فولاد ضدزنگ (Stainless Steel) یا فولادهای زنگ‌نزن، رده ه‌ایی از فولادها هستند که به دلیل مقاومت بالا به خوردگی، به طور گسترده در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. استنلس استیل 304 مهم‌ترین و پرکاربردترین گرید فولاد زنگ‌نزن است که در ادامه آن را به طور کامل معرفی می‌کنیم و ویژگی‌ های برجسته آن را بازگو خواهیم‌کرد.

استنلس استیل 304 چیست؟

فولاد زنگ‌نزن 1.4301 به عنوان استنلس استیل گرید 304 شناخته می‌‌شود. گرید 304 در واقع پرمصرف ترین فولاد زنگ نزن است. از طرفی انواع مقاطع و مواد اولیه بر پایه استیل 304 در بازار به فراوانی در دسترس است.

گاهی اوقات استیل گرید 304 با نام قدیمی خود 8/18 نیز نامیده می‌‌شود که نشان دهنده 18٪ کروم و 8٪ نیکل در ترکیب شیمیایی آن است. احتمالا حک عدد 8-18 را پشت قاشق، چنگال و دیگر ظروف آشپزخانه دیده ‌اید.

فولاد زنگ‌نزن 304 یک فولاد آستنیتی (نگیر) است. این گرید می‌تواند بدون نیاز به آنیل میانی مورد کشش عمیق (Deep Drawing) قرار بگیرد. این ویژگی باعث شده است که 304 گرید مورد استفاده در تولید انواع سینک و قابلمه باشد. برای کاربردهایی با کشش عمیق، استفاده از انواع ویژه 304DDQ “¹ “معمول است. گرید 304 را می‌توان در زمینه ‌‌های صنعتی، معماری و حمل و نقل استفاده کرد. همچنین این گرید دارای ویژگی‌‌های جوشکاری برجسته است. هنگام جوشکاری مقاطع نازک نیازی به آنیلینگ پس از جوشکاری نیست.

گریدهای استنلس استیل 304

• استیل 304L: این گرید نسخه کم کربن 304 است که رسوب کاربید در مرز دانه‌ های آن اتفاق نمی ‌افتد. این گرید، نیازی به آنیل پس از جوشکاری ندارد، بنابراین از استنلس استیل 304L به طور گسترده در قطعات جوشکاری شده با گیج‌های سنگین (بیش از 6 میلی متر) استفاده می‌شود.
• استیل 304H: این گرید به دلیل درصد کربن بیشتر، در دماهای بالا و دمای بسیار پایین (دماهای برودتی) کاربرد دارد. دارا بودن ساختار آستنیتی به این گرید چقرمگی خوبی حتی در دماهای بسیار پایین می‌دهد.

بیشتر بخوانید: تفاوت استنلس استیل 304 و 316

ویژگی ‌های کلیدی استنلس استیل 304

همان گونه که گفته شد، استیل 304 مهمترین و پرکاربردترین گرید از فولادهای زنگ‌نزن است. دلیل این امر ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی زیر است.

ترکیب شیمیایی استیل 304

ترکیب شیمیایی آلیاژ انواع گرید 304 در جدول زیر آمده است:

گرید فولاد	کربن (C)	منگنز (Mn)	سیلیسیم (Si)	فسفر (P)	گوگرد (S)	کروم (Cr)	نیکل (Ni)	نیتروژن (N)
304	0 – 0.07	0 – 2.0	0 – 1.0	0 – 0.05	0 – 0.03	17.5 – 19.5	8.0 – 10.5	0 – 0.11
304L	0 – 0.03	0 – 2.0	0 – 1.0	0 – 0.05	0 – 0.02	17.5 – 19.5	8.0 – 10.5	0 – 0.11
304H	0.04 – 0.08	0 – 2.0	0 – 1.0	0 – 0.04	0 – 0.02	17.0 – 19.0	8.0 – 11.0	0 – 0.10

