تاریخچه فولاد ضد زنگ: از کشف تصادفی تا ضروری جهانی

فولاد ضد زنگموادی که همه جا از سینک های آشپزخانه گرفته تا آسمان خراش ها را تزئین می کند، تاریخچه ای ریشه در آرامش، کنجکاوی علمی و نوآوری بی امان دارد. این ماده به دور از اینکه یک ماده "طبیعی" باشد، از تلاش قرن بیستم برای غلبه بر زنگ- ظهور کرد و به یکی از همه کاره ترین و بادوام ترین اختراعات بشریت تبدیل شد. بیایید سفر آن را از تصادف آزمایشگاهی تا کالای اصلی جهانی دنبال کنیم.

1. کشف تصادفی: 1913، شفیلد، انگلستان​

داستان نه در یک آزمایشگاه بزرگ، بلکه در یک کارگاه متالورژی ساده در شفیلد، شهر تاریخی بریتانیا شروع می شود. هری برلی، متالوژیست 36-- ساله، توسط یک تولیدکننده اسلحه محلی مأموریت یافت تا یک مشکل ناراحت کننده را حل کند: لوله های تفنگ پس از شلیک های مکرر همچنان خورده می شدند. در آن زمان، فولادسازان بر این باور بودند که افزودن عناصری مانند کروم باعث تضعیف فولاد می‌شود-اما Brearley که سرسختانه کنجکاو بود، تصمیم گرفت برعکس را آزمایش کند. او فولاد را ذوب کرد و مقادیر مختلفی کروم اضافه کرد، سپس نمونه‌ها را در معرض اسید و رطوبت قرار داد. در کمال تعجب، زمانی که یک دسته را با 12 تا 13 درصد کروم آزمایش کرد، فولاد از زنگ زدن خودداری کرد. فولاد سنتی (حدود 0.2 تا 0.3 درصد کربن) فوراً خورده شد، اما این آلیاژ غنی از کروم ثابت ماند. Brearley آن را "فولاد ضد زنگ" نامید - اگرچه این نام به آن چسبید. همکار او، ارنست استوارت، تولید کننده کارد و چنگال، پس از اینکه متوجه شد در کارخانه اش در برابر لکه شدن مقاومت می کند، نام آن را به "استیل ضد زنگ" تغییر داد.

2. مبارزات اولیه و پیشرفت تجاری: 1914-1920s​

کشف بریل در ابتدا با شک و تردید مواجه شد. متالورژی ها فولاد کروم را به عنوان "شکننده" یا "غیرقابل اجرا" رد می کردند و سازندگان استفاده کمی از فلزی "غیر زنگ زده" می دیدند. اما Brearley پافشاری کرد و با همکاری دیوید گری و پسران، سازنده کارد و چنگال شفیلد، اولین چاقوهای فولادی ضد زنگ را در سال 1914 تولید کرد. این چاقوها که به عنوان "چاقویی که هرگز لک نمی‌شود" به بازار عرضه می‌شدند{4}}به یک ضربه فوری تبدیل شدند، اگرچه تقاضای زمان جنگ برای اسلحه به زودی تولید را تغییر داد. در سال 192 فولاد ضد زنگ آن پیدا شد. دریاسالاری بریتانیا آن را برای ملخ ها و اتصالات کشتی به کار گرفت، در حالی که صنایع شیمیایی آن را برای مخازن و لوله های مقاوم در برابر اسیدها پذیرفتند. مهمتر از همه، متالورژیست ها شروع به تغییر فرمول کردند. در سال 1920، ویلیام هربرت هتفیلد، یکی دیگر از پیشگامان شفیلد، «18{16}}8 فولاد ضد زنگ» (که بعداً به عنوان 304 شناخته شد) تولید کرد، که 18٪ کروم را با 8٪ نیکل ترکیب کرد. نیکل مقاومت در برابر خوردگی را افزایش داد و به فولاد سطحی درخشان‌تر و کارآمدتر برای ظروف آشپزخانه، ابزارهای جراحی و کاربردهای تزئینی داد.

