استنلس استیل و کاربرد

استنلس استیل و کاربرد (فولاد ضد زنگ): طبقه‌بندی، گریدها، خواص و کاربردها در صنعت

مقدمه

استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ، خانواده بزرگی از آلیاژهای آهن با حداقل ۱۰.۵ درصد کروم است. که مقاومت استثنایی در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهند. این مقاومت به دلیل تشکیل یک لایه غیرفعال و خودترمیم‌شونده از اکسید کروم بر سطح فلز ایجاد می‌شود. با افزودن عناصر آلیاژی دیگر مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و نیوبیم، خواص مکانیکی. فیزیکی و مقاومت به خوردگی در محیط‌های خاص به طور چشمگیری بهبود می‌یابد.

استنلس استیل و کاربرد

برخلاف تصور رایج، فولاد ضد زنگ کاملاً “ضد زنگ” نیست. در شرایط خاص مانند محیط‌های دارای کلرید بالا (آب راکد دریایی) یا اسیدهای کاهنده قوی. حتی گریدهای مقاوم مانند 316 نیز می‌توانند دچار خوردگی موضعی (حفره‌ای یا شیاری) شوند . با این حال، تنوع گسترده گریدهای استنلس استیل، انتخاب مواد مناسب را برای طیف وسیعی از صنایع از جمله فرآوری شیمیایی. نفت و گاز، مواد غذایی، دارویی، معماری و ساخت‌وساز فراهم می‌کند.

سیستم نام‌گذاری AISI (انجمن آهن و فولاد آمریکا) رایج‌ترین روش برای شناسایی این گریدهاست. در این مقاله، به طبقه‌بندی متالورژیکی، گریدهای اصلی، خواص و کاربردهای آنها، با تأکید بر گریدهای پرکاربرد و خاص مانند فولادهای نسوز می‌پردازیم.

طبقه‌بندی استنلس استیل‌ها بر اساس ریزساختار

استنلس استیل‌ها بر اساس ریزساختار متالورژیکی خود به پنج خانواده اصلی تقسیم می‌شوند که هر کدام خواص و کاربردهای منحصر به فردی دارند.

۱. استنلس استیل‌های آستنیتی (سری 200 و 300)

این خانواده، پرمصرف‌ترین گروه استنلس استیل‌ها (بیش از ۷۰٪ تولید جهانی) را تشکیل می‌دهد. ساختار کریستالی FCC (آستنیت) که توسط نیکل (یا منگنز و نیتروژن در سری 200) تثبیت می‌شود، باعث می‌شود این فولادها:

• غیرمغناطیسی باشند (اگرچه پس از کار سرد ممکن است کمی مغناطیس شوند).
• شکل‌پذیری و چقرمگی عالی داشته باشند.
• قابلیت جوشکاری بسیار خوبی داشته باشند.
• مقاومت به خوردگی بالا به ویژه در گریدهای حاوی مولیبدن.

مهم‌ترین گریدهای این خانواده: 304، 316، 310، 314 و نسخه‌های کم کربن آنها (304L، 316L) هستند.

۲. استنلس استیل‌های فریتی (سری 400)

این فولادها دارای ساختار BCC (فریت) بوده و با کروم (۱۰.۵ تا ۳۰٪) آلیاژ شده‌اند و نیکل ندارند یا مقدار آن بسیار کم است. ویژگی‌های آنها عبارتند از:

• مغناطیسی هستند.
• مقاومت به خوردگی خوب، اما به طور کلی کمتر از آستنیتی‌ها.
• قیمت پایین‌تر و مقاومت خوب در برابر تنش‌های خوردگی (SCC).
• کاربردها: قطعات تزئینی داخلی، لوازم خانگی، سیستم‌های اگزوز خودرو.
  مثال: 430، 409.

۳. استنلس استیل‌های مارتنزیتی (سری 400 و 500)

این فولادها با عملیات حرارتی سخت می‌شوند و ساختار BCT (مارتنزیت) پیدا می‌کنند. آنها:

• مغناطیسی هستند.
• استحکام و سختی بسیار بالا، اما چقرمگی کمتر و مقاومت به خوردگی متوسط (به دلیل کربن بالاتر).
• کاربردها: کارد و چنگال، تیغه‌های جراحی، توربین‌ها، شیرآلات.
  مثال: 410، 420، 440.

