خواص و کاربردهای استنلس استیل 309

استیل گرید 309 یکی از فولاد‌های ضدزنگ با مقاومت بالا در برابر حرارت و خوردگی است و به اصطلاح در گروه استیل‌های نسور قرار دارد. این فولاد با داشتن نسبت بالایی از نیکل و کروم در ترکیب شیمیایی، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد. استفاده این فولاد در بخش‌های مختلف صنعتی همچون صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، تولید سیمان و سرامیک‌سازی، تولید پلاستیک و … بسیار رایج است.

گرید 309، از جمله فولادهای ضدزنگ پرآلیاژی هستند که به دلیل وجود مقادیر زیاد کروم، مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به سایر فولادها دارند. فولاد ضد زنگ گرید 309 در مقایسه با فولاد ضد زنگ 304 مقاومت و استحکام بالاتری در برابر خوردگی دارد. اطلاعات فنی که در ادامه ارائه می‌شود، مشخصات کلی از فولاد ضد زنگ گرید 309 را برای شما روشن می‌سازد.

ترکیب شیمیای فولاد ضد زنگ آلیاژ 309

ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ با آلیاژ 309 در جدول زیر آورده شده است.  لازم به توضیح است که آلیاژهای 309S و 309H هم‌خانواده این آلیاژ نیز ترکیب شیمیایی مشابهی دارند و فقط در محتوای کربن با هم تفاوت دارند که به ترتیب حاوی 0.08 و 0.04 تا 0.10 در صد کربن هستند.

عناصر شیمیایی	مقدار (%)
آهن	~ 60
کروم	22 – 24
نیکل	12 – 15
منگنز	Max 2.00
سیلیکون	1.00 – 2.00
کربن	Max 0.20
فسفر	Max 0.045
گوگرد	Max 0.030

 

خواص فیزیکی فولاد ضد زنگ آلیاژ 309

 

خصوصیات فیزیکی	مقدار
چگالی ( دانسیته)	8 g/cm3
دمای ذوب	1455°C

 

خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ آلیاژ 309

خصوصیات مکانیکی	مقدار
استحکام کششی حداقل	515 MPa
Yield strength (@ strain 0.200%) تنش تسلیم	310 MPa
Tensile Strength MPa (min) (میزان استحکام کششی)	620 MPa
حداکثر استحکام کششی	690 MPa
Hardness, Brinell سختی برینل	147
Hardness, Rockwell B سختی راکول	85
Elastic modulus مدول الاستیک	200 GPa
Elongation % (min) (درصد ازدیاد طول)	40%
استحکام شکست در برابر خمش	205 MPa
Elongation at break (in 50 mm)  درصد ازدیاد طول تا حد شکست	45%

مقاومت به خوردگی و خواص حرارتی بالا از ویژگی های آلیاژ 309 است

استاندارد ها استینلس استیل 309

استاندارد	توضیحات
ASTM A167	استاندارد مشخصات فولادهای ضد زنگ و حرارتی
ASTM A240	استاندارد مشخصات استنلس استیل کروم نیکل
ASTM A276	استاندارد مشخصات فولادهای ضد زنگ – مقاطع توپُر و مفتول
ASTM A312/ASME SA312	استاندارد مشخصات لوله های فولادی ضد زنگ دما بالا
ASTM A358/ASME SA358	استاندارد مشخصات لوله های فولادی ضدزنگ جوشی
ASTM A409/ASME SA409	استاندارد مشخصات لوله های فولادی جوشی سایز بزرگ
ASTM A473	استاندارد مشخصات فولادهای فورج
ASTM A479/ASME SA479	استاندارد مشخصات استنلس استیل نورد شده
ASTM A580/ASME SA580	استاندارد مشخصات سیم های استنلس استیل

 

جایگزین های استنلس استیل 309

جایگزین	توضیحات
استنلس استیل 310	این فولاد دارای خواص مشابهی با استنلس استیل 309 است و در دماهای بالا به خوبی عملکرد دارد.
استنلس استیل 316	این فولاد مقاومت به خوردگی بیشتری دارد و در برخی کاربردها با دمای پایین‌تر جایگزین مناسبی برای استنلس استیل 309 محسوب می شود. در مقابل محیط‌های کلریدی و اسیدی مقاومت بالایی دارد.
استنلس استیل 321	این فولاد دارای مقاومت به خوردگی و خواص حرارتی بالاتری نسبت به استنلس استیل 309 است.
استنلس استیل 347	این فولاد دارای مقاومت به خوردگی و خواص حرارتی بالاتری نسبت به استنلس استیل 309 است.
فولاد آلیاژی 800	این فولاد آلیاژی با خواص حرارتی بالا برای کاربردهایی که نیاز به عملیات حرارتی دارند و بخصوص توربین بخار استفاده می‌شود.