خواص مکانیکی استیل 304

ورق‌های 304 با ضخامت حداکثر 8 میلی متر

گرید فولاد	استحکام کششی (MPa)	حداقل استحکام تسلیم (MPa)	حداقل درصد ازیاد طول
304	540 – 750	230	45
304L	520 – 700	220	45

 

ورق‌های 304 با ضخامت 8 تا 75 میلی متر

گرید فولاد	استحکام کششی (MPa)	حداقل استحکام تسلیم (MPa)	حداقل درصد ازیاد طول
304	520 – 720	210	45
304L	500 – 700	200	45

 

میله‌ ها و مقاطع تا ضخامت یا قطر 160 میلی متر

گرید فولاد	استحکام کششی (MPa)	حداقل استحکام تسلیم (MPa)	درصد ازیاد طول (حداقل)	سختی (برینل HB)
304	500 – 700	190	45	215
304L	500 – 700	175	45	215
304H	500 – 700	185	40	215

 

خواص فیزیکی استیل 304

خواص فیزیکی استنلس استیل 304 را در جدول زیر مشاهده می فرمایید:

گرید فولاد	چگالی (Kg/m3)	دمای ذوب (0 C)	مدول الاستیک (GPa)	مقاومت الکتریکی (nΩ.m)	ضریب انبساط حرارتی (/0 K)	هدایت حرارتی (W/m.K)	گرمای ویژه (J/kg.K)
304	8000	1450	193	720	17.2	16.2	500

بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع آلیاژ استیل و خواص آن‌ها

استانداردهای استیل 304

استنلس استیل 304 در استانداردهای گوناگون (انواع استانداردهای فولاد) با نام‌های مختلفی شناخته می‌شود که در جدول زیر آمده است.

غذایی

با نام‌های مختلفی شناخته می‌شود که در جدول زیر آمده است.

گرید فولاد	شماره UNS	استاندارد بریتانیایی		استاندارد اروپایی (Euronorm)		استاندارد سوئدی (Swedish SS)	استاندارد ژاپنی (JIS)
		BS	EN	شماره	نام
304	S30400	304S15 304S16 304S31	58E	1.4301	X5CrNi 18-10	2332, 2333	SUS 304
304L	S30403	304S11	–	1.4306 1.4307 1.4311	X5CrNi 18-9	2352	SUS 304L
304H	S30409	304S51	–	1.4948	X6CrNi18-11	–

بیشتر بخوانید: فولادهای ضدزنگ گرید L وH

مقایسه ورق استیل 304 با 304L

برخی از آلیاژهای استنلس استیل دارای انواع مختلفی هستند که از نظر میزان کربن با هم تفاوت دارند که با حروف L (low carbon) و یا H (high carbon) مشخص می شوند. نوع کربن استیل 304 با گرید 304L شناخته می شود. گرید 304 حدود 0.07 درصد کربن دارد در حالیکه میزان کربن در آلیاژ 304L کمتر از 0.03 درصد است. کربن کمتر در استیل 304L از آن گزینه بهتری برای جوشکاری می سازد. چراکه طی عملیات جوشکاری، امکان تشکیل رسوب کاربید و خردگی ریزدانه ای وجود دارد. اما میزلن کربن پایین در گرید 304L  هرگونه نگرانی از این بابت را مرتفع می سازد.

البته میزان کربن بالاتر در استیل 304 استحکام آن را در مقایسه با 304L تا حدودی بالاتر می برد که در جدول خصوصیات مکانیکی این دو آلیاژ در مقاطع مختلف قابل مشاهده است. اما بطور کلی ویژگی ها و همچنین قیمت این دو آلیاژ به یکدیگر نزدیک است و بعضا می توان بصورت جایگزین از هر کدام استفاده نمود. اما در مورد تولید محصولاتی که نیاز به عملیات جوشکاری دارد نظیر تولید پله استیل، استیل 304L گزینه مطلوب تری است.

جایگزین های استنلس استیل 304

در شرایط کاری گوناگون با فاکتورهای محیطی مختلف می‌توان از جایگزین‌های 304 نیز استفاده کرد.

