تاریخچه فولاد ضد زنگ

تاریخچه فولاد ضد زنگ

تاریخچه فولاد ضد زنگ: اگر بگوییم حوزه ساخت آلیاژها، به ویژه ساخت آلیاژهای فولادی میدانی بر پایه آزمون و خطاست ادعای اشتباهی نکردیم. با بررسی تاریخچه فرآوری فولادها می بینیم که از دو قرن پیش تاکنون، دانشمندان و صاحبنظران فراوانی با تغییر عناصر موجود در یک آلیاژ، کم و زیاد کردن میزان هریک یا اعمال تغییراتی در نحوه عملیات حرارتی و پروسه ساختشان به تولید محصولات جدیدی دست زده اند که امروزه هریک از این خروجی ها در جایگاه خاص خود مورد استفاده قرار می گیرند.

زمانی که به  تاریخچه فولاد ضد زنگ نگاه می کنیم، در برهه هایی از زمان شاهد این هستیم که فقدان مهارت یا دانشی خاص و همچنین ماشین آلات یا زیر ساخت هایی که بتواند به تسریع و تحقق یک فکر منجر شود سبب شده است تا از ایده اولیه تا تجربه عینی آن دهه ها فاصله بیافتد. 
به گواه سیر تاریخی مورد نظر، این رویداد برای آلیاژهای آهن – کروم اتفاق افتاده و فاصله قابل توجهی میان درک و پیش بینی خواص آن ها تا به تولید انبوه رسیدن و استفاده در حجم زیادشان به وجود آورده است.

عوامل موثر در اختراع فولادهای ضد زنگ

با صرف نظر از رویدادهای اتفاقی که ذهن آماده دانشمندان را به تحقیق در خصوص پدیده خاصی ترغیب می کند، چه در تاریخچه فولاد ضد زنگ و چه در روند اختراع محصولات های دیگر، همواره عواملی خارجی یا غیر مرتبط وجود داشته اند که سبب شده است تا یک متخصص در حوزه کاری خود در پی استفاده یا گسترش آن ها به روش خود برود.

به عنوان مثال رونمایی از فلز کروم توسط «لویی نیکلاس واکوئلین» در اواخر قرن 18 در آکادمی فرانسه، ارائه گزارشاتی مبنی بر مقاومت بالای آلیاژ آهن-کروم در برابر اکسید کننده ها که توسط «استودارت»، «فارادی» و «مللِت» در اوایل قرن 19 ارائه شد، اظهارات «روبرت بونزن» در خصوص مقاومت بالای این محصول در برابر اسیدهای قوی و گسترش علم متالوگرافی تا اواسط این قرن از جمله مقدماتی بودند که فعالان حوزه فرآوری آلیاژ ها را به استفاده از این عنصر در ساختار محصولات خود ترغیب کرد. 

نخستین گام در تولید فولاد ضدزنگ بعد از انقلاب صنعتی

در همین راستا  «پیر برتیر» متالورژیست فرانسوی در سال 1821 دریافت که آلیاژهای آهنی که در خود کروم دارند در برابر برخی اسید ها مقاومند. اگرچه این ادعا در آن زمان هم تکراری بوده و عملاً توسط دیگران به طرقی دیگر گفته شده بود، اما سنگ بنای ساخت فولادهایی با خاصیت «غیر فعال شدن» یا مقاوم در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی را بنا نهاد.

ناگفته نماند که در این خلال به دلیل اینکه از ترکیب مناسبی میان کربن و کروم استفاده نشده، امکانات درآمیختن آن ها با یکدیگر به پیشرفتگی امروز نبوده یا خود محصولات دارای خلوص بالایی نبودند به ساخت آنچه که امروزه از فولادها سراغ داریم منتج نشد.
گفته می شود نخستین کسی که توانسته است از فولاد حاوی مقدار ناچیزی کروم در ساخت سازه ای بزرگ استفاده کند «جی بور» از The Chrome Steel Works of Brooklyn در سال 1869 بوده که در حوزه ساخت پل های فلزی فعالیت داشته  و بدین ترتیب مقدمات ایده گرفتن انگلیسی هایی مانند «جان تی. وودز» و «جان کلارک» که با افزودن تنگستن آلیاژ مقاوم در برابر هوازدگی خود را به ثبت رساندند، فراهم کرده است. 

