استنلس استیل 420 در تولید کارد و چنگال

فهرست موضوعات

فولاد زنگ نزن مارتنزیتی AISI 420: ساخت کارد و چنگال

کارد و چنگال ابزار مهمی است که مردم سرتاسر جهان از آن به عنوان لوازم غذاخوری استفاده می-کنند. قبل از تولید کارد و چنگال از جنس فولاد زنگنزن، این لوازم از فلز نقره ساخته میشدند که به دلیل مقرون به صرفه نبودن و قیمت بالا از توجه مردم خارج گردید و در تولید آنها از مواد دیگری استفاده شد. با این وجود هنوز با اعمال پوشش از جنس نقره بر روی کارد و چنگالهای تولید شده، تلاش میشود تا اولاً هزینه را پایین نگه داشته و ثانیاً از بهداشتی ماندن آن اطمینان حاصل گردد. در دهه 1970 به جای نقره از فولاد زنگنزن استفاده گردید. 
فولاد زنگنزن 420، به دلیل مقاومت بسیار خوبی که در برابر خوردگی و سایش دارد، به طور گستردهای در تولید کارد و چنگال به عنوان ابزار برش مواد غذایی مورد توجه قرار گرفته است. با اینکه این نوع فولاد مقاومت به خوردگی نسبتاً مناسبی در برابر مواد غذایی دارد، اما باید به خاطر داشت که قرار گرفتن مداوم هر فلز در معرض مواد غذایی می تواند منجر به خوردگی حفره ای آن شود. ورق استیل 420 در مواردی استفاده میشود که لازم است خواصی نظیر استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش با خاصیت مقاومت در برابر خوردگی ترکیب شود. بر خلاف فولادهای زنگنزن سری 300، فولادهای زنگنزن سری 400 دارای خواص مغناطیسی است و میتواند سختکاری شود، در نتیجه قابلیت این را دارد که لبه بسیار تیزتری در ابزار ایجاد گردد. به دلیل سهولت در تمیز کردن و مقاومت در برابر لکه شدن ناشی از اسیدیته موجود در میوه ها و سبزیجات و همچنین بسیاری از مواد غذایی دیگر، اغلب در کاربردهای غذایی استفاده می شود.ورق استیل 420 یک ورق استیل بگیر است.