گرید فولاد	دلیل جایگزینی با 304
301L	درجه کار سختی بالاتری برای قطعات نورد شده یا کشیده شده مورد نیاز باشد.
302HQ	درجه کار سختی کمتری برای فورجینگ سرد پیچ‌ها و پرچ‌ها مورد نیاز باشد.
303	ماشینکاری بیشتری مورد نیاز باشد. مقاومت خوردگی کمتر، شکل پذیری و جوش پذیری قابل قبول باشد.
316	مقاومت بالاتری در برابر خوردگی حفره‌ای و خوردگی شکافی در محیط‌های خورنده و کلریدی مورد نیاز باشد.
321	مقاومت بهتری در دماهای بالا، حدود 900-600 درجه سانتی‌گراد مورد نیاز باشد. گرید 321 مقاومت گرمایی بالاتری دارد.
3CR12	قیمت پایین‌تری دارد و کاهش مقاومت در برابر خوردگی و تغییر رنگ ناشی از آن قابل قبول است.
430	قیمت پایین‌تری دارد. کاهش مقاومت در برابر خوردگی و ویژگی‌های ساخت قطعات با آن قابل قبول است.

 

خواص استنلس استیل گرید 304

مقاومت در برابر خوردگی

• فولاد زنگ‌نزن 304 دارای مقاومت عالی در برابر خوردگی در محیط‌های مختلف و در تماس با سیالات خورنده گوناگون است.
• این فولاد در مقابل خوردگی حفره‌ای (Pitting Corrosion) و خوردگی شیاری (Crevice Corrosion) در محیط‌های کلریدی و در برابر ترک خوردگی تنشی در دماهای بالاتر از 60 درجه سانتی گراد مقاومت خوبی دارد.

مقاومت در برابر حرارت و اکسیداسیون

• فولاد زنگ‌نزن 304 در شرایط دمایی متناوب تا 870 درجه سانتیگراد و در شرایط دمایی ثابت تا 925 درجه سانتیگراد مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون دارد.
• با این حال، در صورت نیاز به مقاومت در برابر خوردگی در محیط آبی، استفاده مداوم در دمای 425-860 درجه سانتیگراد توصیه نمی‌شود. زیرا موجب رسوب کاربید در مرز دانه‌ ها و کاهش استحکام می‌شود.
• در این شرایط استفاده از گرید کم کربن 304L به دلیل مقاومت در برابر رسوب کاربید توصیه می‌شود.
• در مواردی که مقاومت و استحکام بالا در دماهای بالاتر (از 500 تا 800 درجه سانتی‌گراد) مورد نیاز است، استفاده از گرید 304H توصیه می‌شود. این گرید مقاومت در برابر خوردگی آبی را نیز حفظ می‌کند.

روش ساخت قطعات استنلس استیل 304

• در فرایند ساخت قطعات فولاد زنگ‌نزن بایستی تنها از ابزارهای مخصوص استیل استفاده کرد.
• ابزار و سطوح کار باید قبل از استفاده کاملا تمیز شوند.
• این اقدامات احتیاطی برای جلوگیری از آلودگی مقاطع فولاد زنگ‌نزن با فلزاتی است که به راحتی خورده می‌شوند. این نوع آلودگی موجب تغییر رنگ سطح قطعات نهایی می‌شود.

کار سرد فولاد ضد زنگ 304

• فولاد زنگ‌نزن 304 به راحتی کارپذیر است.
• طی فرایندهای کار سرد ممکن است نیاز به یک مرحله آنیل میانی داشته باشد تا کار سختی قطعات کاهش یابد و از شکست یا ترک خوردن آنها جلوگیری شود.
• در پایان کار سرد، برای کاهش تنش‌های داخلی و بهینه سازی مقاومت در برابر خوردگی، انجام عملیات آنیل کامل پیشنهاد می‌شود.

