استنلس استیل 321

 

گریدهای استیل 321 و 347 از جمله فولادهای آستینی بر پایه استیل 18-8 محسوب می‌شوند که با اضافه‌کردن مقداری تیتانیوم یا نیوبیوم پایداری آن‌ها افزایش‌یافته است. مزیت اصلی این گریدها را می‌توان به عدم حساسیت آن‌ها به خوردگی بین دانه‌ای در دمای بالا در محدوده رسوب کاربیدی 425 تا 850 درجه سانتی‌گراد مرتبط دانست.

گرید ۳۲۱ یک انتخاب عالی برای کاربردهایی به شمار می‌آید که دمای محیط تا حدود نهصد درجه سانتی‌گراد افزایش خواهد یافت. آلیاژ 321 استحکام بسیار بالایی دارد، مقاومت در برابر پوسته شدن و پایداری در مقابل تغییر فاز با مقاومت در برابر خوردگی در محیط مرطوب از خصوصیات بارز آن است و به همین دلیل مورد توجه بسیاری از صنعتگران قرار گرفته است و در محیط‌هایی که نیاز به آلیاژ استیل نسوز است مورداستفاده قرار مي‌گیرد. در این متن قصد داریم شما را به طور کامل با این گرید بی‌نظیر و کلیه کاربردهای آن در صنایع مختلف آشنا کنیم. چنانچه دررابطه‌با این گرید پرسش خاصی دارید و یا به‌طورکلی در این زمینه کنجکاو هستید، ادامه مطلب را به‌هیچ‌وجه از دست ندهید.

گرید 321 درجه انتخابی برای کاربردهایی در محدوده دمایی تا حدود 900 درجه سانتیگراد است که ترکیبی از استحکام بالا، آبی بعدی است.

 

کاربردهای مختلف فولاد ضد زنگ 321

آشنایی با گرید ۳۲۱

پیش از آنکه به این پرسش پاسخ دهیم که ورق استیل 321 چیست، باید در مورد این آلیاژ و هم خانواده‌هایش کمی توضیح دهیم. استیل گرید 321H یک نوع آلیاژ 321 است با کربن بیشتر که باعث استحکام بیشتر آن دردماهای بالا می‌شود. اگر بخواهیم به محدودیت استیل ۳۲۱ اشاره کنیم، باید بگوییم که به دلیل وجود تیتانیوم در این آلیاژ، نمی‌توان از آن به‌عنوان یک فیلر مناسب برای جوشکاری استفاده کرد و بهتر است به سراغ گرید ۳۴۷ بروید. در این مورد گرید 347 که شامل عنصر نیوبیم است کار تثبیت کاربید را انجام می‌دهد و می‌تواند در زمان جوشکاری به مذاب جوش منتقل شود. بنابراین، گرید 347 فیلر استاندارد برای جوشکاری استیل 321 است. گرید 347 معمولا به صورت ورق و شیت تولید نمی‌شود.

مانند سایر گریدهای آستنیتی، استنلس استیل 321 و 347 از نظر ویژگی‌های شکل‌پذیری و جوشکاری عالی هستند، به راحتی برش یا رول می‌شوند و ویژگی‌های جوشکاری برجسته‌ای دارند؛ به شکلی که حتی آنیل پس از جوش نیز مورد نیاز نیست. آنها همچنین دارای چقرمگی عالی، حتی در دماهای پایین و برودتی هستند. گرید 321 به خوبی پرداخت داده نمی‌شود، بنابراین برای کاربردهای تزئینی و دکوراتیو مناسب نیست.

گرید 304L به شکل‌های مختلف به راحتی در دسترس است و بنابراین اگر صرفاً نیاز به مقاومت در برابر خوردگی بین دانه‌ای پس از جوشکاری باشد، استفاده از آن عموماً نسبت به آلیاژ 321 در اولویت است. با این حال، 304L در دماهای بالا استحکام کمتری نسبت به 321 دارد و بنابراین اگر نیاز به مقاومت در محیط عملیاتی با دمای بیش از 500 درجه سانتیگراد مطرح باشد، انتخاب مناسبی نیست.

ویژگی‌های کلیدی استنلس استیل 321

این ویژگی‌ها برای محصولات تخت (شیت، ورق و رول) در استاندارد ASTM A240/A240M تعریف شده است و در زیر به انها اشاره خواهیم داشت. خواص مشابه اما نه کاملاً یکسان برای سایر مقاطع و محصولات این گرید مانند لوله و میلگرد در مراجع مربوط به آنها تعریف شده شده است.

