گروه بندی استنلس استیل

بیش از 60 گرید استنلس استیل وجود دارد که همه گریدها را می توان در پنج دسته اصلی زیر قرار داد:
فریتی، آستنیتی، مارتنزیتی، دوپلکس و رسوب سختی شونده
گروه فریتی
استنلس استیل های فریتی دارای شبکه کریستالی BCC می باشد. شبکه BCC ساختار آهن در فاز آلفا (α) می باشد و به همین علت استیل های فریتی خاصیت مغناطیسی دارند. برای پایدار کردن ساختار فریت باید عناصر فریت زا مانند کروم، آلومینیوم، تیتانیم، نئوبیم و مولیبدن در حد بالا و عناصر آستنیت زا مانند نیکل، کربن و نیتروژن در حد پایین باشند. استنلس استیل های فریتی حاوی 11-19% کروم بوده و تقریبا بدون عنصر گران قیمت نیکل هستند یا به میزان خیلی کم نیکل دارند. به  همین علت نسبت به گروه های دیگر قیمت پایین تری دارند. بعضی از گریدهای این گروه دارای مولیبدن می باشند که منجر به بهبود مقاومت به خوردگی می شود. افزودن تیتانیم و نئوبیم به بعضی از آلیاژهای این گروه قابلیت جوشکاری را افزایش می دهد.
استحکام مکانیکی استنلس استیل فریتی در مقایسه با فولادهای کربنی کم کربن بالاتر بوده اما چکش خواری و فرم پذیری آن ها کمتر ولی در حد مناسب است. همچنین استحکام مکانیکی آن ها در دماهای بالا و چقرمگی در دماهای پایین در مقایسه با گروه آستنیتی بسیار کمتر می باشد.
به طور کلی از نظر مقاومت به خوردگی عمومی (general corrosion)، استنلس استیل فریتی بعد از گروه های آستنیتی و مارتنزیتی قرار می گیرد. اما برخلاف گروه آستنیتی مقاومت آن ها در مقابل خوردگی تحت تنش(stress corrosion cracking) بالا می باشد. استنلس استیل های فریتی با کروم کم (حدود 11%) مانند 409 و 405 دارای مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون حداقل بوده اما به دلیل قیمت پایین و سهولت تولید، در مواردی که نیازمند مقاومت به خوردگی کم باشند، کاربرد زیادی دارند. آلیاژهای فریتی با کروم متوسط (16-18%) مانند 430 در مقابل اسیدهای اکسیدکننده مقاوم اند. این آلیاژ در مواردی جانشین مناسبی برای آلیاژهای گران قیمت آستنیتی است. کاربرد آن در تانک های اسید نیتریک، سبدهای بازپخت و قطعات تزیینی است.
استیل های فریتی با عملیات حرارتی سخت نمی شوند. اما از طریق کار سرد مستحکم می شوند.