کار گرم فولاد زنگ‌نزن 304

• برخی از روش‌های ساخت، مانند فورجینگ (آهنگری) شامل کار گرم می‌شود.
• در این روش‌ها باید پیش از کار گرم، قطعات به صورت یکنواخت تا دمای 1150-1260 درجه سانتی‌گراد حرارت داده شوند.
• سپس اجزای کار شده باید به سرعت خنک شوند تا حداکثر مقاومت در برابر خوردگی به دست بیاید.

عملیات حرارتی استنلس استیل 304

• فولاد زنگ‌نزن 304 با عملیات حرارتی سخت نمی‌شود.
• فرایند بازیابی یا آنیل را می‌توان با خنک کردن سریع پس از حرارت دادن در محدوده دمایی 1010-1120 درجه سانتی‌گراد انجام داد.

قابلیت ماشین کاری فولاد زنگ‌نزن 304

فولاد ضد زنگ 304 قابلیت ماشینکاری خوبی دارد. این ویژگی را می‌توان با استفاده از نکات زیر افزایش داد:

• لبه‌ های برش باید تیز نگه داشته شوند. لبه‌ های گرد موجب کارسختی بیش از حد قطعات می‌شوند.
• عمق برش‌ها باید به اندازه کافی عمیق باشد تا از کار سخت شدن قطعه جلوگیری شود.
• هدایت حرارتی کم فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی (نگیر) منجر به تمرکز گرما در لبه‌ های برش می‌شود. بدین ترتیب استفاده از خنک کننده ‌ها و روانکارها (Lubricants) ضروری است و باید در مقادیر زیاد استفاده شوند.

جوشکاری استنلس استیل 304

• قابلیت جوشکاری فیوژن فولادهای زنگ نرن 304 با فیلر و بدون آن عالی است.
• فیلر و الکترود توصیه شده برای جوشکاری گرید 304، فولاد زنگ‌نرن گرید 308 است.
• همچنین برای جوشکاری گرید 304L نیز فیلر 308L توصیه می‌شود.
• مقاطع سنگین جوشکاری شده معمولا نیاز به آنیل پس از جوشکاری دارند. البته این مرحله برای گرید 304L مورد نیاز نیست.
• اگر عملیات حرارتی پس از جوشکاری امکان پذیر نباشد، می‌توان از گرید 321 استفاده کرد.

ویژگی‌‌های برجسته استیل 304

• دوام و ماندگاری بالا و عدم نیاز به تعمیرات و نگهداری
• ظاهر جذاب و تمیز
• امکان شستشوی آسان و سریع
• انعطاف و تناسب با هر نمای ساختمانی و صنعتی
• استقامت بالا در برابر تغییرات آب و هوایی
• قابل استفاده در شرایط مرطوب و فشارهای بسیار بالا

کاربردهای گرید 304

کاربردهای استنلس استیل 304 در صنایع گوناگون عبارتند از:

• ساخت انواع سینک
• قابلمه‌‌ ها
• کارد و چنگال و ظروف تخت
• نماسازی و معماری
• ظروف بهداشتی و آبخوری
• تولید انواع لوله استیل
• تجهیزات تولید نوشیدنی، لبنیات، مواد غذایی و دارویی (فولاد ضد زنگ صنایع غذایی)
• فنر، و مهره و پیچ
• ساخت مخازن تحت فشار
• انواع اتصالات حفره‌دار

سخن آخر

مجموعه استیل رخ با چندین سال حضور تاثیر گذار در صنایع فولاد کشور، تامین کننده انواع ورق استیل، لوله استیل، پروفیل استیل و سایر مقاطع و اتصالات استیل مانند میلگرد استیل است. برای مشاوره یا خرید انواع مقاطع فولادی با ما تماس بگیرید. مهندسان و کارشناسان مجموعه آماده پاسخگویی به کلیه سوالات و ارائه مشاوره رایگان به شما مشتریان عزیز هستند.

برگرفته از: azom و stainless-uk

توضیح اصطلاحات

1. 304DDQ: مخفف Deep Drawing Quality، نوعی از استنلس استیل 304 که دارای کیفیتی مناسب کشش عمیق است.