فولاد ضدزنگ به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین آلیاژهای فلزی، نقش محوری در صنایع مختلف ایفا می‌کند. این ماده، به دلیل خواص منحصر به فردی همچون مقاومت بالا در برابر خوردگی، حرارت و سایش، در صنایع تولید، ساخت و ساز و بسیاری از حوزه‌های دیگر کاربرد گسترده‌ای یافته است.
تنوع بالای گریدهای فولاد ضدزنگ، امکان انتخاب مناسب‌ترین گزینه را برای کاربردهای گوناگون فراهم آورده است. این آلیاژ، که عمدتاً از آهن، کربن و حداقل 10.5 درصد کروم تشکیل شده است، به طور کلی به پنج دسته اصلی آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی، دوپلکس و رسوب‌سختی تقسیم‌بندی می‌شود. هر یک از این دسته‌ها، با توجه به ترکیب شیمیایی خاص خود، دارای طیف وسیعی از گریدها می‌باشد.
از جمله پرکاربردترین گریدهای فولاد ضدزنگ، می‌توان به گرید 304 اشاره کرد که به دلیل خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی مناسب، به عنوان استاندارد صنعتی شناخته می‌شود. گرید 304L نیز که نوع کم‌کربن گرید 304 محسوب می‌شود، به دلیل جوش‌پذیری بهتر، در صنایع حساس به ترک‌خوردگی کاربرد گسترده‌ای دارد. این گرید اغلب با گواهی‌های دوگانه عرضه می‌شود تا اطمینان از کیفیت و تطابق آن با استانداردهای بین‌المللی را فراهم آورد.
استنلس استیل گرید 304
این آلیاژ حاوی حدود 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است و به دلیل تعادل مناسب بین مقاومت در برابر خوردگی، شکل‌پذیری و جوشکاری، در طیف وسیعی از کاربردها از جمله ساخت تجهیزات آشپزخانه، صنایع غذایی، خودروسازی و معماری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استنلس استیل گرید 304L
این گرید، گونه کم‌کربن آلیاژ 304 است که محتوای کربن بسیار پایین‌تری دارد. کاهش محتوای کربن در این گرید، منجر به کاهش احتمال تشکیل رسوب کاربید در حین جوشکاری می‌شود. این ویژگی، گرید 304L را برای کاربردهایی که جوشکاری گسترده در آن‌ها انجام می‌شود، مانند ساخت مخازن تحت فشار و لوله‌های با قطر بزرگ، بسیار مناسب می‌سازد.
تفاوت کلیدی بین این دو گرید، در میزان کربن موجود در آن‌ها است. کاهش محتوای کربن در گرید 304L، منجر به افزایش مقاومت در برابر خوردگی بین‌دانه‌ای و کاهش حساسیت به ترک‌خوردگی تنشی می‌شود. این ویژگی‌ها، گرید 304L را برای کاربردهایی که در معرض تنش‌های بالا و محیط‌های خورنده قرار دارند، مناسب‌تر می‌سازد.
کربن موجود در فولادهای ضد زنگ، در دماهای بالا با کروم ترکیب شده و رسوب کاربید تشکیل می‌دهد. این رسوب، باعث کاهش میزان کروم در اطراف مرز دانه‌ها شده و در نتیجه، مقاومت به خوردگی بین‌دانه‌ای را کاهش می‌دهد. با کاهش محتوای کربن در گرید 304L ، احتمال تشکیل این رسوب به حداقل رسیده و در نتیجه، مقاومت به خوردگی بین‌دانه‌ای افزایش می‌یابد.
مزایای استفاده از استیل 304L
- جلوگیری از تشکیل کاربید در هنگام جوشکاری: میزان کربن پایین در این نوع استیل، از تشکیل کاربید در حین جوشکاری جلوگیری می کند.
- نیاز به آنیل پس از جوشکاری: پس از جوشکاری، نیازی به عملیات آنیل (گرم کردن و سرد کردن کنترل شده) نیست.
- مقاومت در برابر محیط های خورنده شدید: استیل 304L در محیط های خورنده شدید، عملکرد خوبی از خود نشان می دهد.
تفاوت بین استیل 304 و 304L
ترکیب شیمیایی
تفاوت اصلی بین استیل 304 و 304L در میزان کربن است. استیل 304L دارای 0.03% کربن است که برای فرآیند جوشکاری مناسب است.
| گرید | کربن | منگنز | سیلیکون | فسفر | گوگرد | کروم | نیکل | نیتروژن |
| 304 | 0.08 | 2.0 | 0.75 | 0.045 | 0.030 | 18-20 | 8-10.5 | 0.10 |
| 304L | 0.030 | 2.0 | 0.75 | 0.045 | 0.30 | 18-20 | 8-12 | 0.10 |
خواص مکانیکی
آلیاژ 304L نسبت به آلیاژ 304 کمی انعطاف‌پذیرتر است و مقاومت کمتری در برابر کشش و تغییر شکل نشان می‌دهد.
| گرید | حداقل استحکام کششی (مگاپاسکال) | حد تسلیم 0.2% (مگاپاسکال) | ازدیاد طول در 50 میلی‌متر (%) | سختی راکول B |
| 304 | 515 | 205 | 40 | 92 |
| 304L | 485 | 170 | 40 | 92 |
جوش‌پذیری
آلیاژ گرید 304L نسبت به 304 جوش‌پذیری بهتری دارد.
