تمام فولادها از اجزای اصلی یکسانی تشکیل شدهاند: آهن و کربن. فولاد ضد زنگ 304 به خانوادهی 18-8 تعلق دارد. این یعنی حدود 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل در این فولاد وجود دارد. این فولاد رایجترین نوع فولاد مورد استفاده است و از نظر اقتصادی نیز مقرونبهصرفه است.
خواص مختلف فولاد ضد زنگ 304 به شرح زیر است:
خواص فیزیکی فولاد ضد زنگ 304
- چگالی: 8.00 گرم بر سانتیمتر مکعب (یعنی هر سانتیمتر مکعب از این فولاد 8 گرم وزن دارد.)
- نقطه ذوب: 1450 درجه سانتیگراد (یعنی در این دما فولاد ذوب میشود.)
- مدول الاستیسیته: 193 گیگاپاسکال (این مقدار نشاندهنده میزان سفتی و مقاومت فولاد در برابر تغییر شکل است.)
- مقاومت الکتریکی: 0.72 × 10 به توان منفی 6 اهم متر (این مقدار نشاندهنده میزان مقاومت فولاد در برابر عبور جریان الکتریکی است.)
- رسانایی گرمایی: 16.2 وات بر متر کلوین (در دمای اتاق) (این مقدار نشاندهنده میزان توانایی فولاد در انتقال گرما است.)
- ضریب انبساط حرارتی: 17.2 × 10 به توان منفی 6 بر کلوین (در دمای اتاق) (این مقدار نشاندهنده میزان تغییر اندازه فولاد در اثر تغییر دما است.)
خواص مکانیکی ورق فولاد ضد زنگ 304 با ضخامت 8 میلیمتر به شرح زیر است:
- مقاومت کششی: 540 تا 750 مگاپاسکال (MPa)
- تنش تسلیم: حداقل 230 مگاپاسکال (MPa)
- ازدیاد طول: حداقل 45 درصد
خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ 304 با ضخامت 8 تا 75 میلی متر:
- مقاومت کششی: 520 تا 720 مگاپاسکال (MPa)
- تنش تسلیم: 210 مگاپاسکال (MPa) (حداقل)
- ازدیاد طول نسبی: 45 درصد (حداقل)
خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ 304 با ضخامت میله 160 میلیمتر:
- مقاومت کششی: 500 تا 700 مگاپاسکال (مقاومت کششی نشاندهندهی حداکثر نیرویی است که ماده میتواند قبل از شکستن تحمل کند.)
- مقاومت تسلیم: حداقل 190 مگاپاسکال (مقاومت تسلیم نشاندهندهی نیرویی است که ماده میتواند بدون تغییر شکل دائمی تحمل کند.)
- ازدیاد طول: حداقل 45 درصد (ازدیاد طول نشاندهندهی میزان کشیدگی ماده قبل از شکستن است.)
فولاد ضد زنگ 304 موجود در بازار به شرح زیر است:
استنلس استیل نوع 304
این نوع فولاد ضد زنگ آستنیتی، پرکاربردترین نوع در میان فولادهای ضد زنگ است. این فولاد از قابلیت شکلدهی و جوشکاری خوبی برخوردار است و همچنین مقاومت به خوردگی و استحکام بالایی دارد.
بیشتر در فرآوری شیر و تولید شراب استفاده میشود. علاوه بر این، در بسیاری از بخشهای دیگر مانند لولهکشی، مخازن مخمر، مخازن تخمیر و مخازن ذخیرهسازی نیز کاربرد دارد.
به دلیل مقاومت به خوردگی و استحکام بالا، در سینک ظرفشویی، رویههای میز، قهوهجوشها، یخچال و ظروف آشپزخانه استفاده میشود.
این فلز بسیار کمواکنش است، بنابراین در صنایع شیمیایی و حتی مهرهها، پیچها و پیچهای دریایی نیز به کار میرود.
استنلس استیل نوع 304L
فولاد ضد زنگ نوع 304L در مقایسه با فولاد ضد زنگ 304، مقدار بسیار کمتری کربن دارد. درصد کربن آن حدود 0.03% است. به دلیل این مقدار بسیار کم کربن، تشکیل رسوبات کاربید مضر و آسیبزا در طول جوشکاری به حداقل میرسد.
به همین دلیل، از آن در صنایع آبجوسازی و کارهای ساختمانی استفاده میشود. علاوه بر این، در شرابسازی، صنایع غذایی، مخازن مواد شیمیایی و بخش معدن نیز کاربرد دارد.