۴. استنلس استیل‌های دوبلکس (فریتی-آستنیتی)

این گریدها دارای ساختار دو فازی (حدود ۵۰٪ آستنیت و ۵۰٪ فریت) هستند که ترکیبی از خواص هر دو خانواده را ارائه می‌دهد:

• استحکام تسلیم بسیار بالا (حدود دو برابر آستنیتی‌ها).
• مقاومت عالی در برابر تنش‌های خوردگی (SCC).
• چقرمگی خوب.
• کاربردها: صنایع نفت و گاز دریایی، مبدل‌های حرارتی، مخازن تحت فشار.
  مثال: 2205 (UNS S31803/S32205).

۵. استنلس استیل‌های رسوب‌سخت شونده

این آلیاژها با عملیات حرارتی پیرسازی، استحکام فوق‌العاده بالایی (بیش از مارتنزیتی‌ها) به دست می‌آورند. کاربرد اصلی آنها در صنایع هوافضا و قطعات با استحکام بالا است. مثال: 17-4 PH (UNS S17400).

گریدهای اصلی استنلس استیل: ترکیب، خواص و کاربردها

در این بخش، مهم‌ترین گریدهای استنلس استیل که در سطح جهانی و از جمله در ایران کاربرد گسترده دارند، به تفصیل معرفی می‌شوند.

۱. استیل 304 (AISI 304 / EN 1.4301)

این گرید، “کار اسب” صنعت استنلس استیل نامیده می‌شود و پرمصرف‌ترین گرید است.

• ترکیب شیمیایی تقریبی: Cr: 18-20%, Ni: 8-10.5%, C: ≤0.08% .
• ویژگی‌ها: تعادل عالی بین شکل‌پذیری، جوش‌پذیری، مقاومت به خوردگی (در محیط‌های اتمسفری و آلی) و هزینه. غیرمغناطیسی است.

• کاربردها:
  • صنایع غذایی و لبنیات (مخازن، لوله‌ها، تجهیزات فرآوری).
  • تجهیزات آشپزخانه صنعتی (سینک، کابینت).
  • صنایع دارویی و بیوتکنولوژی (تجهیزات بهداشتی).
  • معماری و دکوراسیون داخلی (نما، آسانسور، دستگیره).
  • مبدل‌های حرارتی و لوله‌های صنعتی در خدمات عمومی.
• نکته: گرید 304L (EN 1.4307) با کربن کمتر (≤0.03%) برای جلوگیری از خوردگی بین‌دانه‌ای در جوشکاری‌های سنگین ترجیح داده می‌شود .

۲. استیل 316 (AISI 316 / EN 1.4401)

این گرید با افزودن مولیبدن، مقاومت به خوردگی را به ویژه در محیط‌های کلریدی به شدت افزایش می‌دهد.

• ترکیب شیمیایی تقریبی: Cr: 16-18%, Ni: 10-14%, Mo: 2-3%, C: ≤0.08% .
• ویژگی‌ها: مقاومت بسیار بالاتر از 304 در برابر خوردگی حفره‌ای و شیاری (Pitting Resistance Equivalent Number – PREN بالاتر). استحکام دما بالا نیز بهتر است.
• کاربردها:
  • صنایع نفت، گاز و پتروشیمی (تجهیزات در معرض آب دریا، نمک‌ها و مواد شیمیایی خورنده).
  • صنایع دریایی و کشتی‌سازی (پمپ‌ها، شیرآلات، سازه‌های ساحلی).
  • صنایع دارویی و شیمیایی حساس.
  • صنایع غذایی در محیط‌های اسیدی (آبمیوه، سس‌ها).
• نکته: گرید 316L (EN 1.4404) با کربن پایین، انتخاب استاندارد برای کاربردهای جوشکاری است.

۳. استیل 310 (AISI 310 / EN 1.4845)

این گرید یک فولاد ضد زنگ آستنیتی با کروم و نیکل بالا برای خدمات در دمای بسیار بالا است.

• ترکیب شیمیایی تقریبی: Cr: 24-26%, Ni: 19-22%, C: ≤0.25% .
• ویژگی‌ها: مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا تا 1150 درجه سانتیگراد. مقاومت به خزش (Creep) خوبی دارد.
• کاربردها:
  • قطعات کوره‌های صنعتی.
  • مبدل‌های حرارتی دما بالا.
  • تجهیزات عملیات حرارتی (بست‌ها، فیکسچرها).
  • صنایع سرامیک و شیشه.