ترکیب شیمیایی آلیاژ 321

در حودلو زیر می توانید ترکیب شیمیایی عناصر مختلف در آلیاژ 321 و مقایسه آن با گرید 347 را مشاهده نمایید.

گرید	کربن (C)	منگنز (Mn)	سیلیسیم (Si)	فسفر (P)	گوگرد (S)	کروم (Cr)	نیکل (Ni)	نیتروژن (N)	سایر عناصر
321	0.08	2.00	0.75	0.045	0.030	17.0 19.0	9.0 12.0	0.10	Ti=5(C+N) 0.70
321H	0.04 0.10	2.00	0.75	0.045	0.030	17.0 19.0	9.0 12.0	–	Ti=4(C+N) 0.70
347	0.08	2.00	0.75	0.045	0.030	17.0 19.0	9.0 12.0	–	Nb=10(C+N) 1.0

 

خواص مکانیکی آلیاژ 321

در جدوب زیر خواص مکانیکی گرید 321 با آلیاژ 347 مقایسه شده است.

گرید فولاد	استحکام کششی (MPa)	حداقل استحکام تسلیم (MPa)	حداقل درصد ازیاد طول %	سختی راکول B (HR B) برینل (HB)
321	515	205	40	95  –  217
321H	515	205	40	95  –  217
347	515	205	40	92  –  201

 

خواص فیزیکی گرید 321

خواص فیزیکی آلیاژ 321 را در جدول زیر می توانید مشاهده 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)
321	8027	1400 1425	193	720	16.6 18.6	16.1 @ 100 0 C 22.2 @ 500 0 C	500

 

استانداردهای استنلس استیل 321

استنلس استیل 321 در استانداردهای گوناگون با نام‌های مختلفی شناخته می‌شود و معادل سازی شده است 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
321	S32100	321S31	58B, 58C	1.4541	X6CrNiTi18-10	2337	SUS 321
321H	S32109	321S51	–	1.4878	X10CrNiTi18-10	–	SUS 321H
347	S34700	347S31	58G	1.4550	X6CrNiNb18-10	2338	SUS 347

 

جایگزین های استنلس استیل 321

در شرایط کاری گوناگون با عوامل محیطی مختلف می‌توان از جایگزین‌های 321 نیز استفاده کرد.

گرید فولاد	دلیل جایگزینی با 321
304L	وقتی که مقاومت در برابر خوردگی بین دانه‌ای نیاز باشد نه مقاومت در دمای بالا
3CR12	برای یک محیط با درجه حرارت بالای تا حدود 600 درجه سانتیگراد مناسب است
304H	برای یک محیط با درجه حرارت بالای تا حدود 800 درجه سانتیگراد مناسب است
310	برای دمای عملیاتی تا حدود 1100 درجه سانتیگراد مناسب است که در مقایسه با 321  بسیار زیاد است!
S30815 (253MA)	برای دمای عملیاتی تا حدود 1150 درجه سانتیگراد مناسب است که در مقایسه با 321  بسیار زیاد است!

 

مقاومت آلیاژ 321 در برابر خوردگی

مقاومت در برابر خوردگی استیل استنلس 321 با استیل 304 در شرایط آنیل تقریباً یکسان است. اگر پس از جوشکاری این دوگرید آنیل نشده باشند و یا دمای عملیاتی در محدوده 425 تا 900 درجه سانتی‌گراد باشد، گرید 321 از استیل 304 عملکرد بهتری دارد. همچنین در شرایط خوردگی حفره‌ای و شکافی در محیط‌هایی که کلرید گرم (warm chloride) وجود داشته باشد و یا خودگی تنشی در دمایی بیش از 60 درجه سانتی‌گراد استیل 321 از 304 وضعیت بهتری دارد. شاید به همین دلیل است که به این استیل، ورق استیل ضد سایش نیز گفته می‌شود.

لوله گرید 321

مقاومت استنلس استیل 321 در برابر حرارت

استیل 321 مقاومت بسیار خوبی در برابر اکسیداسیون در شرایط دمایی متناوب تا 900 درجه سانتی‌گراد و در شرایط دمایی ثابت تا 925 درجه سانتی‌گراد دارد. تجربه نشان داده است که این گرید در بازه دمایی 425 تا 900 درجه سانتی‌گراد به ویژه در شرایط مرطوب عملکرد خوبی از خود نشان می‌دهد. گرید 321H مقاومت گرمایی بالاتری نسبت به گرید ۳۲۱ دارد و به همین دلیل در محیط‌هایی که نقش ساختاری در دمای بالا مد نظر است، باید از این گرید استفاده شود.

