هنگام کار با فولاد ضد زنگ، انتخاب مواد یک تصمیم حیاتی است که نه تنها بر طول عمر محصول نهایی، بلکه بر سهولت تولید نیز تأثیر می‌گذارد. یک چالش رایج که سازندگان و طراحان با آن مواجه هستند، شکل‌دهی و فرم‌دهی فلز است. این اغلب به یک سوال اساسی منجر می‌شود: چرا هنگام خم شدن فولاد ضد زنگ، احتمال ترک خوردن آلیاژ ۲۰۱ بیشتر از ۳۰۴ است؟ پاسخ در اعماق خواص متالورژیکی این دو آلیاژ محبوب نهفته است و درک این تفاوت‌ها کلید جلوگیری از خرابی‌های پرهزینه و دستیابی به یک پایان بی‌عیب و نقص در پروژه‌های شماست. 
داستان دو آلیاژ: معرفی فولاد ضد زنگ 201 و 304
برای درک عملکرد آنها تحت فشار، ابتدا باید تشخیص دهیم که چه چیزی فولاد ضد زنگ 201 و 304 را از هم متمایز می‌کند. فولاد ضد زنگ یک ماده واحد نیست، بلکه خانواده‌ای از آلیاژهای پایه آهن است که حاوی حداقل 10.5٪ کروم است. این کروم یک لایه اکسید غیرفعال و خود ترمیم شونده روی سطح ایجاد می‌کند که از زنگ زدگی و خوردگی جلوگیری می‌کند. درجه 304 اغلب به عنوان اسب بارکش صنعت در نظر گرفته می‌شود. به عنوان بخشی از سری 300 فولادهای ضد زنگ آستنیتی، حاوی مقادیر زیادی کروم (حدود 18٪) و نیکل (حدود 8٪) است. این ترکیب به آن مقاومت عالی در برابر خوردگی، دوام و از همه مهمتر برای این بحث، شکل پذیری فوق العاده می‌دهد. این ماده انتخابی برای لوازم آشپزخانه با کیفیت بالا، مانند گرمکن بشقابی براق Fisher & Paykel است، جایی که به اشکال پیچیده و پرداخت عالی نیاز است.
از سوی دیگر، گرید ۲۰۱ به سری ۲۰۰ تعلق دارد. این گرید به عنوان جایگزینی کم‌هزینه‌تر برای گرید ۳۰۴، به‌ویژه در دوران نوسانات قیمت نیکل، توسعه داده شد. برای دستیابی به این کاهش هزینه، مقداری از نیکل گران‌قیمت با منگنز و نیتروژن جایگزین می‌شود. در حالی که فولاد ضد زنگ ۲۰۱ هنوز یک ماده مقاوم و مفید است، این تغییر در ترکیب شیمیایی آن، رفتار مکانیکی آن را اساساً تغییر می‌دهد.
داستان شیمیایی: نقش نیکل در شکل‌پذیری
دلیل اصلی اینکه فولاد ضد زنگ 201 نسبت به فولاد ضد زنگ 304 بیشتر در معرض ترک خوردگی است، میزان کمتر نیکل آن است. نیکل یک تثبیت کننده قوی آستنیت است. آستنیت یک ساختار کریستالی خاص از فولاد است که غیر مغناطیسی، قوی و بسیار شکل پذیر است. شکل پذیری معیاری از توانایی یک ماده برای کشش یا تغییر شکل بدون شکستگی است. میزان بالاتر نیکل در فولاد ضد زنگ 304 (8-10.5٪) یک ساختار آستنیتی بسیار پایدار ایجاد می‌کند و به فلز اجازه می‌دهد تا به طور گسترده کشیده، خم شود و به شکل‌های پیچیده با خطر کم ترک خوردگی کشیده شود. در مقابل، فولاد ضد زنگ 201 میزان نیکل بسیار کمتری (3.5-5.5٪) دارد. با نیکل کمتر برای تثبیت آستنیت، این ماده ذاتاً شکل پذیری کمتری دارد و در برابر کشش مقاوم تر است. این امر باعث می‌شود که در فرآیندهای ساخت که شامل تغییر شکل قابل توجه هستند، ماده‌ای با مقاومت کمتر باشد.
علم خمش: توضیح سخت‌کاری
یکی دیگر از عوامل مهم، پدیده‌ای است که به عنوان سخت‌کاری یا سخت‌کاری کرنشی شناخته می‌شود. وقتی فلزی را خم می‌کنید یا تغییر شکل می‌دهید، ساختار دانه‌بندی داخلی آن را تغییر می‌دهید که آن را سخت‌تر و قوی‌تر می‌کند، اما همچنین شکل‌پذیری آن را کاهش می‌دهد و آن را شکننده‌تر می‌کند. اینجاست که تفاوت بین فولاد ضد زنگ 201 و 304 آشکار می‌شود. به دلیل سطوح بالاتر منگنز و نیتروژن، فولاد ضد زنگ 201 نرخ سخت‌کاری بسیار بالاتری نسبت به 304 دارد. به محض اینکه شروع به خم کردن یک قطعه از 201 کنید، خیلی سریع سخت می‌شود. این افزایش سریع سختی به این معنی است که خیلی زودتر به حد خود برای تغییر شکل پلاستیک می‌رسد. اگر فرآیند خم شدن از این نقطه فراتر رود، ماده دیگر نمی‌تواند کشیده شود و در عوض می‌شکند. این توضیح می‌دهد که چرا شعاع‌های تنگ یا خم‌های پیچیده با 201 بسیار چالش برانگیز هستند. در مقایسه، نرخ سخت‌کاری پایین‌تر 304 به آن اجازه می‌دهد تا برای مدت طولانی‌تری شکل‌پذیر باقی بماند و قبل از اینکه به اندازه کافی شکننده شود و ترک بخورد، تنش و کرنش قابل توجهی را تحمل کند.
انتخاب درست برای پروژه شما
انتخاب بین این دو گرید به خواسته‌های خاص کاربرد بستگی دارد. مسئله اصلی اینکه چرا احتمال شکست گرید ۲۰۱ در حین شکل‌دهی بیشتر است، موارد استفاده آن را تعیین می‌کند. گرید ۲۰۱ گزینه‌ای کاملاً مناسب برای کاربردهایی است که به حداقل خمیدگی نیاز دارند، مانند پنل‌های تخت یا قطعاتی با انحناهای بسیار ملایم. هزینه پایین‌تر آن، آن را به انتخابی جذاب برای پروژه‌های با بودجه محدود تبدیل می‌کند که در آنها شکل‌پذیری بالا و مقاومت شدید در برابر خوردگی دغدغه اصلی نیستند. با این حال، برای محصولاتی که به اشکال پیچیده، کشش عمیق یا خمیدگی‌های تیز نیاز دارند - مانند سینک‌های لوکس، ظروف پخت و پز یا قطعات معماری با شکل‌دهی دقیق مانند پنل دیواری پلاتینیوم برس خورده - ۳۰۴ انتخاب برتر و ایمن‌تری است. شکل‌پذیری عالی آن تضمین می‌کند که طرح‌های پیچیده بدون خطر شکست مواد قابل اجرا هستند و در نتیجه محصول نهایی با کیفیت بالاتر و بادوام‌تر خواهد بود. سرمایه‌گذاری اولیه روی مواد مناسب از شکست‌های تولید جلوگیری می‌کند و یکپارچگی ساختاری و جذابیت زیبایی‌شناختی قطعه نهایی را تضمین می‌کند.
