فولاد ضدزنگ چیست؟
همه فولادها ترکیب اصلی آهن و کربن یکسانی دارند، اما فولاد ضد زنگ درصدی کروم است – عنصری که به فولاد ضد زنگ مقاومت خوردگی معروف خود را می دهد. این فلز، در اشکال متفاوتی، کاربردهای مختلفی دارد. توری استنلس استیل، ورق استیل، لوله و… از اشکال پرکاربرد هستند.
چندین گرید وجود دارد که فولاد ضد زنگ نامیده می شود، که هر کدام ترکیب آلیاژی کمی متفاوت دارند و بنابراین ویژگی های فیزیکی آن ها تا حدودی متفاوت خواهد بود.
فولاد ضد زنگ باید حداقل 10.5 درصد کروم داشته باشد. بسته به گرید، ممکن است حاوی سطوح بسیار بالاتر کروم و مواد آلیاژی اضافی مانند مولیبدن، نیکل، تیتانیوم، آلومینیوم، مس، نیتروژن، فسفر یا سلنیوم باشد. برای مطالعه کاملتر در مورد فولاد ضد زنگ میتوانید مقاله استنلس استیل چیست را مطالعه کنید.
فولادهای ضد زنگ معروف
استنلس استیل های 304 و 316 معروفترین گریدهای فولاد ضدزنگ هستند. تفاوت اصلی اضافه کردن مولیبدن است، آلیاژی که مقاومت در برابر خوردگی را به‌ویژه برای محیط‌های شور یا در معرض کلرید به‌شدت افزایش می‌دهد.
استنلس استیل 316 حاوی عنصر مولیبدن است و این عنصر در ترکیبات گرید 304 وجود ندارد.
برای تجهیزات فضای باز مانند ریل و بولارد، فولاد ضد زنگ یک ماده ایده‌آل مقاوم در برابر خوردگی است و برای استفاده های طولانی مدت این تجهیزات داخل چنین محیط هایی بسیار مناسب هستند. گرید 304 یک انتخاب مقرون به صرفه و عالی برای اکثر محیط ها است، اما مقاومت کلرید 316 را ندارد. گرید 316 قیمت بالاتری دارد و استفاده از این گرید نسبت به گرید 304 برای محیط های حاوی کلرید و نمک بالا مانند محیط های آبی و اقیانوس و مسیرهای نمکی در طولانی مدت مقرون به صرفه تر است. بنابراین برای انتخاب یکی از این 2 گرید، باید حتما محیط کاری و مدت زمانی که تجهیز قرار است آنجا استفاده شود را مدنظر قرار دهید.
سایر فولادهای ضد زنگ رایج مصرفی عبارتند از 409 و 430.
استنلس استیل 304
استنلس استیل 304، رایج ترین گرید فولاد ضدزنگ بوده که بخاطر مقاومت به خوردگی عالی ان در سطح دنیا استفاده می شود. این گرید بین 16 تا 24 درصد کروم و تا 35 درصد نیکل دارد. همچنین درصد کمی کربن و منگنز دارد. رایج ترین شکل استنلس استیل 304، فولاد ضدزنگ 8-18 بوده که حاوی 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است.
گرید 304 در برابر بیشتر اسیدهای اکسید کننده مقاومت می کند. به همین دلیل 304 خاصیت آنتی باکتریال داشته و برای کاربرد در ظروف غذا و تجهیزات آشپزخانه و غذایی استفاده می شود.
فولاد ضد زنگ 304 یک نقطه ضعف دارد: مستعد خوردگی ناشی از محلول های کلرید یا محیط های شور مانند ساحل دریا است. یون‌های کلرید می‌توانند خوردگی موضعی در نواحی به نام «حفره» ایجاد کنند که می‌تواند در زیر بخش های حاوی کروم محافظ پخش شود تا ساختارهای داخلی را به خطر بیندازد. محلول هایی با حداقل 25 پی پی ام کلرید سدیم می توانند اثر خورندگی داشته باشند.
رایج ترین کاربردهای استنلس استیل 304
صنعت پزشکی معمولاً از 304 SS استفاده می کند زیرا مواد شیمیایی پاک کننده قوی را بدون خوردگی تحمل می کند. به عنوان یکی از معدود آلیاژهایی که با مقررات بهداشتی سازمان غذا و دارو برای تهیه غذا مطابقت دارد، صنایع غذایی اغلب از 304 SS استفاده می کنند.