3. جهش های تکنولوژیکی: 1930s-1950s​

در اواسط-قرن بیستم، فولاد ضد زنگ از یک ماده خاص به یک اسب کار صنعتی تبدیل شد. در سال 1930، هتفیلد فولاد ضد زنگ 316 را معرفی کرد که 2 تا 3 درصد مولیبدن به پایه کروم{9}} نیکل 304 اضافه کرد. مقاومت سوپرشارژ مولیبدن در برابر خوردگی کلرید-که 316 را برای محیط‌های دریایی (بدنه کشتی، دکل‌های دریایی) و دستگاه‌های پزشکی (ایمپلنت‌های جراحی، تجهیزات استریل‌سازی) ضروری می‌سازد. جنگ جهانی دوم تسریع در پذیرش. استحکام، سبکی و مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ آن را برای اجزای هواپیما، زره تانک و سخت افزار نیروی دریایی حیاتی کرده است. پس از جنگ، صنعتی‌سازی رونق گرفت: تکنیک‌های جدید ذوب (مانند کربن‌زدایی با اکسیژن با آرگون، یا AOD) تولید را ارزان‌تر و دقیق‌تر کرد، در حالی که معماران و مهندسان از جذابیت زیبایی‌شناختی آن استقبال کردند. در دهه 1950 آسمان‌خراش‌های فولادی ضد زنگ (مانند ساختمان سیگرام نیویورک) و مکان‌های دیدنی نمادین (برج BT لندن) بالا آمدند و وضعیت آن را به عنوان یک ماده "مدرن" تثبیت کردند.

4. تنوع و گسترش جهانی: دهه 1960 تا کنون​

اواخر قرن بیستم تخصص را به ارمغان آورد. متالورژی ها ده ها گرید فولاد ضد زنگ را برای شرایط سخت ایجاد کردند:

• سری 400(فریتی/مارتنزیتی):مغناطیسی، مقاوم در برابر حرارت، در سیستم‌های اگزوز خودرو و لوازم آشپزخانه استفاده می‌شود.
• فولادهای ضد زنگ دوبلکس​ (2205, 2507):آنها با ترکیب ویژگی‌های آستنیتی و فریتی، در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی مقاومت می‌کنند-که برای خطوط لوله نفت و کارخانه‌های نمک‌زدایی حیاتی است.
• نمرات فوق-آستنیتی​ (904L): با محتوای نیکل و مس بالا، آنها در برابر اسید سولفوریک و سایر مواد شیمیایی تهاجمی در کارخانه های شیمیایی مقاومت می کنند.

امروز،فولاد ضد زنگیک صنعت جهانی است. چین در تولید پیشتاز است (بیش از 50 درصد تولید جهانی)، در حالی که Sandvik سوئد، ATI ایالات متحده و فولاد JFE ژاپن بر آلیاژهای{4}بالا تسلط دارند. این در همه چیز، از بدنه Apple Watch گرفته تا راکتورهای همجوشی ITER، و اعتبار "سبز" آن-قابلیت بازیافت 100%، طول عمر 50+ سال آن را به سنگ بنای توسعه پایدار تبدیل کرده است.

میراث انعطاف پذیری

از آلیاژ کروم تصادفی Brearley گرفته تا آلیاژهای فوق تخصصی{0} امروزی، تاریخچه فولاد ضد زنگ یکی از حل مشکلات است. این یک "مشکل زنگ زدگی" را به ماده ای تبدیل کرد که باعث پیشرفت{2}}در محافظت از غذا، سلامت، شهرها و حتی رویاهای ما در مورد اکتشاف فضا می شود. همانطور که یک متالورژیست بیان کرد: "فولاد ضد زنگ فقط فلز نیست. این یک وعده است: این کار دوام خواهد داشت." و برای بیش از یک قرن، این وعده را-یک سطح بدون زنگ-در یک زمان حفظ کرده است.