استنلس استیل 304

همانطور که می‌دانید فولاد را بر اساس معیارهای مختلف و با توجه به استانداردهای مختلف در گریدهای متفاوت برای ساخت محصولاتی مانند ورق، میلگرد، پروفیل و… تقسیم می‌شوند. یکی از انواع استنلس استیل، مطابق با استاندارد AISI، گرید 304 است که در دسته فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی کروم_نیکل‌دار قرار دارد.فولاد 304 به واسطه کربن کم و کروم و نیکل بالا نسبت به گریدهای 301 و 302 مقاومت به خوردگی بالا داشته و همچنین برای سازه‌هایی که نیازمند جوشکاری هستند، مناسب است. در این مقاله قصد داریم که خواص و کاربردهای این نوع فولاد زنگ‌نزن مقاوم به حرارت را معرفی کرده و با گریدهای مشابه مقایسه کنیم.

معرفی استنلس استیل 304

حدود ۶۵-۷۰ درصد فولادهای زنگ‌نزن تولیدی ایالات متحده امریکا را فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی تشکیل می‌دهند. این فولادها به علت مقاومت به‌ خوردگی و شکل‌پذیری مطلوب در این موقعیت قرار دارند و از این رو برای بیشتر کاربردهای مهندسی خواص خوب و مطلوبی دارند.استنلس استیل های نوع ۳۰۴ و ۳۰۲ بیشترین کاربرد را هم در دماهای بالا و هم در دماهای پایین دارند. نوع ۳۱۶ که ۲٫۵ درصد مولیبدن دارد، مقاومت به ‌خوردگی بهتر و استحکام بیشتری در دماهای بالا دارد. آلیاژهایی با مقدار بیشتر کروم (۲۳-۲۵ درصد) مثل نوع ۳۰۹ و ۳۱۰ ترجیحا در دماهای بالا به‌کار می‌روند.استنلس استیل 304 در استاندارد AISI در دسته فولادهای آستنیتی کروم_نیکل‌دار است که در چکش‌خواری و مقاومت به خوردگی خوبی دارد. این نوع استنلس استیل، در استانداردهای دیگر با کدهایی مطابق با جدول زیر شناخته شده است.

استنلس استیل 304 SAE

استنلس استیل 304 SAE متداول‌ترین فولاد ضدزنگ می‌باشد. این نوع فولاد از دو عنصر اصلی غیرآهنی کروم (بین ۱۸٪ تا۲۰٪) و نیکل (بین ۸٪ تا ۱۰٫۵٪) تشکیل شده‌است و یک فولاد ضدزنگ آستنیتی می‌باشد. نسبت به فولاد کربنی هدایت الکتریکی و حرارتی کمتری دارد. دارای خاصیت مغناطیسی است اما خاصیت مغناطیسی آن کمتر از فولاد است. مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به فولاد معمولی دارد و به دلیل قابلیت تبدیل آن به شکل‌های مختلف به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود.این ترکیب در سال ۱۹۲۴ توسط W. H. Hatfield در Firth-Vickers ایجاد شد و با نام تجاری “Staybrite 18/8 ” روانة بازار شد.این ترکیب توسط SAE International به عنوان بخشی از گریدهای فولاد SAE آن مشخص شده‌است. خارج از ایالات متحده، مطابق ایزو ۳۵۰۶ اتصال دهنده‌ها، معمولاً به عنوان فولاد ضدزنگ A2 شناخته می‌شود، در صنعت تجاری ظروف آشپزی به عنوان فولاد ضدزنگ ۸/۱۸ شناخته می‌شود. در سیستم واحد نامگذاری UNS S30400 است. درجه معادل ژاپنی این ماده SUS304 است. همچنین در استاندارد اروپا ۱٫۴۳۰۱ مشخص شده‌است.

ترکیب شیمیایی استنلس استیل 304

ویژگی‌ها و کاربردهای استنلس استیل 304

همانطور که اشاره شد، استنلس استیل 304 مطابق با جدول زیر درصد بالایی کروم و نیکل دارد و میزان کربن آن نسبت به برخی گریدهای گروه 300 استاندارد AISI مانند گرید 301 و 302 پایین است. تفاوت این گروه با فولاد 316 از نظر ترکیب شیمیایی، این است که نوع 304 دارای درصد کروم بالاتر و نیکل پایین‌تر است و عنصر مولیبدن ندارد.استنلس استیل 304 در گستره‌ای از برنامه‌های خانه‌داری و صنعتی مانند ابزارهای حمل و نقل و پردازش مواد غذایی، پیچ‌ها، قطعات ماشین‌آلات، لوازم آشپزخانه و هِدِر ماشین مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین در معماری برای نماهای خارجی مانند قسمت‌های آب و آتش مورد استفاده قرار می‌گیرد. و نیز یک ماده سیمی رایج برای بخارسازهاست.اسپیس اکس استارشیپ‌های اولیه از فولاد ضدزنگ SAE301 در ساختار خود استفاده کردند. قبل از اینکه برای مخزن آزمایشی SN7 و Starship SN8به SAE 304L در سال ۲۰۲۰ انتقال پیدا کنند.