عملیات حرارتی روی استنلس استیل 321

بحث معرفی استیل 321 شامل بررسی عملیات حرارت این محصول نیز می‌شود. برای آنیل کردن (Annealing) باید این گرید را تا دمای 950 الی 1120 درجه سانتی‌گراد گرم کرده و سپس به‌صورت ناگهانی آن را سرد کرد تا حداکثر مقاومت به خوردگی ایجاد شود. جهت تثبیت (Stabilizing) این گرید باید حرارت را 870 تا 900 درجه افزایش داد و به مدت یک ساعت برای هر 25 میلیمتر ضخامت نگه داشت و سپس استیل را به‌صورت آهسته خنک کرد. این عملیات برای شرایطی توصیه می‌شود که دمای کاری بالاتر از 425 درجه سانتی‌گراد است.

جهت کاهش میزان تنش ورق استیل نیاز به افزایش دمای آن به حدود 700 درجه سانتی‌گراد و نگه داشتن در این دما به مدت یک الی دو ساعت و فرایند خنک‌کردن در هوا پیشنهاد می‌شود. یک نکته قابل توجه در مورد استیل 321 آن است که این گرید را به‌هیچ‌وجه نمی‌توان با استفاده از عملیات حرارتی سخت کرد.

فولاد ضد زنگ 321 قابلیت عملیات حرارتی دارد

جوشکاری استیل ۳۲۱ چگونه است؟

تفاوتی ندارد که از چه روش جوشکاری استانداردی استفاده می‌‌کنید؛ چراکه جوش‌پذیری استیل 321 عالی است. بر اساس استاندارد AS 1554.6 توصیه می‌شود که برای جوشکاری گرید 321 و 347 از فیلر و سیم‌جوش با گرید 347 استفاده کنید. استفاده از نسخه سیلیکونی 347 نیز گزینه مناسبی برای جوشکاری 321 به شمار می‌آید.

کاربردهای مختلف استیل ۳۲۱

همان‌طور که ابتدای متن اشاره شد، از آلیاژ 321 در کاربردهای صنعتی مختلفی استفاده می‌شود. همین کاربردهای مختلف موجب شده است تا گرید ۳۲۱ انتخاب و اولویت اول بسیاری از کاربران باشد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای این گرید از استیل عبارت‌اند از:

• منیفولدهای اگزوز هواپیما
• اتصالات آکاردئونی انبساطی (Expansion joints)
• دمنده‌ها (Bellows)
• قطعات کوره‌ها
• لوله‌های المنت‌های حرارتی
• مبدل‌های حرارتی
• صفحات توری یا شبکه‌های جوش داده شده برای پردازش مواد معدنی در دمای بالا
• لوله‌های جوشی مارپیچ (Spiral)که در مشعل‌ها و دودکش‌ها استفاده می‌شوند

استیل 321 کاربردهای متنوعی در صنعت دارد

سخن پایانی

در بین گریدهای مختلف استنلس استیل، گرید 321 یک گرید ویژه و خاص است. وجود خواص مختلف در دمای بالا موجب شده تا بسیاری از صنعتگران این محصول را در مقابل سایر گریدهای موجود در بازار انتخاب کنند. به‌طورکلی باید گفت که این گرید در کلاس استیل‌های مستحکم و نسوز قرار دارد. آلیاژ 321 برای ساخت محصولات مختلفی همچون مبدل‌های حرارتی، لوله‌های دودکش‌ها، قطعات مربوط به کوره و … مورداستفاده قرار می‌گیرد. این استیل با مقاومت حرارتی بالای خود یک گزینه مناسب برای بسیاری از کاربردهای صنعتی است.

در صورت نیاز به کسب اطلاعات بیشتر در مورد استیل 321،‌ کافی است با کارشناسان استیل رخ تماس بگیرید. استیل رخ با سال‌ها تجربه در بازار تخصصی استنلس استیل آمادگی تامین انواع محصولات استیل ازجمله ورق استیل 321 را دارد.پیشنهاد می‌کنیم، برای آشنایی بیشتر از وب‌سایت استیل رخ بازدید فرمایید و در صورت نیاز با کارشناسان ما در تماس باشید.