فولاد سمانته

سمانتاسیون فرآیندی است که در آن سطح فولاد با محتوای کربن کم، با کربن غنی می شود.
این فرآیند به منظور افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش سطح فولاد و در عین حال حفظ چقرمگی و انعطاف پذیری هسته آن انجام می شود.
فولاد یک آلیاژ از آهن و کربن است که به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی برتر خود، در صنایع مختلف از جمله ساختمان‌ سازی، خودرو سازی، صنایع نظامی و … استفاده می‌ شود.
فولاد با ترکیب دقیق مقدار کربن با آهن، قابل تولید به صورت مختلف با خواص متفاوت است. به عنوان مثال، فولاد‌ های با درصد کم کربن مناسب برای ساخت قطعات پوسته‌ ای و فولاد‌ های با درصد بالا تر کربن مناسب برای ساخت قطعات تحمل بار بالا تر هستند.
فولاد سمانته یا Stainless Steel نوعی آلیاژ آهنی است که به علت خواص خاص و متنوعی که دارد، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌ گیرد.
از ترکیب آهن، کربن، و عناصر دیگری مانند کروم، نیکل، مولیبدن و وانادیوم تشکیل می‌ شود.
یکی از خصوصیات بارز فولاد سمانته مقاومت آن در برابر زنگ زدگی است.
حضور عنصر کروم در ترکیب فولاد سمانته باعث ایجاد یک لایه اکسیدی محافظ در سطح فولاد می‌ شود که از تماس مستقیم با هوا و آب جلوگیری می‌ کند و فولاد را در برابر زنگ زدگی و خوردگی محافظت می‌ کند.
علاوه بر مقاومت در برابر زنگ زدگی، فولاد سمانته دارای خواص مکانیکی بالا، مقاومت در برابر حرارت، انعطاف‌ پذیری، و قابلیت جوشکاری است.
به همین دلیل، در صنایع مختلفی از جمله خودرو سازی، ساختمان‌ سازی، تولید وسایل آشپزخانه، ابزار های پزشکی، صنایع دریایی و هوایی، و صنایع نفت و گاز استفاده می‌ شود.
این فولاد در انواع مختلفی مانند فولاد ضد زنگ یا Austenitic Stainless Steel، فولاد مارتنزیتی یا Martensitic Stainless Steel، فولاد فریتیک یا Ferritic Stainless Steel، و فولاد دوفازی یا Duplex Stainless Steel وجود دارد، هر کدام با ترکیبات مختلف و خصوصیات منحصر به فردی که برای کاربرد های خاص استفاده می‌ شوند.
فولاد سمانته یک نوع فولاد
است که با افزودن عناصر آلیاژی مانند کروم، مولیبدن و وانادیوم به فولاد آهنی تقویت شده است. این فولاد دارای ویژگی‌ های زیر است.

۱- مقاومت بالا در برابر خوردگی

با افزودن عناصر آلیاژی، فولاد سمانته مقاومت بالاتر در برابر خوردگی را نسبت به فولاد آهنی دارد.

۲- مقاومت بالای سخت شدن

با تغییرات حرارتی مناسب، قابلیت سخت شدن بالایی دارد.

۳- مقاومت بالای کشش و خستگی

این فولاد دارای مقاومت بالای کشش و خستگی است که در صنایع خودرو سازی، هوافضا و صنعت دریایی استفاده می‌ شود.

۴- قابل تشکیل‌ پذیر

قابل تشکیل‌ پذیر است و به راحتی قابل پرسیده شدن و شکل‌ دهی است.

۵- مقاومت بالا در برابر حرارت

دارای مقاومت بالایی در برابر حرارت است و در صنایعی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت دارند، مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

انواع فولاد سمانته

فولاد سمانته در انواع مختلفی و با ترکیبات متفاوتی وجود دارد.
در زیر به برخی از انواع رایج این فولاد اشاره می‌ کنیم.

۱- فولاد ضد زنگ یا Austenitic Stainless Steel

این نوع فولاد حاوی حداقل ۱۶-۱۸٪ کروم و ۸-۱۰٪ نیکل است.
خواص اصلی آن شامل مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی، استحکام مکانیکی خوب، قابلیت جوشکاری، و مقاومت در بقایای حرارتی است.
این نوع فولاد در صنایع مختلفی از جمله صنایع غذایی، پزشکی، خودرو سازی و ساختمان‌ سازی استفاده می‌ شود.

