انواع فولادهای زنگ‌نزن
فولاد زنگ‌نزن بیشتر با مقاومت به خوردگی، استحکام و انعطاف‌پذیری بالا و درصد کروم بالا شناخته می‌شود. برای اینکه غیرفعال سازی در فولاد پدید آید، حداقل درصد کروم آن باید ۱۰٪ تا ۱۲٪ وزنی باشد. در این بین تنها تعداد کمی از فولادهای زنگ‌نزن شامل بیش از ۳۰٪ کروم یا کمتر از ۵۰٪ آهن می‌باشد. در فولادهای زنگ‌نزن علاوه بر کروم عناصر آلیاژی دیگر نیز وجود دارد که عبارتند از: نیکل، مولیبدن، مس، تیتانیم، سیلیکون، منگنز، نایوبیم، آلومینیوم، نیتروژن و گوگرد. حرف L (ابتدای واژه Low به معنی کم) برای مشخص کردن فولادهای زنگ‌نزن کم کربن به کار می‌رود. هرچه درصد کرین بیشتر باشد، مقاومت نسبت به خوردگی در فولادهای زنگ‌نزن کمتر است.
این فولادها اغلب از کروم، نیکل و منگنز در آهن تشکیل می‌شوند. غیر مغناطیسی اند و مقاومت به خوردگی دارند، ولی برای ترک خوردگی تنشی مستعدند. فولادهای زنگ‌نزن آستینی با سردکاری سخت می‌شوند. انعطاف پذیرترین فولادهای زنگ‌نزن هستند و بنابراین به راحتی می‌توان آن‌ها را شکل داد؛ هرچند با افزایش کارسرد، شکل‌پذیری آن‌ها کاهش می‌یابد.
این فولادها در کاربردهای گسترده‌ای از قبیل لوازم آشپرخانه، اتصالات، سازه‌های جوشی، تجهیزات سبک‌وزن حمل و نقل، تجهیزات پزشکی و داروسازی، قطعات کوره و مبدل‌های حرارتی و قطعاتی برای محیط‌های شیمیایی قوی استفاده می‌شوند.
این فولادها درصد کروم بالایی دارند (تا ۲۷٪) و مغناطیسی اند. مقاومت به خوردگی خوب دارند ولی انعطاف پذیریشان از فولادهای زنگ‌نزن آستینتی کمتر است. فولادهای زنگ‌نزن فریتی با سردکاری سخت می‌شوند و قابل عملیات حرارتی نیستند.
اغلب برای کاربردهای غیر سازه‌ای مانند لوازم آشپزخانه و لوازم تزیینی خودرو به کار گرفته می‌روند.
بیشتر فولادهای زنگ‌نزن مارتنزیتی نیکل ندارند و قابل سخت گردانی با عملیات حرارتی اند. درصد کروم آن‌ها ممکن است تا ۱۸٪ برسد. این فولادها مغناطیسی اند و دارای استحکام، سختی و مقاومت به خستگی بالا، انعطاف‌پذیری خوب و مقاومت به خوردگی متوسط هستند. فولادهای زنگ‌نزن مارتنزیتی برای قاشق و چنگال، ابزارهای جراحی، لوازم، شیرآلات و فنرها بکار می‌روند.
این فولادها حاوی کروم و نیکل، همراه با مس، آلومینیوم، تیتانیوم یا مولیبدن اند. مقاومت به خوردگی و انعطاف‌پذیری خوبی دارند و در دماهای بالا از استحکام زیاد برخوردارند.
کاربرد عمده آن‌ها در هواپیما و قطعات سازه‌ای فضایی است.
این فولادها مخلوطی از آستنیت‌ها و فریت‌ها هستند. استحکام خوب دارند و نسبت به گروه فولادهای آستنیتی، هم نسبت به خوردگی (در بیشتر محیط‌ها) و هم ترک خوردگی-تنشی، مقاومت بیشتری دارند.
از این فولادها در کارگاه‌های عملیات-آبی و قطعات مبدل حرارتی استفاده می‌شوند.
St.steel 302-S30200: کاربرد عمومی (گرید پایه گروه آستنیتی)
St.steel 430-S43000: مصارف عمومی (گرید پایه گروه فریتی)، چکش پذیری بسیار بالا و مقاومت به خوردگی عالی
St.steel 410-S41000: کاربرد عمومی (گرید پایه گروه مارتنزیتی)، قابلیت عملیات حرارتی
سری ۳۰۰ استنلس استیل حدوداً دارای ۱۸ درصد کروم و ۸ درصد نیکل می‌باشد. اصطلاح "۸ – ۱۸" برای گریدهای ۳۰۲، ۳۰۳، ۳۰۴، ۳۰۵، ۳۸۴ و در کل گریدهایی با همین ترکیب شیمیایی اطلاق می‌گردد. در کل گریدهای "۸–۱۸" در خواص مقاومت به خوردگی با هم خیلی متفاوت نیستند، و فقط در ترکیب شیمیایی با هم متفاوتند. ترکیب شیمیایی این گریدها به گونه‌ای است که بتوانند در محیط‌های مختلف و در برابر مواد شیمیایی مختلف مقاومت کنند. " ۸ – ۱۸" از لحاظ مقاومت به خوردگی از سری ۴۰۰ قوی تر، و معمولاً غیر مغناطیسی و سخت شونده فقط از طریق نورد سرد می‌باشد.