 این در حالیست که حدود 7 دهه از «پیر برتیر» طول کشید تا «هانس گلدشمیت» آلمانی بتواند فرآیند آلومینوترمی (ترمیت) خود برای تولید کروم بدون کربن ارائه داده و بدین واسطه مقدمات استفاده از این ماده با خلوص بالا، به میزانی دلخواه و با کیفیتی مطلوب را معرفی نماید. 

سال های شکوفایی استیل ضد زنگ

فعالیت های « لوئی گیللت» در اوایل قرن بیستم و تحقیقات وی بر روی ساختار متالورژی اولیه آلیاژهای آهن را می توان نخستین اقدامات هدفمند با خروجی مورد قبول در خصوص فولادهای زنگ نزن آستنیتی دانست. 
با وارد شدن دانشمندانی از ایالات متحده مانند «کریستین دانتیزن» و «فردریک بکت» و همچنین « فیلیپ مونارتز» آلمانی به این کارزار، رابطه میان وجود کروم و عدم خوردگی فولاد اثبات شده و بدین ترتیب مقدمات اختراع یا تولید فولادهای فریتی حجمی زیاد و خارج از محیط آژمایشگاه فراهم شد.

دهه دوم قرن بیستم (1910 تا 1920 ) در تاریخ فرآوری آلیاژهای فولادی بسیار درخشان و حائز اهمیت است، چرا که در این سال ها از هرگوشه و کنار خبری از پیشرفت دانشمندان این حوزه (حتی محققین مستقل و در مواردی کارگرانی بدون تحصیلات آکادمیک) قیمت ورق استیل نگیر و لیست قیمت لوله استیل  به گوش می رسید. 
در همین دوران و به موازات فعالیت های افراد مذکور، فردی به نام «هری بریرلی» که در آزمایشگاه های «براون فیرث» انگلیس کار می کرد، به دنبال ماده ای برای تقویت رزوه های داخل لوله تفنگ بود تا عمر بیشتری داشته باشند.

وی در این راه به اهمیت وجود کروم در فولاد پی برده و با آزمایشی اتفاقی دانست که این ترکیب در برابر اسید ها نیز مقاوم است، لذا به فکر استفاده از ان در ساختار محصولات بیشتری افتاد، هرچند نتیجه اقدامات وی به جای استفاده در اسلحه های گرم، در ساخت اسلحه های سرد - یعنی چاقوهای ضد زنگ - مورد استفاده قرار گرفته و به نخستین محصول کاربردی این نوع مواد نزد مردم عادی تبدیل شد. 

ترویج استفاده از استینلس استیل در ساختار محصولات مختلف

شاید بتوان سال 1914 را سال به بلوغ رسیدن فولادهای زنگ نزن آستنیتی دانست، چرا که در این سال پس از اینکه کارگروه فنی و مهندسی کارخانه کروپ آلمان به خواص افزودن نیکل به آلیاژ های فوق پی برد، ساخت این محصولات با مقاومتی بالا در برابر رطوبت و حرارت در عین شکل پذیری وارد برهه جدیدی شد.

در این سال ها که با شروع جنگ جهانی اول مصادف شدند، این آلیاژها برای ساخت موتورهای هواپیما کاربرد فراوانی یافته و از ساخت قاشق و چنگال یا تجهیزات جراحی گرفته تا مخازن مواد شیمیایی، تانکرهای حمل و نگهداری مایعات، بدنه خودرو یا نفربرها یا ساخت سازه های غول پیکر (در قالب میلگرد یا صفحاتی توکار که برج کرایسلر نیویورک مثال شاخصی از آن است) مورد استفاده قرار گرفتند.

در ادامه تاریخچه فولاد ضد زنگ، با گذشتن دنیا از بحران دو جنگ جهانی (که در مواردی همین جنگ مقدمات ساخت محصولاتی جدید را فراهم کرده و به روند آن ها سرعت بخشید) استانداردهای آستنیتی، مارتنزیتی و فریتی معرفی شده، گریدهای با استحکام بهتر خلق شدند، فولادهایی سبک اما مقاوم تر از گذشته با روش های مختلفی ساخته شده و استیل های ضد زنگ داپلکس به تولید و مصرف انبوه رسیدند.

 امروزه خانواده این محصولات به یکی از شاخص ترین محصولات ساخت دست بشر از نظر جهش در حجم تولید و میزان مصرف تبدیل شده و می توان با نظر به هر گوشه و کنار، وسیله ای با این ماده اولیه را مشاهده کرد.