خواص فیزیکی و مکانیکی استنلس استیل 304

ساختار همگن، چکش‌خواری عالی و استحکام بالای استنلس استیل 304 موجب عملکرد خوب آن در فرآیندهایی مانند خمکاری، کشش عمیق، شکل‌دهی سرد و چرخشی و نورد شده است. جدول زیر خواص کششی فولاد استنلس استیل 304 در دماهای بالا را با استفاده از میلگرد با قطر 16 میلی‌متر، کار سرد شده.با سختی راکول 95، نشان می‌دهد؛ همانطور که مشاهده می‌کنید، طبیعی است با افزایش دما استحکام کششی کاهش یابد . میزان درصد افزایش طول میله بیشتر شود. اما نکته قابل توجه میزان استحکام بالای استنلس استیل در هر کدام از این دماها نسبت به ازدیاد طول در مقایسه با سایر گریدهای فولاد ضدزنگ بوده که خاصیت چکش‌خواری و مقاومت کششی بالا را برای این نوع رقم زده است.

در رابطه با خواص دیگر این فولاد می‌توان اشاره کرد که در شرایط آنیل، غیر مغناطیسی بوده و بعد عملیات کار سرد مقداری خیلی کمی مغناطیسی می‌شوند. در شرایط آنیلینگ کامل هم مقاومت به خوردگی متوسط تا بالایی داشته و همین امر سبب می‌شود تا در صنایع مواد غذایی، محلول مواد استرلیزه، ترکیبات شیمیایی آلی و برخی غیر آلی‌ها کاربرد داشته باشند.به طور مثال مقاومت به خوردگی گرید 304 در اسید نیتریک عالی، اسید سولفوریک متوسط و اسید هالوژنی ضعیف است. این گرید در شرایط کاربری دائمی تا دمای 870 و در شرایط کاربری غیر دائمی تا دمای 790 درجه سانتی‌گراد، مقاومت به پوسته شدن دارد. در ماشینکاری هم مناسب بوده و میزان ماشینکاری آن 60 درصد فولاد AISI 1212 است.

مقایسه استنلس استیل 304 با 304L

در جدول پایین ترکیب شیمیایی استنلس استیل 304L آمده است. که با مقایسه آن با نوع 304 در می‌یابیم که درصد کربن کم‌تر و کمی نیکل بیشتری دارد. فولاد 304L آستنیتی کروم_نیکل‌دار دارای مقاومت به خوردگی مشابه 304 است، اما مقاومت ویژه‌ای در برابر خوردگی بین‌دانه‌ای در شرایط تنش‌زدایی دارد. استنلس استیل 304L برای ساخت قطعاتی که با لحیم‌کاری و جوشکاری تولید می‌شوند . بعد از آن آنیل نمی‌شوند، استفاده می‌شود و وقتی که مواد پرکننده لازم است، نوع 304L عملکرد خوبی دارد. این فولاد مانند 304، در شرایط آنیل غیر مغناطیسی بوده و بعد عملیات کار سرد مقداری خیلی کمی مغناطیسی می‌شوند. این فولاد بسیار نرم بوده و با روش‌های شکل‌دهی معمولی کارسد می‌شود. در شرایط خورنده و دمای بالاتر از 425 درجه سانتی‌گراد شاید استفاده از یان فولاد مناسب نباشد و گفتنی است که قابلیت ماشینکاری آن 60 درصد گرید خوش‌تراش AISI 1212 است.

برخی موارد استفاده از فولاد زنگ‌نزن مقاوم به حرارت 304L

• بشکه‌های حامل مواد الکلی
• تزئینات معماری
• تجهیزات جوشاندن و تخمیر
• حمل و نقل کاربردهای خانگی
• تجهیزات رنگ‌پزی الیاف و خشک کردن
• لوله‌های تصفیه روغن
• لوله‌های بخار
• ابزار پخت‌و‌پز
• اجزا مخازن راکتور هسته‌ای
• قطعات پمپ خلا تجهیزات لبنیات
• تانک‌های مایعات الکلی

مقایسه فولاد زنگ‌نزن 304 با 304N و 304HN

همانطور که از جداول زیر (جدول ترکیب شیمیایی استنلس استیل 304N و 304HN) مشخص است، گروه 304N و 304HN، نوع نیتروژن بالای 304 است که به‌وسیله استحکام‌دهی محلول جامد، به‌خاطر حضور نیتروژن، استحکام تسلیم و کششی بالاتری از حالت آنیل دارد.

کاربردهای فولاد زنگ‌نزن 304N و 304HN

• قطعات هوافضا و هواپیماها
• شافت‌های دریایی و سخت‌افزار
• قطعات پمپ‌ها
• بویلرها
• مخازن تحت فشا
• لوله‌های بدون درز و جوشکاری شده بویلرها و دیگ‌ها
• فوق گرماها و مبدل‌های حرارتی
• فلنج‌ها
• شیرها و قطعات برای سرویس‌های دما بالا