در تحقیقات مختلف، فولاد زنگنزن مارتنزیتی AISI 420 که برای چاقوهای کارد و چنگال و تیغه های قیچی در نظر گرفته شده است، مورد بررسی دانشمندان قرار گرفته است. ثابت شده است که پروسه تولید محصول بر خواص شیمیایی و متالوگرفی این نوع فولادها تاثیرگذار است. به عنوان مثال، بررسی های متالوگرافی ثابت کرد که فولاد چاقو و فولاد قیچی هردو دارای ریزساختارهای بسیار ناهمگن هستند ولی فولاد چاقو حاوی نوارهایی از فریت در ساختار مارتنزیتی است در حالی که فولاد قیچی مقادیر زیادی مارتنزیت گرم شده و اجزاء سولفید منگنز و اکسیدهای سیلیکون را دارا میباشد. 
فولادهای زنگنزن مارتنزیتی امکان ایجاد لبه‌های تیز را روی تیغه‌های چاقو و قیچی فراهم می‌کنند، زیرا محتوای کربن بالایی دارند که بین 1/0 تا 4/0 درصد وزنی متغیر است و سخت شدن و تمپر شدن را ممکن می‌سازد. محتوای کروم در این فولاد نیز در محدوده 5/10 تا 15 درصد وزنی و محتوای نیکل 0 تا 6 درصد وزنی میباشد. 
تولید کارد و چنگال از فولاد زنگنزن 420 با محتوای کربن بالا نیاز به تخصص لازم دارد تا فرآیند تولید را کنترل کند و از تغییرات نامطلوب در ریزساختار و از دست دادن خواص مهم مواد جلوگیری نماید. از آنجایی که کروم میل ترکیبی قوی برای ایجاد کاربید دارد و در صورتی که دما به درستی انتخاب نشود و یا اگر مواد به درستی پس از روش بازپخت سرد نشده باشند، به راحتی در حین بازپخت کاربیدکروم تشکیل می شود. تشکیل کاربیدهای کروم باعث تخلیه شدن زمینه دانه از کروم میشود و نواحی تخلیه شده مستعد حملات خوردگی خواهند بود. ویژگیهای دیگری که به عنوان محدودیت آن شناخته شده است مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن شامل موادی مانند سولفید منگنز است که می تواند به عنوان محل شروع حمله خوردگی موضعی عمل کند.
با آنکه فولاد زنگنزن 420 از نظر فنی دارای محتوای کربن بالاتری نسبت به ورق های فولادی 410 و 416 است و می توان آن را با عملیات حرارتی در طول فرآیند تولید به میزان قابل توجهی سخت کرد، اما هنوز نرمترین فلزی است که در ساخت تیغههای برنده نظیر چاقو و چنگال مورد استفاده قرار میگیرد. معمولاً تیغههای ساخته شده از فولاد 420 نیاز به تیز کردن مکرر دارند و نسبت به تیغههای از جنس دیگر راحت تر از بین میروند. همچنین این نوع فولاد شکل پذیری بسیار مناسبی در شرایط آنیل شده خود دارد، اما قابلیت سخت شدن تا حداقل سختی  HRC50 در مقیاس راکول را دارد. از آنجایی که نسبتاً نرم است، تیز کردن آن بسیار آسان است، بنابراین تیز کردن چاقوی ساخته شده از این نوع فولاد حتی با یک سنگ خیس وقت زیادی نمیگیرد. آلیاژ  فولاد زنگنزن 420 به دلیل تواناییهای سخت شدن قابل توجهی که دارد، جوشکاری نمیشود، اگرچه در صورت نیاز میتواند جوش داده شود. فولادهای زنگنزن مارتنزیتی معمولاً برای سطوح بالایی از سختی طراحی میشوند و لذا گاهی لازم است سایر خواص فولاد کمی به خطر بیفتد. 
در پایان به عنوان مقایسه میتوان بیان داشت که فولاد 1095 آلیاژی با کربن بالا است که مستعد زنگ زدگی است اما لبه تیز خود را حفظ می کند. از طرف دیگر، فولاد زنگنزن 420 یک ماده با کروم بالا است. بنابراین، از نظر مقاومت در برابر خوردگی، 420 بر 1095 پیروز می شود. علاوه بر این، تیز کردن آن راحت تر از 1095 است. اما از نظر حفظ لبه و مقاومت در برابر سایش، 1095 بهتر است. معمولا چاقوهای فولادی 1095 گرانتر هستند.

نکات مهم

در مجموع، فولاد زنگنزن 420 یک فولاد عالی برای کاربر معمولی است و برای کاربردهای روزانه مناسب میباشد، به طوریکه حتی برای یک بچه جوان یا نوجوان که برای اولین بار با چاقو آشنا میشود، قابل استفاده است. همچنین فولاد انتخابی برای بسیاری از قمه ها میباشد.
فولادهای ضد زنگ موادی هستند که به طور گسترده در تهیه ظروف خانگی و تجاری استفاده میشوند. فولاد زنگنزن به آسانی در دمای پخت و پز غذا توسط اسیدهای آلی مورد حمله قرار می گیرد. از این رو آهن، کروم و نیکل تجزیه شده و در مواد غذایی آزاد میشوند. فلز نیکل سلامتی انسان را به خطر میاندازد و ایجاد بیماریهای آلرژیک نظیر درماتیت (نوعی التهاب پوستی) میگردد. در مقابل، کروم و آهن از مواد مغذی ضروری برای انسان هستند که فولاد زنگنزن میتواند منبع مفیدی برای آنها باشد. 
دمای قابل تحمل توسط فولاد زنگنزن 420 حدود 650 درجه سانتیگراد است و در دمای بالاتر باعث پدیده پوسته پوسته شدن میشود لذا ظروف غذا در این دما از بین میروند.