استنلس استیل 309

استنلس استیل ها، استیل های پر آلیاژی هستند که به دلیل وجود مقادیر زیاد کروم، مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به سایر فولادها دارند. بر اساس ساختار کریستالی آنها به فولادهای فریتی، آستنیتی ، مارتنزیتی، دوپلکس و رسوب سخت شونده تقسیم می شوند. استنلس استیل 309 (UNS S30900) معمولاً برای کاربردهای دمای بالا استفاده می شود. محتوای بالای کروم و نیکل آن مقاومت در برابر خوردگی قابل مقایسه، مقاومت برتر در برابر اکسیداسیون و حفظ کسری بیشتر از استحکام دمای اتاق را نسبت به آلیاژ آستنیتی معمولی 304 ارائه می دهد.

خواص عمومی استنلس استیل 309

آلیاژ 309 (UNS S30900) یک استنلس استیل آستنیتی است که برای استفاده در کاربردهای مقاومت در برابر خوردگی در دمای بالا توسعه یافته است. این آلیاژ در شرایط غیر حلقوی تا دمای 1900 درجه فارنهایت (1038 درجه سانتیگراد) در برابر اکسیداسیون مقاومت می کند. چرخه حرارتی مکرر مقاومت اکسیداسیون را تا حدود 1850 درجه فارنهایت (1010 درجه سانتیگراد) کاهش می دهد.

استنلس استیل 309 به دلیل داشتن کروم بالا و نیکل کم، می تواند در اتمسفرهای حاوی گوگرد تا دمای 1832 درجه فارنهایت (1000 درجه سانتی گراد) استفاده شود. این آلیاژ برای استفاده در اتمسفرهای بسیار کربوردار توصیه نمی شود زیرا فقط مقاومت متوسطی در برابر جذب کربن از خود نشان می دهد. استنلس استیل 309 را می توان در کاربردهای کمی اکسید کننده، نیتریدینگ، سیمان کاری و چرخه حرارتی مورد استفاده قرار داد، البته حداکثر دمای سرویس باید کاهش یابد.

هنگامی که آلیاژ بین 1202 تا 1742 درجه فارنهایت (650 تا 950 درجه سانتیگراد) گرم می شود، در معرض بارش فاز سیگما قرار می گیرد. عملیات بازپخت محلول در دمای 2012 – 2102 درجه فارنهایت (1100 – 1150 درجه سانتیگراد) درجه ای از چقرمگی را بازیابی می کند.

309S (UNS S30908) نسخه کم کربن آلیاژ است. برای سهولت در ساخت استفاده می شود. 309H (UNS S30909) یک اصلاح با کربن بالا است که برای مقاومت در برابر خزش افزایش یافته است. در بیشتر موارد اندازه دانه و محتوای کربن صفحه می تواند هر دو مورد نیاز 309S و 309H را برآورده کند.آلیاژ 309 را می توان به راحتی با روش های استاندارد ساخت کارخانه جوش داده و پردازش کرد.

ترکیب شیمیایی استنلس استیل 309/309H/309S

جدول زیر ترکیب شیمیایی استنلس استیل گرید 309 را نشان می دهد.

عنصر	محتوا(%)
Fe	60
Cr	23
Ni	14
Mn	2
Si	1
C	0.20
P	0.045
S	0.030

همچنین در 309S و 309H اختلاف فقد در کربن است: 309H (0.08 C) 309S (0.04-0.10 C)

مقاومت در برابر خوردگی

خوردگی مرطوب استنلس استیل 309 برای سرویس در محیط های خورنده مرطوب طراحی نشده است. محتوای کربن بالا، که برای افزایش خواص خزشی وجود دارد، تأثیر مضری بر مقاومت به خوردگی آبی دارد. این آلیاژ پس از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در دماهای بالا مستعد خوردگی بین دانه ای است. با این حال، آلیاژ 309 به دلیل محتوای بالای کروم (23٪) نسبت به اکثر آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت، در برابر خوردگی مقاوم تر است.

خوردگی در دمای بالا

استنلس استیل 309 در اکثر شرایط در حین کار در برابر خوردگی دمای بالا مقاومت می کند. دمای عملیاتی به شرح زیر است:شرایط اکسید کننده (حداکثر محتوای گوگرد – 2 گرم بر متر مکعب) سرویس مداوم 1922 درجه فارنهایت (1050 درجه سانتیگراد).حداکثر دمای 2012 درجه فارنهایت (1100 درجه سانتیگراد).