مزایا و معایب فولاد 304
مزایا
- مقاومت بالا در برابر خوردگی: فولاد 304 مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد. به همین دلیل، از این فولاد در ساخت بسیاری از مخازن نگهداری اسیدها و محلولهای قلیایی استفاده میشود.
- قابلیت شکلدهی عالی در دماهای سرد و گرم: این فولاد به خوبی در فرآیندهای شکلدهی سرد و گرم عمل میکند، بنابراین در هر دو محیط سرد و گرم قابل استفاده است.
- جوشپذیری خوب: فولاد 304 جوشپذیری خوبی دارد، به همین دلیل در شرکتهای ساختمانی به طور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد.
معایب
- خوردگی بین دانهای (Intergranular corrosion): اگر از فولاد با مقطع بزرگ استفاده شود، به دلیل حساسیت به جوشکاری، پس از مدتی خوردگی بین دانهای رخ میدهد.
- خوردگی تنشی (Stress corrosion): اگر مخزنی حاوی آب در معرض هوای مرطوب قرار گیرد، مستعد خوردگی تنشی خواهد بود.
- عملکرد برش ضعیف: فولاد ضد زنگ 304 عملکرد برش بسیار ضعیفی دارد.
به دلیل این معایب، فعالان بخشهای تولید و تحقیق و توسعه در تلاش هستند تا این مشکلات را برطرف کنند.
استنلس استیل 316
فولاد ضد زنگ 316 با فولاد ضد زنگ 304 تفاوت دارد، زیرا حاوی 3 درصد مولیبدن است. به همین دلیل، مقاومت در برابر خوردگی افزایش مییابد و بسیاری از خواص دیگر نیز بهبود مییابند، مانند مقاومت در برابر حفرهدار شدن در محلول یون کلرید و همچنین افزایش استحکام در دمای بالا.
خواص استنلس استیل 316
خواص مکانیکی
- استحکام کششی (نهایی): 580 مگاپاسکال (حداکثر)
- استحکام کششی (تسلیم): 290 مگاپاسکال (حداکثر)
- ازدیاد طول: 50%
- مدول الاستیسیته: 193 گیگاپاسکال
- ضربه شارپی: 105 ژول (حداکثر)
- ضربه آیزود: 129 ژول (حداکثر)
خواص الکتریکی
- مقاومت الکتریکی: 0.000074 اهم-سانتیمتر
- نفوذپذیری مغناطیسی: 1.008
فولاد ضد زنگ 316 موجود در بازار در دو نوع عرضه میشود:
استنلس استیل نوع 316
این نوع فولاد ضد زنگ 316 نسبت به فولاد ضد زنگ 316L کربن بیشتری دارد. در اینجا حرف "L" مخفف "کم" (Low) است. این نوع فولاد در ساخت موارد زیر استفاده میشود:
- منیفولد اگزوز (لوله خروجی گازهای موتور)
- قطعات دارویی و عکاسی
- قطعات شیر و پمپ
- مبدل حرارتی
- قطعات کوره و موتور جت
- علاوه بر این، در صنایع کاغذسازی و نساجی نیز کاربرد دارد.
استنلس استیل نوع 316L
این نوع فولاد ضد زنگ 316 مقدار بسیار کمی کربن دارد، بنابراین در هنگام جوشکاری، رسوب مضر کاربید را به حداقل میرساند. میزان کربن آن حدود 0.03 درصد است.
فولاد ضد زنگ 316L در پروژههایی که نیاز به جوشکاری زیادی دارند، به طور گسترده استفاده میشود. این فولاد برای کاربردهای دمای بالا و خوردگی بالا بسیار عالی است، به همین دلیل در ساخت پروژههای دریایی مورد استفاده قرار میگیرد.
آیا پرداخت هزینه اضافی ارزشش را دارد؟
اگر از فولاد ضد زنگ 316 یا 316L استفاده کنید، باید هزینه بیشتری بپردازید. اگر بودجه کمی دارید، بهتر است به سراغ فولاد 304 و 304L بروید. این دو نوع فولاد در بسیاری از خواص مشابه هستند و قیمت پایینتری دارند.
تفاوت استنلس استیل 304 و 316
تفاوت اصلی بین فولادهای 304 و 316 در وجود عنصر مولیبدن در فولاد ضد زنگ 316 است. مولیبدن در فولاد 316 برای بهبود خواص مکانیکی مانند استحکام و سختی فولاد استفاده میشود. همچنین، وجود مولیبدن به فولاد ضد زنگ 316 کمک میکند تا در برابر خوردگی ناشی از کلریدها مقاومت کند.
