سیستم نامگذاري فولادهاي زنگ نزن کارشده (wrought s.s) که نخستین بار توسط AISI یشنهاد شده و توسعه یافته است، از 3 عدد که در برخی موارد حروفی به دنبال آنها می آید، تشکیل شده است.
نخستین رقم، کلاس آلیاژ را مشخص می کند. بدین صورت که 3xx ,2xx سري فولادهاي زنگ نزن آستنیتی هستند و مارتنزیتی ها و فریتی ها با 4xx مشخصمی شوند. متاسفانه در این سیستم نامگذاري ، رقمهاي دوم و سوم ترکیب شیمیایی آلیاژ را به ما نمی دهند. همچنین در مورد سري 4xx تمایز بین فولاد زنگ نزن فریتی با مارتنزیتی پیش بینی نشده است. مثلا” 430 و 446 فریتی هستند در حالیکه 431 و 440 مارتنزیتی می باشند.
برای این که آلیاژهای آهنی خاصیت زنگ نزن داشته باشند، میزان کرم برای آنها حداقل بایستی 12% باشد. افزایش مقاومت به خوردگی مستلزم توانایی کرم به تشکیل وبقای لایه های اکسیدی چسبنده بر روی سطح است. بدلیل مقادیر بالای کرم در فولادهای زنگ نزن مطالعه فولادهای زنگ نزن را با نمودار تعادلی آهن – کرم اغاز می کنیم.
شکل 1 نمودارآهن- نیکل را نشان می دهد. همان گونه که ملاحظه می کنید مشابه با نمودار آهن – کربن آهن چند شکلی محور سمت چپ این نمودار راتشکیل می دهد.
کرم عنصری است که موجب پایداری فریت با شبکهBCC می شود. بنابراین با افزایش میزان کرم نواحی پایداری فازهای دمای بالا (فریت دلتا) و دمای پایین (فریت الفا) گسترش می یابند. در حدود 12% کرم، فریت BCC کاملاً از دمای اتاق تا دمای ذوب پایدار می شود. با گسترش ناحیه پایداری فریت، ناحیه پایداری آستنیت محدود شده و یک ناحیه ای اصطلاحاً موسوم به حلقه گاما را به وجود می آورد. نمودار آهن-کرم اساس و پایه فولادهای مارتنزیتی و فریتی را تشکیل می دهد. فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی باید توانایی تبدیل شدن به آستنیت را داشته باشند، تا اینکه در ضمن سرد شدن به مارتنزیت تبدیل شوند.
بنابراین ترکیب شیمیایی فولادهای مارتنزیتی باید در گستره حلقه گاما (که توسط عناصر آلیاژی دیگر گسترش می یابد) باشد و همچنین درصد کرم آنها به نحوی تعیین شود که خاصیت زنگ نزن بودن را نیز داشته باشند. فولادهای زنگ نزن فریتی با مقادیر بیشتر کرم(در مقایسه با فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی) آلیاژی مي شوند، بنابراین طبق نمودار آهن- کرم فریت در تمام دماها پایدار است. فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی و فریتی حاوی عناصرآلیاژی دیگری بجز کرم نیزهستند. دومین عنصری که بیشترین اثر را بر روی خواص فولادهای زنگ نزن پس از کرم دارد نیکل است. افزودن نیکل به آهن موجب پایداری آهن با شبکه بلوری FCC شده و لذا ناحیه مربوط به فاز گاما را گسترش می دهد.
نمودار 2 نشان می دهد که با وجود مقدار کافی از نیکل آستنیت در تمام دماهای بالاتر از دمای اتاق پایدار است. در آلیاژ دوتایی آهن- نیکل، به منظور پایدار شدن کامل آستنیت در حدود 30% نیکل لازم است. علت این امرتا حدودی مربوط به این واقعیت می شود که، در نزدیکی دمای اتاق نفوذ آهن ونیکل آنقدر آهسته است که امکان تشکیل مخلوطی از آستنیت و فریت وجود ندارد. با این حال اگر کرم در حد مورد نیاز برای تشکیل فولاد زنگ نزن وجود داشته باشد، مقدار بمراتب کمتری برای پایدار کردن آستنیت نیاز است. در نتیجه آلیاژهای حاوی 18% وزنی کرم و 8% درصد وزنی نیکل از دماهایی زیر دمای اتاق تا دمای ذوب کاملاً آستنیتی اند شکل 2. این نوع فولادها، گروه بسیارمهمی ازفولادها تحت عنوان فولادهای زنگ نزن آستنیتی را تشکیل می دهند. تقریباً تمام فولادهای زنگ نزن حاوی سه جزء یا بیشتراند، و بنابراین روابط فازی آنها برحسب دما و ترکیب شیمیایی توسط نمودارهای سه جزیی مشخص می شود. در رابطه با سیستمهایی که دارای بیشتر از سه جزءاند نمودارهایی ارائه شده اند که اثرات عناصر آلیاژی مختلف تثبیت کننده فریت و آستنیت را با یکدیگر در آمیخته وفازهای موجود در دمای اتاق را به دو گروه از عناصر آلیاژی مرتبط می سازند.
آلیاژهای غنی از کرم به صورت فریت منجمد می شوند و آلیاژهای غنی از نیکل به صورت آستنیت منجمد می شوند اما بسیاری از آلیاژهای فولادهای زنگ نزن به صورت دو فازی یعنی مخلوط آستنیت و فریت منجمد می شوند و مذاب در ضمن انجماد در کنار آستنیت و فریت وجود خواهد داشت.
اغلب میکروساختارهای شامل فریت وآستنیت در فولادهای زنگ نزن ریختگی دیده می شود.که علت آن انجماد غير تعادلی و اثرات عناصر آلیاژی می باشد، که در فولادهای آهنگری با همان ترکیب شیمیایی وجود نخواهد داشت.