۲- فولاد مارتنزیتی یا Martensitic Stainless Steel

این نوع فولاد حاوی حداقل ۱۲٪ کروم است.
با تمرکز بر حرارت‌ درمانی، می‌ توان آن را از حالت بلوری فریتیتی به حالت بلوری مارتنزیتی تبدیل کرد که خواصی مانند مقاومت بالا در برابر سایش، استحکام بالا و سختی برجسته را ایجاد می‌ کند.
این نوع فولاد در ساختمان‌ سازی، ابزار های برش، و قطعات پمپ استفاده می‌ شود.

۳- فولاد فریتیک یا Ferritic Stainless Steel

این نوع فولاد سمانته حاوی حداقل ۱۲٪ کروم است و بدون حاوی نیکل است.
خواص اصلی آن شامل مقاومت خوب در برابر زنگ زدگی در شرایط خشک، مقاومت در برابر تغییرات حرارتی، و خواص مغناطیسی است.
فولاد فریتیک در صنایع خودرو سازی، سیستم‌ های تهویه و گرمایش، و صنایع غذایی استفاده می‌ شود.

۴- فولاد دوفازی یا Duplex Stainless Steel

این نوع فولاد حاوی حدود ۲۲-۲۳٪ کروم و ۴-۵٪ نیکل است.
خواص اصلی آن شامل مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی و خوردگی، مقاومت بالا در برابر تغییرات حرارتی، استحکام مکانیکی بالا و خواص فیزیکی مناسب است.
در صنایع پالایشگاهی، صنایع شیمیایی، ساختمان‌ سازی در شرایط خاص، و صنایع دریایی استفاده می‌ شود.
یک نوع فولاد است که با افزودن عناصری مانند کروم، نیکل، مولیبدن و وانادیوم به آن، خواص خاصی را به دست می‌آورد.
این فولاد ها برای استفاده در شرایط سخت و خشکیده، در دما های بالا و در محیط‌ های شیمیایی خاص مناسب هستند.

برخی از انواع این فولاد برای به دست آوردن اطلاعات بیشتر ذکر می کنیم.

۱- فولاد سمانته آلات

این نوع فولاد دارای خواص مقاومت بالا در برابر سایش، ضربه و حرارت است.

۲- فولاد سمانته پلاستیک

این نوع فولاد دارای خواص قابل تغییر شکل و پذیرش تغییرات حجم است.

۳- فولاد سمانته پودر

این نوع فولاد با استفاده از فرآیند پودرسازی تولید می‌شود و دارای خواص مقاومت بالا در برابر سایش و حرارت است.
به علاوه، در بین این دسته‌ بندی‌ ها، نوعی فولاد سمانته به نام فولاد پرسیپیتیتی Precipitation-Hardening Stainless Steel نیز وجود دارد که با تغییر حرارتی خاص، خواص مکانیکی آن قابل تقویت می‌ شود.

انواع روش سمانته

روش‌ های سمانته‌ سازی Heat Treatment می‌ توانند متنوع باشند و به استفاده از حرارت و سرد کردن کنترل شده برای تغییر خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد می‌ پردازند.
در زیر، برخی از روش‌ های سمانته‌ سازی معمول برای فولاد سمانته را بررسی می‌ کنیم.

۱- سمانته معمولی Annealing

در این روش، به صورت یکنواخت گرم می‌ شود و سپس به آرامی خنثی می‌ شود.
این روش برای کاهش تنش‌ های داخلی، بهبود قابلیت جوشکاری و انعطاف‌ پذیری، و تغییر ساختار بلوری استفاده می‌ شود.

۲- سمانته نرم‌ کردن Softening

در این روش، فولاد سمانته در دما های بالا گرم می‌ شود و سپس به صورت آهسته خنثی می‌ شود.
این روش برای کاهش سختی و بهبود انعطاف‌ پذیری فولاد استفاده می‌ شود.

۳- سمانته آوستنیتی Austenitizing

در این روش، فولاد سمانته به دماهای بسیار بالا معمولاً در نقاط بین ۹۰۰-۱۱۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌ شود تا ساختار بلوری فولاد به حالت آوستنیتی تبدیل شود.
این روش برای بهبود خواص مکانیکی و سختی فولاد استفاده می‌ شود.

۴- سمانته مارتنزیتی Martensitic Quenching

در این روش، فولاد سمانته به دما های بالا گرم می‌ شود و سپس به صورت سریع خنثی می‌ شود معمولاً در روغن یا آب.
این روش باعث تبدیل ساختار بلوری فولاد به حالت مارتنزیتی می‌ شود که دارای سختی بسیار بالا است.