شرایط اکسید شدن (حداکثر گوگرد بیش از 2 گرم در متر مکعب) حداکثر دما 1742 درجه فارنهایت (950 درجه سانتیگراد).اتمسفر کم اکسیژن (حداکثر محتوای گوگرد – 2 گرم در متر مکعب) حداکثر دما 1832 درجه فارنهایت (1000 درجه سانتیگراد). اتمسفرهای نیترید کننده یا کربن دار حداکثر 1562 -1742 درجه فارنهایت (850 – 950 درجه سانتیگراد).

این آلیاژ به خوبی آلیاژ 600 (UNS N06600) یا آلیاژ 800 (UNS N08800) در اتمسفرهای احیا، نیترید یا کربوهیداسیون عمل نمی کند، اما در این شرایط عملکرد بهتری از فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت دارد.

مشخصات فیزیکی

• تراکم 0.285 lbs/in³ 7.89 g/cm³

• گرمای ویژه 0.12 BTU/lb-°F (32 – 212°F) 502 J/kg-°K (0 – 100°C)

• مدول الاستیسیته 28.5 x 10⁶ psi 193 GPa

• رسانایی حرارتی 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتی گراد) 9.0 BTU/hr/ft²/ft/°F 15.6 W/m-°K

• محدوده ذوب 2500 – 2590°F 1480 – 1530°C

• مقاومت الکتریکی 30.7 Microhm-in at 68°C 78 Microhm-cm at 20°C

ماشین کاری استنلس استیل 309

استنلس استیل گرید 309 را می توان مشابه استنلس استیل گرید 304 ماشینکاری کرد؛ فولاد ضد زنگ 309 ماشینکاری خوبی دارد. ماشینکاری را می توان با استفاده از قوانین زیر افزایش داد:

• لبه های برش باید تیز نگه داشته شوند. لبه های مات باعث شخت شدن بیش از حد کار میشوند.

• برش ها باید سبک اما به اندازه کافی عمیق باشد تا از سخت شدن کار با سوار شدن بر روی سطح مواد جلو گیری کنند.

• تراشه شکن ها باید به کار گرفته شوند تا به اطمینان حاصل شود که دسته ها از کار خارج میشوند.
• هدایت حرارتی کم آلیاژهای آستینتی منجر به تمرکز گرما در لبه های برش می شود. این به این معناست که خنک کننده ها و روان کننده ها ضروری هستند و باید در مقادیر زیاد استفاده شوند.

جوشکاری

استنلس استیل گرید 309 را می توان با استفاده از روش های جوشکاری ذوبی یا مقاومتی جوش داد. روش جوش اکسی استیلن برای جوشکاری این آلیاژ ترجیح داده نمی شود.

گرم کاری

استنلس استیل گرید 309 در دمای 1177 درجه سانتیگراد (2150 درجه فارنهایت) گرم کار می شود و سپس در دمای 982 درجه سانتیگراد (1800 درجه فارنهایت) گرم می شود. سپس می توان آن را به سرعت خاموش کرد. برای بازیابی خاصیت مقاومت در برابر خوردگی آن می توان آنیل پس از کار را انجام داد.

سرد کاری

استنلس استیل گرید 309 را می توان با سر، ناراحت، کشیده و مهر کرد، حتی اگر میزان سختی کاری بالایی داشته باشد. آنیل پس از کار سرد به منظور کاهش استرس داخلی انجام می شود.

آنیل کردن

استنلس استیل 309 در دمای 1038-1121 درجه سانتیگراد (1900-2050 درجه فارنهایت) آنیل می شود و سپس در آب خاموش می شود.

سخت شدن

استنلس استیل گرید 309 به عملیات حرارتی واکنش نشان نمی دهد. استحکام و سختی این آلیاژ را می توان با کار سرد افزایش داد.

کاربرد استنلس استیل گرید 309

• کوره ها، مشعل ها، درها، فن ها، لوله کشی ها و ریکاوراتورها
• کوره های بستر سیال، توری، لوله کشی، جعبه های باد
• تجهیزات آسیاب کاغذ
• پالایش نفت، سیستم های بازیابی کاتالیزوری، بازیابی
• تولید برق، مشعل های زغال سنگ پودر شده، آویزهای لوله ای
• پردازش حرارتی، بازپخت پوشش‌ها و جعبه‌ها، مشعل‌ها، درب‌ها، پنکه‌ها، تابه‌های سربی و نمک خنثی، صدا خفه کن‌ها و مخزن‌ها، رکوپاتورها، تیرهای راهپیمایی
• تصفیه زباله، زباله سوز، کوره های دوار و کلسینر