی هستند و امکان سخت‌ کاری آن ‌ها از طریق عملیات حرارتی (کوئنچ و تمپر) فراهم می‌ شود. در حالت سخت ‌شده، استیل ‌های مارتنزیتی استحکام و سختی بسیار بالایی دارند و به همین دلیل برای ساخت ابزارهای برش، کارد و چنگال، تیغه‌ ها و قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، ایده ‌آل هستند.

مشابه استیل ‌های فریتی، استیل‌ های مارتنزیتی نیز به دلیل ساختار بلوری خود خاصیت مغناطیسی قوی دارند. با این حال، قابلیت جوشکاری و مقاومت به خوردگی آن ‌ها معمولاً از استیل‌ های آستنیتی کمتر است. این نوع استیل ها نیز جز سری 400 هستند و به دلیل محتوای کربن بالاتر نسبت به فریتی ‌و مارتنزیتی ها، خاصیت مغناطیسی قوی دارند و سخت ‌شونده نیز هستند.

استیل دوپلکس (Duplex)

استیل دوپلکس دسته ‌ای از فولادهای زنگ ‌نزن پیشرفته است که ساختار میکروسکوپی آن‌ ها ترکیبی از فازهای آستنیت و فریت (معمولاً به نسبت تقریباً مساوی) است. این ساختار دوگانه باعث شده است که استیل دوپلکس از استحکام تسلیم بالاتر و مقاومت به خوردگی موضعی (مانند خوردگی حفره ‌ای و شکافی) بهتری نسبت به استیل ‌های آستنیتی برخوردار باشد. این نوع استیل معمولاً حاوی مقادیر قابل توجهی کروم، نیکل و مولیبدن است و به دلیل حضور فاز فریتی، خاصیت مغناطیسی متوسطی دارد و قدرت مغناطیسی آن معمولا از استیل های فریتی و مارتنزیتی کمتر است. این آلیاژ از استیل، به طور گسترده در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، دریایی و همچنین در ساخت مخازن تحت فشار و مبدل ‌های حرارتی به دلیل خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی، به وفور مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

استیل رسوب سخت شونده

استیل رسوب ‌سخت ‌شونده (Precipitation-Hardening Stainless Steel) نوعی دیگری از استیل یا فولاد زنگ ‌نزن است که با استفاده از عملیات حرارتی خاص، از طریق رسوب ‌گذاری ذرات ریز در ساختار فلز، سختی و استحکام بالایی پیدا می ‌کند. این نوع استیل مشابه استیل های آستنیتی از مقاومت به خوردگی خوبی برخوردار است، همچنین استحکام مکانیکی بالایی دارد. عناصر آلیاژی مانند آلومینیوم، مس، نیوبیوم یا تیتانیوم به ساختار آن افزوده می ‌شوند تا طی عملیات حرارتی و رسوب، فازهای ریز و سختی تشکیل شوند. این نوع فولاد در صنایع هوافضا و تجهیزات پزشکی به دلیل عملکرد بالا و قابلیت ماشین‌کاری مناسب، کاربرد گسترده‌ ای دارد.
استیل رسوب سخت شونده قبل از عملیات حرارتی، یعنی در مرحله ی آستنیتی، تقریبا غیرمغناطیسی است. اما پس از عملیات حرارتی و رسوب سختی، ساختار مارتنزیتی یا نیمه مارتنزیتی پیدا می کند که مغناطیسی است و جذب آهن ربا می شود.