۴. استیل 314 (AISI 314 / EN 1.4841) – گرید نسوز ویژه

این گرید که در سؤال شما مطرح شد، یک فولاد ضد زنگ آستنیتی با سیلیسیم بالا است. که برای بهبود مقاومت به اکسیداسیون در دماهای بسیار بالا بهینه شده است.

• ترکیب شیمیایی تقریبی: Cr: 24-26%, Ni: 19-22%, Si: 1.5-2.5%, C: ≤0.25% .
• ویژگی‌ها:
  • مقاومت به اکسیداسیون فوق‌العاده: سیلیسیم بالا باعث تشکیل لایه محافظ اکسید سیلیسیم در دماهای بالا می‌شود و مقاومت به 1150 درجه سانتیگراد را تضمین می‌کند .
  • مقاومت به سولفیداسیون و کربوریزاسیون نیز خوب است.
  • حفظ استحکام و پایداری ساختار آستنیتی در دماهای بالا.

• کاربردها (متمایز از 310):
  • قطعات کوره‌های با چرخه حرارتی شدید (جایی که سیلیسیم بالا به پایداری لایه اکسید کمک می‌کند).
  • مشعل‌های صنعتی و نازل‌ها.
  • تجهیزات پتروشیمی در واحدهای کراکینگ کاتالیستی.
  • زباله‌سوزها و سیستم‌های احتراق.
  • صنعت خودروسازی برای قطعات داغ مانند منیفولد دود (در کاربردهای خاص).
• نکته تمایز: اگرچه 310 و 314 هر دو برای دماهای بالا هستند، 314 با سیلیسیم بالاتر. مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی داغ (Hot Corrosion) بهتری در محیط‌های خاص دارد.

۵. استیل 321 (AISI 321 / EN 1.4541)

این گرید نسخه تثبیت شده 304 با افزودن تیتانیوم است.

• ترکیب شیمیایی تقریبی: Cr: 17-19%, Ni: 9-12%, Ti: ≥5x%C .
• ویژگی‌ها: تیتانیوم با کربن ترکیب شده و از تشکیل کاربید کروم در مرز دانه‌ها در دمای بالا (حساس‌شدگی) جلوگیری می‌کند. این امر مقاومت به خوردگی بین‌دانه‌ای را پس از قرارگیری در محدوده دمایی ۴۲۵-۸۵۰ درجه سانتیگراد تضمین می‌کند.
• کاربردها: قطعاتی که در دمای بالا کار می‌کنند و نیاز به جوشکاری دارند، مانند سیستم‌های اگزوز هواپیما، اتصالات دما بالا در صنایع فرآیندی.

۶. استیل 410 (AISI 410 / EN 1.4006)

رایج‌ترین گرید مارتنزیتی.

• ترکیب شیمیایی تقریبی: Cr: 11.5-13.5%, C: 0.15% .
• ویژگی‌ها: مغناطیسی، قابل عملیات حرارتی برای دستیابی به سختی بالا (تا ۴۰ HRC). مقاومت به خوردگی کمتر از 304.
• کاربردها: کارد و چنگال، تیغه‌های توربین، شیرآلات، پمپ‌ها در سرویس‌های غیرخورنده.

۷. استیل 430 (AISI 430 / EN 1.4016)

رایج‌ترین گرید فریتی.

• ترکیب شیمیایی تقریبی: Cr: 16-18%, C: ≤0.12% .
• ویژگی‌ها: مغناطیسی، قیمت مناسب‌تر از 304، مقاومت به خوردگی خوب در محیط‌های داخلی و ملایم.
• کاربردها: لوازم خانگی (قسمت‌های داخلی ماشین لباسشویی، اجاق گاز)، قطعات تزئینی، نماهای داخلی ساختمان.

استنلس استیل و کاربرد

۸. استیل 201 (AISI 201 / EN 1.4372)

نمونه‌ای از سری 200 که در آن بخشی از نیکل با منگنز و نیتروژن جایگزین شده است.

• ترکیب شیمیایی تقریبی: Cr: 16-18%, Ni: 3.5-5.5%, Mn: 5.5-7.5% .
• ویژگی‌ها: قیمت پایین‌تر از 304، استحکام بالاتر، مقاومت به خوردگی کمتر از 304. می‌تواند مغناطیسی شود.
• کاربردها: ظروف غذاخوری ارزان‌قیمت، قاشق و چنگال، سینک‌های اقتصادی، لوله‌های تزئینی.

