استنلس استیل 316

استنلس استیل ها به علت مقاومت در محیط‌های خورنده، درجه حرارت بالا و وسعت بالای خواص مکانیکی برای کاربردهای خاصی استفاده می‌شوند؛ این دسته‌ از فولاد عموما برای کاربردهایی که نیاز به کارپذیری بالا، مقاومت در برابر خراش، سایش و خوردگی و سطح صاف دارند، انتخاب می‌شوند.از طرفی با توجه به وسیع بودن ویژگی‌ها، به چهار دسته آستنیتی، مارتنزیتی، فریتی و سختی رسوبی برای تامین خواص متفاوت مورد نیاز تقسیم می‌شوند و با بررسی دقیق‌تر زیر مجموعه آستنیتی کروم، این دسته نیز با توجه به درصد عناصر به کار رفته متفاوت به سه گروه نیکل مگنزدار سری 200، کروم نیکل‌دار سری 300 و کروم‌دار با قابلیت سخت شوندگی سری 400 دسته‌بندی می‌شوند. حال در سری کروم نیکل‌دار 300 گرید خاصی به نام استنلس استیل 316 قرار دارد که در این مقاله به بررسی ویژگی‌ها، کاربرد آن و مقایسه مختصر استنلس استیل 316 با گریدهای دیگر می‌پردازیم.

معرفی استنلس استیل 316

استنلس استیل 316 یا همان فولاد زنگ نزن 316 (Stainless Steel 316) یکی از پرکاربردترین انواع استنلس استیل می باشد که همان‌طور که گفته شد، در دسته فولاد زنگ نزن آستنیتی قرار می‌گیرد. در جدول_1 درصد عنصر به کار رفته در آن را نشان می‌دهد که با توجه به درصد بالای کروم و نیکل خواص عالی استحکام کششی، مقاومت به خوردگی در محیط‌های شیمیایی و اتمسفرهای دریایی نسبت به سایر گریدها قابل انتظار است. از طرفی بالاتر بودن درصد کربن آن نسبت به گریدهایی مثل 304 باعث می‌شود خواص ویژه‌ای مثل خوردگی و بالتبع هزینه بالاتری داشته باشد.

ترکیب شیمیایی

گرید 316 استاندارد حاوی مولیبدن است که از نظر اهمیت بعد از 304 در میان استنلس استیل آستنیتی دوم است. گرید 316 به دلیل داشتن مولیبدن نسبت به گرید 304 در برار خوردگی مقاوم تر است، به ویژه مقاومت بالاتری در برابر خوردگی حفره ای و شکافی در محیط های کلرید. ویژگی های شکل دهی و جوشکاری عالی دارد. برای کاربرد در زمینه‌های صنعتی، معماری و حمل‌ونقل به آسانی ترمز یا رول به قطعات مختلف تبدیل می‌شود. درجه 316 همچنین دارای ویژگی های جوشکاری برجسته است. هنگام جوشکاری مقاطع نازک نیازی به آنیلینگ پس از جوش نیست.

گرید 316L، نسخه کم کربن 316 و از حساسیت (بارش کاربید مرز دانه) مصون است. بنابراین به طور گسترده در قطعات جوش داده شده با گیج سنگین (بیش از حدود 6 میلی متر) استفاده می شود. گرید 316H، با محتوای کربن بالاتر، در دماهای بالا کاربرد دارد، همانطور که درجه تثبیت شده 316Ti نیز وجود دارد.

ساختار آستنیتی همچنین به این گرید ها چقرمگی عالی می دهد، حتی تا دمای برودتی.

عناصر	ترکیب max%
C	0.08
Mn	2.0
P	0.045
S	0.030
Si	1.0
Cr	18-16
Ni	10-14
Mo	2.0-3.0

ویژگی های کلیدی استنلس استیل 316

این خواص برای محصول نورد تخت (صفحه، ورق و کلاف) در ASTM A240/A240M مشخص شده است. خواص مشابه اما نه لزوما یکسان برای سایر محصولات مانند لوله و میله در مشخصات مربوطه آنها مشخص شده است.

ترکیب بندی

جدول 1. محدوده ترکیب برای گرید 316 فولادهای زنگ نزن.

عناصر	316	316L	316H	316TI
C	0.07	0.03	0.04-0.08	0.08
Mn	2.0	2.0	2.0	2.00
Si	1.0	1.0	1.0	1.00
P	0.05	0.05	0-0.04	0.05
S	0.02	0.02	0.02	0.03
Cr	16.50-18.50	16.50-18.50	16.50-18.50	16.50-18.50
Mo	2.00-2.50	2.00-2.50	2.00-2.50	2.00-2.50
Ni	10.00-13.00	10.00-13.00	10.00-13.00	10.50- 14.00
Ti	–	–	–	0.40- 0.70
Fe	متعادل	متعادل	متعادل	متعادل

ویژگی های مکانیکی استنلس استیل 316

جدول 2. خواص مکانیکی فولادهای زنگ نزن گرید 316.

گرید	کشش Str (MPa) min	بازده Str 0.2% Proof (MPa) min	دراز (% in 50 mm) min	Rockwell B (HR B) max	Brinell (HB) max
316	515	205	40	95	217
316L	485	170	40	95	217
316H	515	205	40	95	217

توجه: 316H همچنین نیاز به اندازه دانه ASTM شماره 7 یا درشت تر دارد.