در فولاد ضد زنگ 316، درصد نیکل بیشتر از فولاد ضد زنگ 304 است، در حالی که درصد کروم در فولاد ضد زنگ 304 بیشتر از 316 است.
فولاد ضد زنگ 316 به دلیل مقاومت بالای آن در برابر خوردگی ناشی از کلریدها، گرانتر از فولاد ضد زنگ 304 است. به همین دلیل، فولاد ضد زنگ 316 به طور گسترده در مناطقی که در معرض نمک قرار دارند، استفاده میشود.
اگر بخواهیم در مورد کاربرد فولاد 316 صحبت کنیم، از آن برای ساخت قطعات دریایی، تجهیزات شیمیایی و دارویی و جعبههای برق بیرونی استفاده میشود. در مقابل، فولاد ضد زنگ 304 برای تولید قالپاق خودرو، مخازن ذخیره، تجهیزات آشپزخانه و تابلوهای برق به کار میرود.
فولاد ضد زنگ 316 نسبت به 304 گرانتر است. اگر به مقاومت بالاتری در برابر خوردگی نیاز دارید و قطعه شما دائماً با آب شور و معمولی در تماس است، باید از 316 استفاده کنید. اما اگر شرایط شما اینطور نیست، یعنی نیاز به مقاومت خیلی بالا در برابر خوردگی ندارید و قطعه شما خیلی با آب شور و معمولی در تماس نیست، فولاد 304 هم به خوبی کار شما را راه میاندازد و بهتر است از آن استفاده کنید چون ارزانتر است.
اینطور برداشت میشود که فولاد ضد زنگ هرگز لکه نمیشود، اما این تصور اشتباه است. به ویژه اگر در محیطهای صنعتی از آن استفاده کنید. فولاد ضد زنگ هم مانند فلزات دیگر، تحت تاثیر روغن، لکهها و در نهایت زنگزدگی قرار میگیرد. فولاد ضد زنگ از این قاعده مستثنی نیست. ما با بیش از پنج دهه تجربه در صنعت فولاد ضد زنگ، به همه کاربران توصیه میکنیم که هرگز بر اساس نام، در مورد فولاد ضد زنگ قضاوت نکنند.
همه فولادها ترکیب پایه یکسانی از آهن و کربن دارند، اما فولاد ضد زنگ مقدار قابل توجهی کروم هم دارد. همین آلیاژ کروم است که به فولاد ضد زنگ مقاومت معروفش در برابر خوردگی را میبخشد.
بنابراین، وقتی فولاد ضد زنگ را با توجه به کاربرد نهایی مصرفکننده ارزیابی میکنید، درک آن دشوار میشود. به همین دلیل، فولاد ضد زنگ بر اساس ترکیب اجزای شیمیاییاش به دستههای مختلف (گریدهای مختلف) تقسیم میشود. هر دسته برای یک هدف خاص مناسبتر است.
در رابطه با فولاد ضد زنگ، دو گرید رایج که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند، گرید 304 و 316 هستند.
در اینجا توضیحاتی ارائه میشود تا بتوانید به راحتی تشخیص دهید کدام نوع برای کاربرد شما مناسبتر است:
گرید 304 به دلیل مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی و ارزش اقتصادیاش، پرکاربردترین و همهکارهترین نوع فولاد ضد زنگ در سراسر جهان است. اگر لوازم آشپزخانه یا وسایل غذایی از جنس استیل ضد زنگ دارید، به احتمال زیاد از گرید 304 ساخته شدهاند. این گرید همچنین به طور معمول در ساخت و ساز، مبلمان فضای باز و دکوراسیون استفاده میشود. فولاد ضد زنگ گرید 304 یک نقص دارد که باعث میشود به دنبال گرید مشابه دیگری با ویژگیهای بهتر بگردیم: این گرید در برابر خوردگی ناشی از محیطهای دریایی یا محلولهای کلرید آسیبپذیر است. به همین دلیل، گرید 316 وارد صحنه میشود.
فولاد گرید 316 به گونهای تولید شده که در محیطهای بسیار شور، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی داشته باشد. این گرید، مقدار کمی نیکل بیشتری دارد، اما مشخصه اصلی آن اضافه شدن مولیبدن (Mb) است. این ترکیب، مقاومت در برابر خوردگی را به ویژه در برابر کلریدها و سایر حلالهای شیمیایی افزایش میدهد. این نوع فولاد ضد زنگ، در محیطهای با شوری بالا و در بسیاری از کاربردهای صنعتی از جمله فرآوری مواد شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرد. به دلیل ویژگیهای غیرفعال آن، فولاد ضد زنگ ۳۱۶ همچنین در تولید ابزار جراحی نیز به کار میرود.