یکی از پرکاربردترین نوع اتصالات صنعتی پیچ و مهره استیل می باشد. معمولا در صنایعی که در آن فلز در معرض خوردگی های ناشی از رطوبت و برخی اسید های محیطی ضعیف قرار دارد از پیچ و مهره استیل بعنوان اتصالات اصلی استفاده می کنند. پیچ و مهره استنلس استیل دقیقا طبق استاندارد های پیچ های شش دیگر تولید میشود و در شکل و شمایل نیز هیچ تفاوتی با آنها نمی کند و تنها تفاوت آن بکار رفتن گرید های مختلف استیل در ساختمان خود است که در واقع خواص مکانیکی مقاومت را به آن می دهد. پیچ و مهره های استیل در چند گرید مختلف تولید میشوند که پر کاربردترین آنها گرید های استنلس استیل 304 (پیچ و مهره استیل A2( و پیچ و مهره استیل 316 (گرید A4( می باشد. پیچ و مهره استنلس استیل به شکل های متفاوتی برای کاربری های مختلف تولید میشوند که در شکل های صنعتی بصورت شش گوش و آلن و همپنین استاد بولت ها می باشند.
پیچ و مهره استیل معمولا در 3 گرید 304، 316 و 310 تولید میشوند که در این میان پیچ و مهره استنلس استیل 304 و 316 که به ترتیب بصورت A2 , A4 نیز شناخته می شوند بصورت گسترده تری مورد استفاده قرار می گیرند. هر یک از گرید های پیچ و مهره استیل دارای خواص مکانیکی مختلفی هستند و برای صنایعی خاص و کاربری ویژه ای مورد استفاده قرار می گیرند. تنسایل پیچ و مهره های استیل تقریبا برابر و حدود 700 مگاپاسکال می باشد. آنچه گرید های مختلف پیچ و مهره استنلس استیل را متفاوت می سازد مقاومت محیطی آنها در برابر حرارت ،رطوبت و اسید می باشد. در محیط هایی با دمای کاری بسیار بالا معمولا از پیچ و مهره استنلس استیل گرید 310 استفاده میشود. برای محیط های اسیدی ضعیف و محیط های کلریدی استفاده از پیچ و مهره استیل 316 یا گرید A4 پیشنهاد میشود. برای محیط های کاری که صرفا با رطوبت سر و کار دارند نیز از پیچ و مهره استیل 304 استفاده می شود.
انتخاب بین پیچ و مهره استیل و فولادی به سبب تفاوت بارز آنها در خواص مکانیکی و ترکیب شیمیایی اندکی دشوار است چرا که یکی سختی و تنسایل و مقاومت کششی بالاتر داشته و یکی مقاومت بالاتری در برابر زنگ زدگی دارد. پیچ و مهره استیل دارای قیمت بالاتری نسبت به پیچ و مهره فولادی هستند و این در حالی است که تنسایل و مقاومت کششی پایینتری دارند. قرار گیری تنسایل 700 مگاپاسکالی پیچ و مهره استیل در تمام گرید های 304، 310 و 316 که حدود 700 مگاپاسکال است در برابر تنسایل های بالاتر پیچ و مهره فولادی که 800 مگاپاسکال برای خشکه، 1040 مگاپاسکال برای فولاد 10.9 و 1180 مگاپاسکال برای پیچ و مهره فولادی گرید 12.9 تعریف شده است به سختی و مقاومت کششی بسیار بالای پیچ و مهره فولادی در قیاس با پیچ و مهره استیل حکایت دارد. اما از طرفی تنسایل و مقاومت کششی بسیار بالا بدون داشتن مقاومت مناسب محیطی که عامل کم بودن طول عمر پیچ و مهره فولادی (بدون آبکاری) در قیاس با پیچ و مهره استیل است نیز می بایست مورد توجه قرار گیرد. البته در صنایع به ندرت از پیچ و مهره فولادی بدون آبکاری سطحی که به منظور افزایش مقاومت لایه های بیرونی در برابر خوردگی صورت می پذیرد (گالوانیزه و داکرومات) استفاده میشود و اغلب بصورت آبکاری شده مصرف میشوند. اما آبکاری ها نیز بیشتر محافظ لایه های بیرونی بوده و در صورت ایجاد خراش های سطحی(در حالت گالوانیزه سرد) و خراش های عمیق (در حالت گالوانیزه گرم و داکرومات) پیچ و مهره فولادی را در معرض خوردگی قرار میدهد. حال آنکه پیچ و مهره استیل با وجود پایین بودن نسبی مقاومت کششی دارای مقاومت ذاتی در برابر خوردگی هستند و ایجاد خراش های عمیق نیز آنها را در معرض زنگ زدگی قرار نمی دهد.
| گروه استنلس استیل | گرید پیچ و مهره استیل | کلاس | حداقل تنسایل MPa | 0.2% تنش مقاومتی Rp0.21 min MPa | افزایش طول A2 min mm |
|---|---|---|---|---|---|
| آستنیته | A1, A2, A3, A4, A5 | 50 | 500 | 210 | 0.6d |
| 70 | 700 | 450 | 0.4d | ||
| 80 | 800 | 600 | 0.3d |
یکی از سوالات مطرح پیرامون پیچ و مهره استیل زنگ زدن و یا زنگ نزدن آن در محیط مرطوب در طی زمان زیاد است. برای تشریح این موضوع می بایست اندکی دقیق تر به تشریح پروسه اکسید شدن و یا زنگ زدن بپردازیم. فلزات (عناصر ستون 1 الی 3 جدول تناوبی) با دارا بودن تعداد کمی الکترون در لایه ظرفیت خود تمایل زیادی به از دست دادن الکترون برای رسیدن به تعادل دارند. این در حالی است که نا فلزات (عناصر ستون 4 الی 8 از جدول تناسبی مندلیف) با دارا بودن تعداد زیادی الکترون در لایه ظرفیت مایل به جذب الکترون برای رفتن به یک لایه بالاتر و رسیدن به تعادل دارند. پدیده از دست دادن الکترون توسط فلزات اکسید شدن و یا زنگ زدن نام دارد. برخی فلزات فعال تر هستند و میل بالاتری برای از دست دادن الکترون دارند. در میان فلزات عنصر بالاتر از دیگر فلزات میل به از دست دادن الکترون دارد. عنصر نیکل نیز از عنصر آهن بکار رفته در ساختار پیچ و مهره تمایل الکترون دهی بالایی دارد. استفاده از دو عنصر روی و نیکل در ترکیب شیمیایی پیچ و مهره استیل سبب میشود فلز آهن بکار رفته در آن که میل کمتری به از دست دادن الکترون دارد در برابر زنگ زدگی محفوظ بماند. اما در پاسخ به این سوال که آیا پیچ و مهره استیل در طی زمان در برخورد با رطوبت زنگ می زند یا خیر پاسخ مثبت است. اما سرعت زنگ زدن و اکسید شدن پیچ و مهره استیل بسیار پایین و حدود 0.4 میلیمتر در هر 100 سال می باشد.
پیچ استیل A2 گرید 304
پیچ و مهره استیل A4 گرید 316