گروه آستنیتی
آستنیت یکی از فازهای آهن با شبکه FCC است که با افزودن عناصر آستنیت زا مانند نیکل می توان آن را در دمای محیط پایدار نمود. این آلیاژها غیرقابل عملیات حرارتی هستند اما می توان سختی و استحکام این گروه را با کار سرد افزایش داد. این گروه به دلیل وجود فاز آستنیت غیرمغناطیسی بوده اما به دلیل تغییرفاز در حالت کار سرد ممکن است کمی خاصیت مغناطیسی در آن ها به وجود بیاید. به طور کلی مقاومت به خوردگی گروه آستنیتی نسبت به گروه های دیگر استنلس استیل بیشتر بوده و درنتیجه کاربرد آن ها نیز از این نظر بیشتر می باشد.
آلیاژهای آستنیتی با پایه نیکل به عنوان سری 300 طبقه بندی می شوند. پرکاربردترین آلیاژ این سری آلیاژ 304 می باشد که 18%کروم و 8% نیکل دارد. 8% نیکل حداقل مقدار نیکلی است که باید به استیل با 18% کروم افزوده شود تا همه فریت به آستنیت تبدیل شود. آلیاژ 321 نیز دارای مقاومت به خوردگی مشابه 304 بوده اما کربن آن با افزودن تیتانیم پایدار گردیده است تا بعد از جوشکاری پدیده حساسیت و خوردگی کنار درز جوش به وجود نیاید. از دیگر آلیاژهای پرکاربرد این گروه آلیاژ 316 می باشد که با افزودن 2% مولیبدن به 304 تهیه شده و مقاومت بهتری در برابر خوردگی کلر دارد. افزایش میزان کروم و نیکل آلیاژهای نسوز 309، 310 و 310S را می دهد که مقاومت بالایی در دماهای بالا دارند.
 اگرچه نیکل عنصر آلیاژی اصلی برای تولید استنلس استیل های آستنیتی است اما در گریدهای موسوم به سری 200 نیتروژن و منگنز جایگزین نیکل گران قیمت و موجب پایداری آستنیت می شوند. نیتروژن همچنین به منظور بهبود استحکام مکانیکی، کند کردن تشکیل رسوب کاربید کروم و افزایش مقاومت به خوردگی های حفره ای و شیاری (کمک به مولیبدن) به کار می رود. در نتیجه سری 200 نسبت به سری 300 قیمت پایین تر و استحکام تسلیم بالاتری دارند. استفاده از آلیاژهای سری 200 در مواردی که مقاومت به خوردگی کمتری نسبت به سری 300 مورد نیاز باشد، مقرون به صرفه است. از آلیاژهای این گروه می توان 201، 202، 205، 216، 218، 219 را نام برد.
گروه مارتنزیتی
درصد کروم آلیاژهای مارتنزیتی 12-18% است. این گروه کربن نسبتا بالایی(2/1 -1/0%) نسبت به استنلس استیل های دیگر دارند. وجود کربن بین نشینی در شبکه اتمی مارتنزیت باعث سختی بالای این گروه می شود. آلیاژهای مارتنزیتی خاصیت مغناطیسی دارند و از طریق عملیات حرارتی کوئنچ سخت می شوند. مقاومت به خوردگی گریدهای مارتنزیتی غالبا از بسیاری از گریدهای آستنیتی و فریتی کمتر بوده ولی کلا در حد متوسط می باشد. آلیاژ 410 سردسته این گروه و دارای بیشترین کاربرد در گروه مارتنزیتی می باشد. استیل های مارتنزیتی اغلب برای ساخت ابزار برش مانند چاقو و تجهیزات جراحی مورد استفاده قرار می گیرند.

گروه رسوب سختی شونده
این نوع استنلس استیل همانند نوع مارتنزیتی توسط عملیات حرارتی سخت می شوند. این گروه معمولا 10-30% کروم و مقدار متغیری نیکل و مولیبدن دارند. با اضافه کردن تیتانیم، آلومینیوم و مس فاز رسوب سخت تشکیل می شود. این آلیاژها برای بسیاری از کاربردها مناسب بوده و بدون کاهش چشم گیری در مقاومت به خوردگی دارای استحکام مکانیکی بالایی هستند. مهم ترین آلیاژ این گروه 17-4pH  می باشد.

گروه دوپلکس (دوفازی)
استنلس استیل های دوپلکس یا دوفازی کروم نسبتا بالا (18-28%) و نیکل پایین( 8%- 5/1) دارند. مقاومت به خوردگی بالا و خواص مکانیکی عالی این گروه را می توان به ریزساختار فریتی-آستنیتی آن ها نسبت داد. این گروه به دلیل داشتن فاز فریت مغناطیسی هستند  و قابلیت جوشکاری خوبی دارند. همچنین نسبت به استنلس استیل فریتی چقرمگی و داکتیلیته بهتری دارند.