عوامل مؤثر بر خاصیت مغناطیسی استیل

تا این بخش از مقاله به معرفی انواع استیل، ساختار و خاصیت مغناطیسی آن ها پرداختیم. در ادامه باید بگوییم برای اینکه بدانید آیا استیل جذب آهن ربا می شود یا نه؟! لازم است عواملی که بر خاصیت مغناطیسی استیل تاثیرگذارند نیز مورد بررسی قرار گیرد. همانطور که اشاره کردیم، برخلاف تصور عمومی، خاصیت مغناطیسی استیل ‌ها، ویژگی‌ ثابت و همیشگی نیست؛ بلکه پدیده ‌ای وابسته به ساختار بلوری و شرایط فرآیندهای تولید و عملیات حرارتی است.
در واقع، بسیاری از انواع استیل که در نگاه اول مشابه به نظر می‌ رسند، از نظر واکنش به میدان مغناطیسی تفاوت ‌های چشم‌گیری دارند. این تفاوت نه ‌تنها به نوع آلیاژ پایه، بلکه به ریز ساختار نهایی ماده نیز مربوط می ‌شود؛ ساختاری که ممکن است در اثر عملیات حرارتی، تغییر فاز و یا حتی فرآیندهای مکانیکی، دگرگون شود. بنابراین، درک رفتار مغناطیسی استیل نیازمند بررسی عمیق ‌تری از ساختار درونی آن است و فقط مربوط به ظاهر و ترکیب شیمیایی اولیه آن نیست. پس می توان گفت علاوه بر نوع پایه استیل و آلیاژ آن، عوامل دیگری نیز بر خاصیت مغناطیسی استیل تاثیرگذارند. این عوامل عبارتند از:

ترکیب شیمیایی

• ترکیب شیمیایی استیل و نوع مواد و آلیاژهایی که در ترکیب آن وجود دارد، در میزان خاصیت مغناطیسی آن تاثیرگذار است.
• آهن (Fe): عنصر اصلی و پایه‌ ی مغناطیسی بسیاری از انواع استیل‌، آهن است
• کروم (Cr): عنصر کروم باعث مقاومت به خوردگی می شود و به تنهایی می تواند منجر به ایجاد ساختار فریتی شود و خاصیت مغناطیسی ایجاد کند
• نیکل (Ni): نیکل یک عنصر کلیدی آستنیت ‌زا است. افزایش نیکل باعث پایداری فاز آستنیت (غیرمغناطیسی) می ‌شود و خاصیت مغناطیسی را کاهش می ‌دهد یا از بین می ‌برد.
• منگنز (Mn) و نیتروژن (N): منگنز و نیتروژن نیز می ‌توانند آستنیت ‌زا باشند.
• مولیبدن (Mo): مولیبدن نیز عمدتاً باعث افزایش مقاومت به خوردگی می شود و می ‌تواند ساختار فریتی ایجاد کند
• کربن (C): کربن در استیل‌ های مارتنزیتی در افزایش سختی و خاصیت مغناطیسی نقش دارد.

کار سرد یا سردکاری (Cold Working)

فرآیندهایی مانند نورد، خم‌کاری، کشش یا پرس‌کاری می‌ توانند ساختار بلوری استیل ‌های آستنیتی را تغییر داده و بخشی از فاز آستنیت را به فاز مارتنزیت تبدیل کنند. این پدیده تحت عنوان "مارتنزیت ناشی از تغییر شکل" شناخته می ‌شود. بنابراین، یک قطعه استیل 304 که در ابتدا غیرمغناطیسی است، پس از کار سرد می ‌تواند خاصیت مغناطیسی ضعیفی پیدا کند.

عملیات حرارتی (Heat Treatment)

عملیات حرارتی نیز می ‌تواند ساختار بلوری استیل را به طور قابل توجهی تغییر داده و بر خاصیت مغناطیسی آن تأثیر بگذارد. از جمله عملیات حرارتی که منجر به تغییر خاصیت مغناطیسی استیل می شود عبارتند از:

• آنیل کردن (Annealing): در استیل‌ های آستنیتی که در اثر کار سرد مغناطیسی شده ‌اند، آنیل کردن می ‌تواند با بازگرداندن ساختار به حالت آستنیتی پایدار، خاصیت مغناطیسی ایجاد شده را کاهش دهد یا از بین ببرد.
• کوئنچ و تمپر (Quench and Temper): برای استیل ‌های مارتنزیتی استفاده از روش هایی مثل کوئنچ و تمپر می تواند با هدف دستیابی به سختی و خاصیت مغناطیسی مطلوب استفاده شود.