آلیاژ پایه گروه آستنیتی است. گرید ۳۰4 (8-18) یک فولاد آستنیتی با حداقل ۱۸ درصد Cr و ۸ درصد Ni است، که حداکثر ۰٫۰۸ درصد نیز C دارد. این گرید غیر مغناطیسی (نگیر) است و با عملیات حرارتی نمی‌توان آن را سخت کرد. برای بدست آوردن استحکام کششی‌های بالاتر باید از کارسرد استفاده کرد. ۱۸ درصد Cr موجود در این آلیاژ مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون آن را فراهم می‌آورد. خواص متالورژیکی این آلیاژ بر پایه Ni آن استوار است (۸ درصد) که سبب افزایش مقاومت به خوردگی در برابر مواد شیمیایی می‌شود. این آلیاژ در برابر اکثر اسیدها مقاوم است و می‌تواند در برابر زنگ زدگی عادی مقاومت بکند، که البته همراه با کدر و تیره شدن است. ۳۰۴ می‌تواند خوردگی خوبی برابر مواد غذایی، محلول‌های استریلیزه کردن، اکثر مواد شیمیایی و رنگ‌های ارگانیک و طیف گسترده‌ای از مواد شیمیایی غیر ارگانیک داشته باشد. آلیاژ ۳۰۴ یا یکی از زیر مجموعه‌های، بیش از ۵۰ درصد مصرف کل استنلس استیل در دنیا را شامل می‌شود. این گرید به دلیل توانایی مقاومت در برابر اسیدهای موجود در میوه‌ها، گوشت، شیر و سبزیجات جهت تولید انواع سینک ظرفشویی، میز، سماور، قهوه ساز، اجاق گاز، یخچال، بخارپز و غیره کاربرد دارد. همچنین از آن برای تولید لوازم قنادی، آشپزی، فنجان، قابلمه و ظروف استفاده می‌شود. گرید ۳۰۴ برای تجهیزات لبنی بسیار مناسب است. دستگاه‌های شیردوشی، منبع‌ها، دستگاه‌های هموژنیزه کننده، استرلیزه کننده و تانکرها همه از این آلیاژ ساخته می‌شوند. این آلیاژ همچنین در صنایع تولید آب میوه بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. در مصارف تهیه مواد غذایی، مانند کارخانه‌های صنایع غذایی، نانوایی‌های صنعتی و کشتارگاه‌ها، همه تجهیزات فلزی که در معرض روغن‌ها و چربی‌ها و اسیدهای حیوانی و گیاهی قرار دارند باید از گرید ۳۰۴ تولید شوند. در محیط‌های دریایی چون این گرید خواص مقاومت به خوردگی و سایش بهتری از گرید ۳۱۶ دارد، برای تولید پیچ، مهره و واشر هم مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنان برای تولید فنر و اجزایی که نیاز به مقاومت به سایش و خوردگی از این گرید استفاده می‌شود. ترکیب شیمیایی گرید عبارت است از:
در محیط‌هایی که نیازمند مقاومت به خوردگی بیشتر از گرید ۳۰۴ هستند از گرید ۳۱۶ استفاده می‌شود. این گرید همانند ۳۰۴ آستنیتی و نگیر است، و با عملیات حرارتی قابل سخت شدن نیست. عنصر کربن حداکثر ۰٫۰۸ درصد باید باشد و نیکل مقداری بیشتر از ۳۰۴ است. تفاوت شاخص میان ۳۰۴ و ۳۱۶ عنصر مولیبدن است که حداکثر ۳٪ به ۳۱۶ افزوده می‌شود. مولیبدن مقاومت در برابر خوردگی این گرید را در برابر مواد خورنده شیمیایی، محلول‌ها و مخصوصاً در برابر کلریدها بیشتر می‌کند. مولیبدن یکی از قویترین عناصر آلیاژی جهت جلوگیری از خوردگی است. با وجود مولیبدن، می‌توان این گرید را در محیط‌های در معرض نمک‌های سدیم و کلسیم، محلول‌های هیپوکلریتی، اسیدهای فسفری، و محلول و اسیدهای سولفیدی استفاده کرد. همچنین تجهیزات مورد نیاز در اتاق عمل و جراحی از این آلیاژ تولید می‌شود. در مصارف دریایی نیز از این آلیاژ استفاده می‌شود، بغیر از پیچ و مهره‌هایی که نیاز به مقاومند به سایش دارند.