استنلس استیل و کاربرد

جدول تطبیق گریدهای اصلی استنلس استیل

پایداری و بازیافت

استنلس استیل یک ماده کاملاً پایدار است. نرخ بازیافت آن در پایان عمر مفید حدود ۹۵٪ تخمین زده می‌شود که بالاترین نرخ در میان فلزات است . حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد از تولید استنلس استیل از ضایعات بازیافتی تأمین می‌شود. استفاده از ضایعات به جای سنگ معدن، مصرف انرژی و انتشار CO2 را به شدت کاهش می‌دهد. و آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای اقتصاد چرخشی تبدیل می‌کند .

نتیجه‌گیری

استنلس استیل خانواده‌ای گسترده و پیچیده از مواد مهندسی است. که با تنوع گریدهای خود، راه‌حل‌های منحصر به فردی برای چالش‌های خوردگی، دما و استحکام در صنایع مختلف ارائه می‌دهد. انتخاب گرید مناسب نیازمند شناخت دقیق شرایط محیطی (دما، نوع ماده خورنده)، الزامات مکانیکی و فرآیندهای ساخت (جوشکاری، فرم‌دهی) است.

• گریدهای 304 و 316 به عنوان پایه و ستون اصلی صنعت، طیف وسیعی از کاربردها را پوشش می‌دهند.
• گریدهای نسوز مانند 310 و به ویژه 314 برای کاربردهای بحرانی در دمای بالا، جایی که مقاومت به اکسیداسیون و خزش حیاتی است، طراحی شده‌اند. استیل 1.4841 (314) با سیلیسیم بالای خود، گزینه‌ای برتر برای شرایط حرارتی بسیار تهاجمی است.
• سری 400 گزینه‌های اقتصادی و مغناطیسی را برای کاربردهای با نیاز خوردگی کمتر فراهم می‌کنند.

درک صحیح از نام‌گذاری AISI و استانداردهای EN و ASTM، همراه با شناخت خواص هر گرید. مهندسان و صنعتگران را قادر می‌سازد تا بهترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین ماده را برای پروژه خود انتخاب کرده و از ایمنی. دوام و پایداری آن اطمینان حاصل کنند.

استنلس استیل و کاربرد

منابع

1. ASTM International. (2024). ASTM A240/A240M-24: Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications. West Conshohocken, PA: ASTM International.
2. British Stainless Steel Association (BSSA). (2025). Grade Data Sheets. [online] Available at: https://bssa.org.uk/technical/grade-data-sheets/ [Accessed 16 Feb. 2026].
3. Davis, J.R. (ed.). (2020). Stainless Steels. ASM Specialty Handbook. Materials Park, OH: ASM International.
4. Euro Inox. (2023). Stainless Steel: Tables of Technical Properties. Materials and Applications Series, Volume 5. Brussels: Euro Inox.
5. International Stainless Steel Forum (worldstainless). (2024). Stainless Steel in Figures 2024. Brussels. [online] Available at: https://www.worldstainless.org/ [Accessed 16 Feb. 2026].
6. Jindal Stainless. (2024). worldstainless releases CO2 Emissions Report. [online] Available at: https://www.jindalstainless.com/blog/worldstainless-releases-co2-emissions-report/ [Accessed 16 Feb. 2026].
7. Outokumpu. (2023). Handbook of Stainless Steel. Espoo, Finland: Outokumpu Oyj.
8. Rolled Alloys, Inc. (2025). 310 Stainless Steel (UNS S31000) and 314 Stainless Steel (UNS S31400). [online] Available at: https://www.rolledalloys.com/ [Accessed 16 Feb. 2026].
9. ScienceDirect. (2019). Comparative study on mechanical behavior of ASS 316L for low and high temperature applications. [online] Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214785319331141 [Accessed 16 Feb. 2026].
10. Valbruna Stainless Steel. (2024). APFR – Austenitic Stainless Steel Grade Data Sheet (for 1.4841). [online] Available at: https://www.valbruna-stainless-steel.com/steels/5105 [Accessed 16 Feb. 2026].
11. Visual Capitalist. (2025). Charted: The End-of-Life Recycling Rates of Select Metals. [online] Available at: https://www.visualcapitalist.com/charted-the-end-of-life-recycling-rates-of-select-metals/ [Accessed 16 Feb. 2026].