لا يكاد يخلو منزل أو مطبخ من أواني الستانلس ستيل، التي تُعرف بقوتها ومقاومتها للصدأ والمواد الكيميائية الموجودة في الأطعمة والمشروبات. تجعل هذه الخصائص من الستانلس ستيل مادة مثالية للاستخدام في العديد من المجالات، بما في ذلك الصناعية والعلمية والعسكرية.

ما هو الستانلس ستيل؟

الستانلس ستيل، المعروف أيضاً بالفولاذ المقاوم للصدأ، هو سبيكة معدنية تتكون من عدة معادن، بما في ذلك الحديد والكروم والنيكل والموليبدينوم والكربون. تختلف نسب هذه المعادن لتنتج أنواعاً متعددة من الستانلس ستيل، وقد يُضاف أحياناً معادن أخرى مثل المغنيزيوم أو النحاس أو النتروجين لإكسابه خصائص مميزة.

تاريخ إكتشاف الستانلس ستيل

تم التعرف على مقاومة التآكل من سبائك الحديد والكروم في عام 1821 من قبل عالم المعادن الفرنسي بيير بيرتيير، الذي أشار إلى مقاومتها لبعض الأحماض واقترح استخدامها في أدوات المائدة. لم يتمكن علماء المعادن في القرن التاسع عشر من إنتاج مزيج من الكربون المنخفض والكروم العالي الموجود في معظم أنواع الفولاذ غير القابل للصدأ الحديثة، وكانت سبائك الكروم العالية التي كان بإمكانها إنتاجها هشة إلى حد يجعلها غير عملية.

في عام 1872، قام الإنجليزيان كلارك و وودز بتسجيل براءة اختراع سبيكة التي تعتبر اليوم من الفولاذ المقاوم للصدأ.

في أواخر عام 1890 قام هانز غولدشميت من ألمانيا بتطوير عملية من الألمنيوم الحراري (thermite) لإنتاج الكروم الخالي من الكربون. بين عامي 1904 و 1911، أعد العديد من الباحثين، وخاصة ليون غويليه من فرنسا، السبائك التي تعتبر اليوم من الصلب غير القابل للصدأ.
 

في عام 1911 أفاد فيليب مونارتز عن العلاقة بين محتوى الكروم والمقاومة للتآكل. في 17 أكتوبر 1912، قام مهندسو شركة Krupp Benno Strauss و Eduard Maurer بتسجيل براءة اختراع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.

حدثت تطورات مماثلة في الوقت نفسه في الولايات المتحدة، حيث كان كريستيان دانتسيزين وفريدريك بيكيت يصنعان الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد. في عام 1912 تقدم Elwood Haynes بطلب للحصول على براءة اختراع أمريكية على سبيكة من الفولاذ المقاوم للصدأ martensitic ، والتي لم يتم منحها حتى عام 1919.

في عام 1912، اكتشف هاري بريرلي من مختبر براون-فيرث البحثي في ​​شيفيلد بإنكلترا، بينما كان يبحث عن سبيكة مقاومة للتآكل لبراميل البندقية سبيكة من الصلب غير القابل للصدأ وتم الإعلان عن هذا الاكتشاف بعد عامين في مقال نشر في صحيفة نيويورك تايمز في 1915 في صحيفة نيويورك تايمز. وقد تم تسويق هذا المعدن فيما بعد تحت العلامة التجارية "ستايبرتي" من قبل فيرث فيكرز في إنجلترا، تقدم بيرلي بطلب للحصول على براءة اختراع أمريكية خلال عام 1915 ليجد أن هاينز قد سجلت بالفعل براءة اختراع. جمعت برايرلي وهاين تمويلهما وشكلت مجموعة من المستثمرين شركة الفولاذ المقاوم للصدأ الأمريكية، التي يوجد مقرها في بيتسبيرج بنسلفانيا.

أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ

يُقسم الفولاذ المقاوم للصدأ حسب التركيب إلى أربع مجموعات رئيسية تختلف عن بعضها البعض في مقاومتها للتآكل وخواصها الميكانيكية وكذلك كلفتها وفي استخدامتها الصناعية أيضاً، وكل نوع يُشار إليه برقم يسمى الرقم الدال حسب الأنظمة المختلفةعالمياً.

1- الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسايتي "Martensitic stainless steel"
تتميز سبائك هذه المجموعة باحتوائها على الكربون وهي قابلة للممغنطة وقابلة للّحام بشكلٍ منخفض، ومقاومة تآكلها معتدلة، حيث أن مقاومة التآكل لسبائك هذه المجموعة هي أقل من سبائك المجموعتين الثانية والثالثة، كما أن مقاومة الشد والصلابة لها تكون عالية لذلك فهي تستخدم في الأغراض التي تتطلب مقاومة شد وصلابة عاليتين ومقاومة تآكل معتدلة نسبياً.
تُستخدم في صناعة أجزاء الصمامات ومحامل الكريات مثل السبيكة 440 وتستخدم أيضاً السبيكة 420 لصناعة الأدوات الجراحية.

2- الفولاذ المقاوم للصدأ الفرّيتي "Ferritic stainless steel"
يحتوي هذا النوع على نسبة عالية من الكروم مقارنة مع الأنواع الأخرى. ومن أشهر أنواع سبائك هذه المجموعة هي السبيكة 430 والتي تتميز بمقاومة تآكل جيدة في الجو ،لذات فإنها تستعمل بشكل واسع في صناعة أجزاء زخارف السيارات وفي مصانع أكسدة الأمونيا وفي صناعة أدوات الطعام المنزلية مثل الصحون والقدور وكذلك الثلاجات والغسالات، أما النوعان (422) و(446) يتميزان بمقاومة الكبريت نظرا لوجود نسبة عالية من الكروم.

وحديثاً ظهر نوع آخر لهذه المجموعة وهو الفولاذ المقاوم للصدأ الفرّيتي العالي النقاوة الذي يحتوي نسبة ضئيلة جداً من الكربون والنتروجين وأهم ما يمتاز به هو الخواص الميكانيكية العالية لمنطقة اللحام التي تفتقر إليها السبائك الأخرى. وأهم المظاهر الحسنة لسبائك هذه المجموعة هي مقاومتها للتآكل الإجهادي خاصة في الماء الذي يحتوي على الكلوريدات.

3- الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي "Austenitic stainless steel" 
أو كما يعرف بالسلسلة (200) و(300)، إن سبائك هذه المجموعة هي أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ استعمالاً نظراً لما تمتاز به من خواص ميكانيكية ومقاومة تآكل جيدتين ويمكن أن تكون ملحومة كما أنها غير مغناطيسية ولا تتصلد عند التبريد السريع ذلك لاحتوائها المنغنيز والنيكل والنتروجين. نذكر من هذه المجموعة:
   * النوع (304) يعتبر أول وأكثر الأنواع استخداماً ويُعرف أيضاً باسم (18/8) لكونه يتكون من 18٪ كروم و 8٪ نيكل.
   * النوع (306) يعد ثاني أكثر أنواع السلسلة (300) استخداماً، ويستخدم بشكل أساسي نتيجة قدرته العالية على مقاومة التآكل لكونه يحتوي على 18٪ من كروم و 10٪ نيكل ولهذا السبب فهو يُعرف أيضاً باسم الفولاذ (18/10)، وغالباً ما يُستخدم في السكاكين وتجهيزات المطابخ ذات الجودة العالية.

4- الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج "Duplex stainless steel"
يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج على بنية مجهرية مختلطة من الأوستينيت والفريت، ويتمثل الهدف عادة في إنتاج خليط 50/50، على الرغم من أن النسبة قد تكون 40/60 في السبائك التجارية. يمتلك الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج ضعف القوة تقريباً مقارنةً مع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وأيضاً مقاومة محسنة للتآكل الموضعي، خاصةً تأليب الصدوع والتآكل والتصدع للتآكل. وهي تتميز بالكروم العالي (19-32٪) والموليبدينوم (حتى 5٪) ومحتويات النيكل الأقل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.

خاتمة

يمثل الستانلس ستيل واحداً من أكثر المواد استخداماً في العالم، بفضل قوته ومقاومته العالية. يلعب هذا المعدن دوراً حيوياً في العديد من الصناعات، ويستمر البحث والتطوير في تحسين خصائصه وتوسيع استخداماته. سواء في المنازل أو الصناعات الثقيلة، فإن الستانلس ستيل يبقى خياراً موثوقاً يجمع بين الفاعلية والجودة.