مخازن ذخیره سازی
اتصال دهنده ها (پیچ، مهره، پیچ، صفحه، دستگیره)
قابلمه و تابه
سینک و قطعات سینک مسکونی
تجهیزات معماری/دکوراتیو داخلی (پانل ها، مجسمه ها، دیوارکوب ها)
لوله تجهیزات
لوازم مسکونی
مشخصات و ویژگی های استنلس استیل 304
| گرید | کربن | منگنز | سیلیکون | فسفر | سولفور | کروم | نیکل | نیتروژن |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 304 | 0,08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 20.0 / 18.0 | 10.6 / 8.0 | 0.1 |
مشخصات فیزیکی استنلس استیل 304
| خواص فیزیکی | مقدار |
|---|---|
| نقطه ذوب | 1450 درجه سانتی گراد |
| چگالی | 8.00 g/cm^3 |
| انبساط حرارتی | 6-^10 * 17.2 |
| مدول الاستیسیته | Gpa 193 |
| هدایت حرارتی | W/m.k 16.2 |
خواص مکانیکی گرید 304
| خواص مکانیکی | مقدار |
|---|---|
| استحکام کششی | Mpa 500 -700 |
| انعطاف پذیری A50 mm | دست کم 45% |
| سختی برینل | بیشینه 215 HB |
خواص استنلس استیل 316
خواص مکانیکی و شیمیایی استنلس استیل 316 تشابهات بسیاری با گرید 304 دارد. به ظاهر 2 گرید کاملا مشابه هستند. با این حال تفاوت اصلی گرید 316 با 304 در محتوای کروم، نیکل و مولیبدن است که تا 16% کروم، 10% نیکل و 2% مولیبدن است.
خواص فیزیکی گرید 316
| نقطه ذوب | چگالی | مدول الاستیسیته | انبساط حرارتی | هدایت حرارتی |
|---|---|---|---|---|
| 1400 درجه سانتی گراد | 8.00 g/cm^3 | Gpa 193 | 6-^10 *15.9 | 16.3 W/m.K |
خواص مکانیکی 316
| استحکام کششی | انعطاف پذیری A50 mm | سختی برینل |
|---|---|---|
| 620 - 400 Mpa | دست کم 45% | بیشینه 149 HB |
کاربرد گرید 316
افزودن مولیبدن در 316 آن را نسبت به آلیاژهای مشابه در برابر خوردگی بسیار مقاوم تر می کند. 316 به دلیل مقاومت بالای خود در برابر خوردگی، یکی از فلزات اصلی برای محیط های دریایی است. فولاد ضد زنگ 316 نیز به دلیل دوام و تمیزی در بیمارستان ها مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربردهای رایج:
جابجایی آب: دیگ بخار، آبگرمکن
قطعات دریایی – ریل قایق، طناب سیم، نردبان قایق
تجهیزات پزشکی
تجهیزات پردازش شیمیایی
مقایسه گریدها 316 و 304 از نظر مقاومت حرارتی
مقاومت حرارتی فاکتور مهمی است که باید هنگام مقایسه درجه های مختلف فولاد ضد زنگ در نظر گرفت. محدوده ذوب 304 حدود 50 تا 100 درجه فارنهایت بالاتر از 316 است. اگرچه محدوده ذوب 304 بالاتر از 316 است، اما هر دو مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون در گرمایش متناوب تا 870 درجه سانتیگراد (1500 ℉) و در گرمایش مداوم دارند. در 925 درجه سانتیگراد (1697℉).
304 SS: گرمای زیاد را به خوبی کنترل می کند، اما استفاده مداوم در دمای 425-860 درجه سانتی گراد (797-1580 درجه فارنهایت) ممکن است باعث خوردگی شود.
316 SS: در دماهای بالاتر از 843 ℃ (1550 ℉) و زیر 454 ℃ (850 درجه فارنهایت) بهترین عملکرد را دارد.
تفاوت قیمت 316 و 304
چه چیزی 316 را از فولاد ضد زنگ 304 گران تر می کند؟ افزایش مقدار نیکل و افزودن مولیبدن در 316 آن را گرانتر از 304 کرده است. به طور متوسط قیمت فولاد ضد زنگ 316، 40% بیشتر از قیمت 304 SS است.
304 یا 316؟ کدام بهتر است؟
هنگام مقایسه فولاد ضد زنگ 304 در مقابل 316، هر دو مزایا و معایبی دارند که باید هنگام تصمیم گیری از کدام یک برای کاربردهای مختلف استفاده کرد. به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ 316 نسبت به 304 در برابر نمک و سایر مواد خورنده مقاوم تر است. بنابراین، اگر محصولی تولید می کنید که اغلب در معرض مواد شیمیایی یا محیط های دریایی قرار می گیرد، 316 انتخاب بهتری است.
از طرف دیگر، اگر محصولی تولید می کنید که به مقاومت در برابر خوردگی قوی نیاز ندارد، 304 یک انتخاب کاربردی و اقتصادی است. برای بسیاری از کاربردها، 304 و 316 در واقع قابل تعویض هستند.