۵- سمانته فریتیک Ferritic Annealing

در این روش، فولاد سمانته به دما های معتدلی گرم می‌ شود و سپس به صورت آهسته خنثی می‌ شود.
این روش برای بهبود خواص مغناطیسی و مقاومت در برابر تغییرات حرارتی استفاده می‌ شود.
این تنها چند مثال از روش‌ های سمانته‌ سازی هستند و بسته به نوع فولاد سمانته و خواص مورد نیاز، روش‌ های دیگری نیز ممکن است استفاده شوند.
همچنین، ترکیب این روش‌ ها و پارامتر های حرارتی مورد استفاده بستگی به نوع و کاربرد نهایی فولاد سمانته دارد.

مشخصه فولاد سمانتاسیون

فولاد ۱۴NiCr14: این نوع فولاد دارای ترکیب شیمیایی مخصوص خود است که از جمله آن‌ها می‌توان به ۰.۱۵-۰.۲۰% کربن، ۱.۰۰-۱.۴۰% نیکل، ۱.۲۰-۱.۵۰% کروم و ۰.۱۰-۰.۳۰% مولیبدن اشاره کرد.

فولاد ۱۵CrNi6 : این نوع فولاد به دلیل خواص مکانیکی و سختی بالا، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

فولاد ۱۸CrNi8 : این فولاد دارای مقاومت بالا در برابر سایش و خستگی است و به عنوان یکی از مواد پایه برای تولید قطعاتی که در شرایط فشار و حرارت بالا کار می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد ۱۶MnCr5 : این نوع فولاد از جمله فولادهای استاندارد صنعتی است که در برخی از کاربردهای مهم مانند قطعات ماشین‌آلات، دنده‌ها، و قطعات پیشرفته مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

فولاد ۲۰MnCr5 : یکی از فولاد‌های سمانتاسیونی است که برای تولید قطعات مهم در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد ۲۰MnCrS5 : به عنوان یکی از مواد اولیه مورد توجه در تولید ابزارهای پرفشرده و دیگر قطعات ماشین‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد فولاد سمانته

فولاد سمانته  Cemented Steel یک نوع فولاد خاص است که از آن در صنایع مختلف استفاده می‌ شود. این نوع فولاد از آلیاژ های فلزی تشکیل شده است که به واسطه فرآیندی به نام سمانتاسیون Cementation تقویت می‌ شود.
در این فرآیند، قطعه‌ های فولادی در محیطی حاوی کربن قرار می‌ گیرند و در دما های بالا مورد انجماد قرار می‌ گیرند.
کربن به عنوان یک عنصر آلیاژی وارد فولاد می‌ شود و ویژگی‌ های مکانیکی آن را بهبود می‌ بخشد.
کاربرد های فولاد سمانته به دلیل ویژگی‌ های آن شامل موارد زیر می‌ شود.

۱- ابزار های برش و حفاری

فولاد سمانته به دلیل سختی و مقاومت بالا در برابر سایش و ضربه، برای ساخت ابزار های برش و حفاری مانند تیغه‌ ها، دریل‌ ها و قلاویز ها استفاده می‌ شود.

۲- قطعات صنعتی

به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار و سایش، فولاد سمانته در ساخت قطعاتی که با شرایط سخت و محیط‌ هایی که با ضربات و استرس مکانیکی زیاد رو به رو هستند، استفاده می‌ شود.
این شامل قطعات ماشینی، دستگاه‌ های صنعتی و قطعات خودرو می‌ شود.

۳- ابزار های دندانپزشکی و جراحی

فولاد سمانته به دلیل مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی و قابلیت تحمل به عملیات ضد عفونی، در ساخت ابزار های دندانپزشکی و جراحی استفاده می‌ شود.

۴- صنایع نظامی

به دلیل خصوصیاتی مانند سختی، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر خوردگی، فولاد سمانته در ساخت ابزار ها و قطعات نظامی مانند تفنگ‌ ها، سواری‌ های نظامی و تجهیزات دفاعی استفاده می‌ شود.
از آنجایی که فولاد سمانته می‌ تواند در ترکیب با دیگر عناصر آلیاژی مختلف استفاده شود، کاربرد های دیگری نیز برای آن وجود دارد.
برای هر کاربرد خاص، ترکیبات و ویژگی‌ های مختلفی از فولاد سمانته مورد استفاده قرار می‌ گیرد تا نیاز های خاص آن کاربرد را برآورده کند.