کاربردها
هر دو گرید 304 و 304L در صنایع غذایی، معماری، مبدل‌های حرارتی و سیستم‌های فیلتراسیون آب کاربرد گسترده‌ای دارد. گرید 304L معمولاً در کاربردهای شیمیایی، معدن، ساخت و ساز و بخش‌های با ضخامت زیاد عملکرد خوبی دارد.
تفاوت فولاد ضد زنگ گرید 304 و 202
فولادهای ضد زنگ گرید 304 و 202 هر دو از نوع آستنیتی بوده و خاصیت مغناطیسی ندارند. تفاوت اصلی این دو گرید در میزان نیکل به عنوان عنصر آلیاژی است. گرید 304 با دارا بودن حدود 8 درصد نیکل، مقاومت به خوردگی و شکل‌پذیری بالاتری را نسبت به گرید 202 که حاوی 4 تا 6 درصد نیکل است، ارائه می‌دهد.
گرید 304 به عنوان یک فولاد ضد زنگ تجاری پرکاربرد، به دلیل ترکیب بهینه عناصر آلیاژی، از خواص مکانیکی و شیمیایی مطلوبی برخوردار است. این گرید به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و شکل‌پذیری بالا، در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، دارویی و ساختمانی کاربرد گسترده‌ای دارد.
گرید 202 به عنوان جایگزینی اقتصادی برای گرید 304، به دلیل محتوای کمتر نیکل، مقاومت به خوردگی پایین‌تری دارد. با این حال، این گرید به دلیل استحکام بالا در دمای پایین و قیمت مناسب، در برخی کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انتخاب بین گریدهای 304 و 202 به عوامل مختلفی از جمله مقاومت به خوردگی مورد نیاز، شرایط محیطی کاربری، و محدودیت‌های بودجه بستگی دارد. گرید 304 به دلیل خواص برتر خود، معمولاً برای کاربردهایی که مقاومت به خوردگی بالا و شکل‌پذیری خوب مورد نیاز است، انتخاب می‌شود. در حالی که گرید 202 به عنوان یک گزینه اقتصادی‌تر، برای کاربردهایی که مقاومت به خوردگی کمتری مورد نیاز است، مناسب می‌باشد.
ترکیب شیمیایی
| گرید | کربن | منگنز | سیلیکون | فسفر | گوگرد | کروم | نیکل | نیتروژن |
| 304 | 0.08 | 2.0 | 0.75 | 0.045 | 0.030 | 18-20 | 8-10.5 | 0.10 |
| 202 | 0.15(max) | 7.50-10 | 1.0 | 0.060 | 0.030 | 17-19 | 4-6 | 0.25 |
میزان نیکل موجود در فولاد ضد زنگ 304، عامل اصلی در تعیین قیمت آن است. به دلیل محتوای بالای نیکل، فولاد 304 نسبت به فولاد 202 از قیمت بیشتری برخوردار است.
خواص مکانیکی
فولادهای ۳۰۴ و ۲۰۲ از نظر استحکام و مقاومت در برابر تغییر شکل، تقریباً یکسان هستند.
| Grade | حداقل استحکام کششی (مگاپاسکال) | حد تسلیم 0.2% (مگاپاسکال) | ازدیاد طول در 50 میلی‌متر (%) |
| 304 | 515 | 205 | 40 |
| 202 | 515 | 275 | 40 |
روش های تشخیص گریدهای 304 و 202
هر دو گرید 304 و 202 از نوع آستنیتیک و غیرمغناطیسی هستند. این ویژگی، یکی از روش‌های اولیه تشخیص این دو گرید از یکدیگر به شمار می‌آید.
- گزارش‌های آنالیز شیمیایی: برای اطمینان کامل از گرید مواد، بهتر است به گزارش‌های آنالیز شیمیایی ارائه‌شده توسط تولیدکننده مراجعه شود. این گزارش‌ها حاوی اطلاعات دقیقی در خصوص ترکیب شیمیایی، خواص فیزیکی و مکانیکی مواد هستند.
- آزمایش سنگ‌زنی: در این آزمایش، جرقه‌های تولیدشده در حین سنگ‌زنی، نشانه‌ای از ترکیب شیمیایی فولاد است. گرید 304 جرقه‌های باریک به رنگ قرمز-نارنجی و گرید 202 جرقه‌های ضخیم به رنگ زرد تولید می‌کند.
- آزمایش نقطه منگنز و نیکل: با توجه به اختلاف محتوای منگنز و نیکل در این دو گرید، این آزمایش می‌تواند برای تشخیص آن‌ها مفید باشد. واکنش مثبت در آزمایش منگنز، رنگ صورتی-نارنجی و در آزمایش نیکل، رنگ صورتی را نشان می‌دهد.
- طیف‌سنجی فلورسانس اشعه ایکس: این روش، دقیق‌ترین روش برای تعیین ترکیب شیمیایی مواد است؛ اما به دلیل هزینه بالا، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- علامت‌گذاری استاندارد: برای اطمینان از صحت گرید مواد، همواره به علامت‌گذاری استاندارد ASTM روی محصول توجه شود.
قابلیت جوشکاری گریدهای 304 و 202
هر دو گرید 304 و 202 را می‌توان با روش‌های استاندارد جوشکاری ذوبی جوش داد. با این حال، استفاده از روش جوشکاری اکسی استیلن برای گرید 202 توصیه نمی‌شود. فیلر مناسب برای هر دو گرید AWS E/ER630 است. گرید 304 را می‌توان با الکترودهای 308 و 304L نیز جوش داد.