یکی از جالب‌ترین موارد در مورد عناصر فلزی، دامنه وسیع دمای ذوب آنها است؛ از گالیم(Ga) گرفته که در دمای اتاق ۲۹- درجه سانتیگراد ذوب می‌شود، تا تنگستن(W) که تا نزدیک به ۳۴۰۰ درجه سانتیگراد جامد باقی می‌ماند. اما در مورد فلزاتی که ما هر روز از آن استفاده می‌کنیم، مانند فولاد ضد زنگ و آلیاژهای مختلف آن چطور؟
در این مقاله که به زحمت تیم فولادینو آماده شده است بررسی می‌کنیم که دمای ذوب فولاد ضد زنگ چقدر است و چه مواردی بر نقطه ذوب این دسته از مقاطع فولادی تاثیرگذار هستند.
فهرست این مطلب
نقطه ذوب فلز چیست؟
تقریباً تمام مواد و عناصر دارای نقطه ذوب هستند؛ منظور از نقطه ذوب آن دمایی است که در آن ماده از جامد به مایع تغییر فاز می‌دهد. برخی از مواد مانند جیوه(Hg) و گالیم که پیش‌تر به آن اشاره شد، دارای نقطه ذوب زیر صفر درجه سانتیگراد هستند و به همین دلیل در دمای اتاق مایع هستند.
نقطه ذوب فولاد ضد زنگ چیست؟
بسته به گرید فولاد، استنلس استیل در دمایی بین ۱۴۰۰ تا ۱۵۳۰ درجه سانتیگراد ذوب می‌شود. از آنجایی که ترکیب شیمیایی فولاد بر ساختار کریستالی آن تأثیر می‌گذارد، دمای ذوب بسته به گرید یا درجه فولاد می‌تواند بسیار متفاوت باشد. موضوعی که در ادامه آنرا به شکل جزئی‌تر مورد بررسی قرار خواهیم داد.
گرید فولاد چگونه بر دمای ذوب فولاد ضد زنگ تأثیر می‌گذارد؟
افزودن عناصر آلیاژی در مقادیر مختلف مانند نیکل(Ni)، کروم(Cr) و کربن(C) برای تغییر خواص مکانیکی ماده پایه، مانند بهبود استحکام کششی یا سختی آن، مفید است. این عناصر اضافی همچنین می‌توانند دمای ذوب مواد را تغییر دهند. در ادامه نقطه ذوب تعدادی از گریدهای فولاد ضد زنگ را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
بیشتر بخوانید: نقطه ذوب آهن و فولاد چند است؟ چه عواملی دمای ذوب فولاد را تغییر می‌دهند؟
نقطه ذوب فولاد ضد زنگ ۳۰۴
نقطه ذوب فولاد ضد زنگ گرید ۳۰۴ حدود ۱۴۲۵ درجه سانتیگراد است. گرید ۳۰۴ یکی از پرکاربردترین گریدها است که در بخش‌های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و در اشکال اصلی مانند ورق، صفحه، لوله گرد و مربع، میله و غیره موجود است.
این گرید از فولاد ضد زنگ اغلب به دلیل مقاومت در برابر خوردگی خوبی که دارد، استحکام بالا و کارایی بالا انتخاب می‌شود.
درجه حرارت ذوب فولاد ضد زنگ ۳۱۶
فولاد ضد زنگ ۳۱۶ در حدود ۱۳۷۰ درجه سانتیگراد ذوب می‌شود. گرید 316 استنلس استیل مقاومت بهتری در برابر آب دریا و برخی محیط‌های اسیدی دیگر دارد، اما اغلب گران‌تر از گرید ۳۰۴ است. این گرید از فولاد ضد زنگ در تمام اشکال معمول از جمله صفحه، ورق، لوله گرد و مربع موجود است.
درجه حرارت ذوب فولاد ضد زنگ ۳۲۱
نقطه ذوب فولاد ضد زنگ ۳۲۱ حدود ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد است. گرید ۳۲۱ از نظر خواص شیمیایی ارتباط نزدیکی با گرید ۳۰۴ دارد؛ با افزوده شدن تیتانیوم(Ti) به افزایش مقاومت این گرید در برابر خزش و پوسیدگی جوش کمک شده و آن را برای استفاده در دماهای بالا بسیار کاربردی می‌کند.
هرچند که لازم به ذکر است گرید ۳۲۱ به آسانی ۳۰۴ یا ۳۱۶ قابل کار نیست. با توجه به اینکه جوشکاری و شکل‌دهی این گرید نیاز به توجه بیشتری دارد، اغلب از آن در صنعت هوافضا که در آن به استحکام بالا در دماهای بالا نیاز است استفاده می شود.
درجه حرارت ذوب فولاد ضد زنگ ۴۳۰
فولاد ضد زنگ گرید ۴۳۰ در حدود ۱۴۷۰ درجه سانتیگراد ذوب می‌شود. این نوع از فولاد ضد زنگ بالاترین نقطه ذوب را در بین گریدهایی دارد که در مورد آنها صحبت کردیم و اغلب برای اجزای HVAC، مبدل‌های حرارتی و محفظه دستگاه استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که استنلس استیل ۴۳۰ گرید فریتی از فولاد ضد زنگ است؛ به این معنی که دارای خواص مغناطیسی است.
فولاد ضد زنگ درجه ۴۳۰ اغلب ارزان‌تر از گرید ۳۱۶ و ۳۰۴ است و اغلب در ساخت لوازم خانگی مانند مایکروویو و یخچال مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بیشتر بخوانید: آشنایی با فلزات پرکاربرد در دمای بالا
عوامل موثر بر نقطه ذوب فلزات
یک فلز زمانی ذوب می‌شود که به تعداد کافی از پیوندهای بین اتم‌ها آن شکسته شود. دمایی که در آن این اتفاق می‌افتد به استحکام پیوندهای گفته شده در بین اتم‌ها بستگی دارد؛ بنابراین واضح است که فلزات با پیوند اتمی مستحکم‌تر در دماهای بالاتری نسبت به فلزات با پیوندهای ضعیف‌تر ذوب می‌شوند.
یک عامل کلیدی در استحکام پیوندهای فلزی به نوع اتم مرتبط است. به عنوان مثال اتم‌های موجود در آلیاژ آلومینیوم به طور متوسط نسبت به اتم‌های موجود در تیتانیوم دارای استحکام کمتری هستند. بنابراین نقطه ذوب آلومینیوم نیز بسیار کمتر از نقطه ذوب تیتانیوم است.
فولاد چگونه ذوب می‌شود؟
برای تولید مقاطع فولادی و تولید آن به اشکال بی‌شماری که موجود است، باید راه‌های کارآمدی برای ذوب آن وجود داشته باشد. اولین باری که فولاد مذاب می‌شود در طول فرآیند پالایش است که در آن سنگ معدن و عناصر آلیاژی از ناخالصی‌های موجود در آن تصفیه می‌شوند.
در صنعت فولادسازی از کوره برای ذوب فولاد استفاده می شود و انواع مختلفی مانند کوره بلند و کوره برقی وجود دارد. کوره‌های بلند به تدریج در حال حذف شدن هستند؛ چون که از سوخت زغال سنگ برای تامین انرژی استفاده می‌کنند که اصلا روش سبزی نیست و اثرات زیست‌محیطی مخربی دارد. جایگزین مدرن یک کوره الکتریکی است که از قوس الکتریکی برای ایجاد دمای بالا مورد نیاز استفاده می‌کند.