مقایسه مشخصات گرید

گرید	UNS No	Old British BS	Old British EN	Euronorm NO	Euronorm Name	Swedish SS	Japanese JIS
316	S31600	316S31	58H, 58J	1.4401	X5CrNiMo17-12-2	2347	SUS 316
316L	S31603	316S11	–	1.4404	X2CrNiMo17-12-2	2348	SUS 316L
316H	S31609	316S51	–	–	–	–	–

توجه: این مقایسه ها فقط تقریبی است. این فهرست به عنوان مقایسه ای از مواد مشابه عملکردی در نظر گرفته شده است نه به عنوان برنامه ای از معادل های قراردادی. اگر معادل های دقیق مورد نیاز است، باید مشخصات اصلی را بررسی کرد.

گرید های جایگزین ممکن استنلس استیل 316

جدول 5. گریدهای جایگزین احتمالی برای استنلس استیل 316.

گرید	چرا ممکن است به جای 316 انتخاب شود؟
316Ti	مقاومت بهتر در برابر دماهای حدود 600-900 درجه سانتیگراد مورد نیاز است.
316N	استحکام بالاتر از استاندارد 316.
317L	مقاومت بالاتر در برابر کلریدها از 316L، اما با مقاومت مشابه در برابر ترک خوردگی تنشی.
904L	مقاومت بسیار بالاتر در برابر کلریدها در دماهای بالا، با شکل پذیری خوب
2205	مقاومت بسیار بالاتر در برابر کلریدها در دماهای بالا و استحکام بالاتر از 316

مقاومت در برابر خوردگی استنلس استیل 316

عالی در طیف وسیعی از محیط‌های جوی و بسیاری از محیط‌های خورنده – عموماً مقاوم‌تر از 304. در معرض خوردگی حفره‌ای و شکافی در محیط‌های گرم کلرید و در برابر خوردگی تنش ترک خوردگی بالاتر از حدود 60 درجه سانتی‌گراد. در برابر آب آشامیدنی با حداکثر 1000 میلی گرم در لیتر کلرید در دمای محیط مقاوم است و در دمای 60 درجه سانتی گراد به حدود 500 میلی گرم در لیتر کاهش می یابد.

316 معمولاً به عنوان “استنلس استیل درجه دریایی” استاندارد در نظر گرفته می شود، اما در برابر آب گرم دریا مقاوم نیست. در بسیاری از محیط های دریایی 316 خوردگی سطحی را نشان می دهد که معمولاً به صورت رنگ آمیزی قهوه ای قابل مشاهده است. این به ویژه با شکاف ها و پرداخت سطح ناهموار مرتبط است.

مقاومت در برابر حرارت

مقاومت در برابر اکسیداسیون خوب در سرویس متناوب تا 870 درجه سانتیگراد و در سرویس مداوم تا 925 درجه سانتیگراد. استفاده مداوم از 316 در محدوده 425-860 درجه سانتیگراد توصیه نمی شود اگر مقاومت به خوردگی آبی بعدی مهم باشد. درجه 316L در برابر بارش کاربید مقاوم تر است و می تواند در محدوده دمایی بالا استفاده شود. درجه 316H استحکام بالاتری در دماهای بالا دارد و گاهی اوقات برای کاربردهای ساختاری و فشار در دماهای بالاتر از حدود 500 درجه سانتیگراد استفاده می شود.

حرارت درمانی

درمان محلول (پخت) – تا دمای 1010-1120 درجه سانتیگراد گرم کنید و به سرعت سرد کنید. این گریدها را نمی توان با عملیات حرارتی سخت کرد.

جوشکاری

جوش پذیری عالی با تمام روش های همجوشی استاندارد، هم با فلزات پرکننده و هم بدون آن. AS 1554.6 جوش 316 با گرید 316 و 316L را با میله ها یا الکترودهای گرید 316L (یا معادل های سیلیکونی بالای آنها) از پیش تعیین می کند. مقاطع جوشی سنگین در گرید 316 برای حداکثر مقاومت در برابر خوردگی نیاز به بازپخت پس از جوش دارند. این برای 316 لیتر مورد نیاز نیست. گرید 316 Ti همچنین ممکن است به عنوان جایگزینی برای 316 برای جوشکاری مقاطع سنگین استفاده شود.

ماشینکاری

یک نسخه ماشینکاری بهبود یافته “Ugima” درجه 316 در محصولات میله گرد و توخالی موجود است. این ماشین ها به طور قابل توجهی بهتر از استاندارد 316 یا 316L هستند و نرخ ماشینکاری بالاتر و سایش ابزار کمتری را در بسیاری از عملیات ها ارائه می دهند.

گواهی دوگانه

معمول است که 316 و 316L به شکل “دوگانه گواهی” – عمدتاً در صفحه و لوله – ذخیره شوند. این اقلام دارای خواص شیمیایی و مکانیکی مطابق با مشخصات 316 و 316L هستند. چنین محصول دارای گواهی دوگانه با مشخصات 316H مطابقت ندارد و ممکن است برای کاربردهای دمای بالا غیر قابل قبول باشد.

کاربرد استنلس استیل 316

کاربردهای معمولی عبارتند از:

• تجهیزات آماده سازی غذا به ویژه در محیطهای کلرید

• نیمکت و تجهیزات آزمایشگاهی،تابلو های معماری،ساحلی ،نرده و تزئینات

• اجزای قایق

• ظروف شیمیایی از جمله برای حمل و نقل

• مبدل های حرارتی

• صفحات باقته شده یا جوش داده شده برای استخراج معادن و تصفیه آب

• بست های رزوه ایی

• فنر