تفاوت ‌های استیل بگیر و نگیر

در بازار برای توصیف نحوه واکنش استیل به آهن ربا از اصطلاح بگیر (مغناطیسی) و نگیر (غیرمغناطیسی) استفاده می شود. تا این بخش از مقاله مطالبی را عنوان کردیم در ارتباط با اینکه آیا استیل خاصیت آهن ریایی دارد یا خیر و انواع استیل با خاصیت مغناطیسی و غیر مغناطیسی را معرفی کردیم. در این بخش از مقاله قصد داریم استیل بگیر و نگیر را با یکدیگر از جنبه های مختلف مقایسه کنیم.

بررسی تفاوت ها از لحاظ ساختار بلوری

استیل بگیر (مغناطیسی) دارای ساختار بلوری فریتی (BCC) یا مارتنزیتی (BCT) است. این ساختارها به گونه ای است که در آن اسپین ‌های الکترونی اتم‌ های آهن با یکدیگر هم ‌راستا شده و یک میدان مغناطیسی خالص ایجاد می کنند.
در حالی که در استیل نگیر (غیرمغناطیسی) ساختار بلوری آستنیتی (FCC) است. در این ساختار، فاصله بین اتم ‌ها و نحوه قرارگیری آن ‌ها به گونه ‌ای است که معمولاً از هم ‌راستایی پایدار اسپین ‌های الکترونی و بروز خاصیت فرومغناطیسی جلوگیری می‌ شود.

بررسی تفاوت ها از لحاظ ترکیب شیمیایی

در استیل بگیر، آهن به عنوان عنصر پایه و اصلی است و معمولا عناصری از قبیل کروم، نیکل و کربن در آن وجود دارد. اما در استیل نگیر، آهن و سایر عناصر تثبیت کننده ی فاز آستنیتی، همچنین درصد متفاوتی از عناصر کروم، نیکل، منگنز و نیتروژن وجود دارد.

بررسی تفاوت ها از لحاظ قابلیت جوشکاری و شکل ‌پذیری

استیل نگیر از قابلیت شکل ‌پذیری عالی، قابلیت جوشکاری آسان، و مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی برخوردار است. در حالی که استیل بگیر نوع فریتی، از خاصیت شکل پذیری متوسط برخوردار است و جوشکاری آن لازم است با دقت بیشتری انجام شود. همچنین استیل بگیر از نوع مارتنزیتی از خاصیت شکل پذیری محدودتر برخوردار بوده و می توان گفت جوشکاری آن قدری چالش برانگیز است و معمولا به پیش گرمایش و همچنین عملیات حرارتی پس از جوشکاری نیاز دارد.

در نهایت، انتخاب بین انواع استیل بسته به نیازهای خاص پروژه ها و نوع کاربرد آن ها، از جمله میزان مقاومت به خوردگی، خواص مکانیکی، ملاحظات مربوط به هزینه و البته نیاز یا عدم نیاز به خاصیت مغناطیسی و عواملی از این قبیل بستگی دارد.

کلام پایانی: خاصیت مغناطیسی استیل یک ویژگی متغیر است

در این مقاله به ذکر مطالبی در ارتباط با خاصیت مغناطیسی استیل پرداختیم و مطالبی را در ارتباط با اینکه آیا استیل جذب آهن ربا می شود یا نه پرداختیم. در آخر می توان گفت خاصیت مغناطیسی استیل به طور مستقیم به نوع آلیاژ، ساختار میکروسکوپی (فازهای بلوری)، ترکیب شیمیایی و تاریخچه فرآیندهای تولید (عملیات مکانیکی و حرارتی) آن بستگی دارد. برای مثال برخی استیل‌ ها مانند آستنیتی ‌ها (مثل 304 و 316) در حالت آنیل شده ذاتاً غیر مغناطیسی هستند، اما می ‌توانند در اثر کار سرد خاصیت مغناطیسی (معمولاً ضعیف) پیدا کنند. در مقابل، استیل‌ های فریتی (مثل 430)، مارتنزیتی (مثل 410) و دوپلکس ذاتاً مغناطیسی هستند. بنابراین در انتخاب نوع استیل برای کاربردهای خاص، توجه به خاصیت مغناطیسی آن و الزامات کاربرد، اهمیت ویژه ای دارد.