 

مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ 309

خوردگی یکی از عیوب شایع در فلزات است که باعث کاهش عمر و استحکام فلز می‌شود. بخصوص در دماهای بالا خوردگی شدیدتر شده و خیلی از آلیاژها خواص خود را ازدست می‌دهند. استنلس استیل گرید 309 دارای مقاومت خوبی در برابر خوردگی است، به ویژه در برابر خوردگی خوردگی ترکیبی (intergranular corrosion) و خوردگی در دمای بالاست. خوردگی ترکیبی اغلب ناشی از کربن‌دار شدن استنلس استیل در دماهای بالا است که باعث کاهش مقاومت آن در برابر خوردگی می‌شود. استفاده از استنلس استیل گرید 309 با کربن کمتر، می‌تواند خوردگی ترکیبی را کاهش دهد و مقاومت به خوردگی را بهبود بخشد. همچنین، فرآیند انیل در دما و زمان مناسب می‌تواند خواص مقاومت به خوردگی را در این آلیاژ بهبود بخشد.

جوشکاری فولاد ضد زنگ 309 چگونه است؟

استنلس استیل گرید 309 می‌تواند با استفاده از روش‌های جوشکاری ذوبی و مقاومتی به شکل قابل قبولی جوش داده شود. از جمله روش‌های جوشکاری که می‌توان برای جوشکاری استنلس استیل گرید 309 استفاده کرد عبارت‌اند از جوشکاری فیوژن (ذوبی) و جوشکاری مقاومتی. البته برای جوشکاری با روش جوشکاری فیوژن باید دقت داشت که از جوشکاری با استفاده از متد اکسی‌آستیلن که می‌تواند باعث کربن‌دار شدن و کاهش مقاومت به خوردگی شود، استفاده نشود. لازم به ذکر است که قبل از جوشکاری باید سطح استنلس استیل گرید 309 تمیز و بدون روغن باشد.

عملیات حرارتی فولاد ضد زنگ گرید 309

استیل 309 در دماهای بالای ۱۱۷۷ درجه سانتیگراد قابل عملیات حرارتی است. در این دما، استیل 309 به آهستگی سرد شده و پس از آن در دمای ۹۸۲ درجه سانتیگراد نیز مجدداً گرم شده و به سرعت کوئنچ می‌شود. عملیات حرارتی آنیل نیز برای بازیابی خواص مقاومت به خوردگی استیل 309 انجام می‌شود. همچنین، استیل 309 در دمای ۱۰۳۸-۱۱۲۱ درجه سانتیگراد آنیل شده و سپس با آب کوئنچ می‌شود. مهم است بدانید که استیل 309 به علت مقاومت به حرارت و پایداری در دماهای بالا، پس از انجام عملیات حرارتی، همچنان به خوبی قابل استفاده است.

از استیل 309 در مخازن با دمای بالا و کوره ها استفاده می‌شود

خواص فولاد ضد زنگ آلیاژ 309

• مقاومت بالا در برابر خوردگی و خوردگی ترکیبی در دماهای بالا
• قابلیت جوشکاری با روش‌های مختلف، به ویژه جوشکاری با روش ذوبی و مقاومتی
• پایداری در دماهای بالا تا 1093 درجه سانتی‌گراد
• قابلیت ساخت و تولید با انواع روش‌های رایج تولید
• مقاومت بالا در برابر خوردگی و اکسیداسیون

معایب استنلس استیل 309

• قیمت بالا نسبت به برخی از آلیاژهای دیگر
• افزایش خوردگی میکروبی در محیط‌های شور و مرطوب
• حساسیت به ترک خوردگی تنشی در برخی محیط‌ها

در کل، استنلس استیل 309 یک آلیاژ مقاوم با ویژگی‌های منحصر به فرد در دماهای بالا است که در برخی از کاربردهای صنعتی و مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

خواص استنلس استیل 309

تولید و دمای گرمایی

این فولاد می تواند مانند فولاد استنلس 304، ساخته شود.

قابلیت ماشین کاری

استنلس استیل گرید 309 می تواند شبیه به استنلس استیل 304 ماشین کاری شود.

جوشکاری

استنلس استیل گرید 309 می تواند با استفاده از روش های جوشکاری ذوب یا مقاومتی جوش داده شود. این آلیاژ با استفاده از روش جوشکاری اکسی اتیلن مناسب نیست.

کار گرم

استنلس استیل گرید 309 در دمای 1177 درجه سانتیگراد (2150 درجه فارنهایت) کار گرم شده و سپس در دمای 982 درجه سانتیگراد (1800 درجه فارنهایت) دوباره گرم می شود. سپس می تواند به سرعت کوئینچ شود. پس از انجام عملیات کار گرم، می‌توان به منظور بازیابی خواص مقاومت در برابر خوردگی آن، اقدام به آنیل کرد.

کار سرد

استنلس استیل گرید 309 می تواند از روش های خم کردن، خمش، کشش و پرس‌کاری استفاده شود، با این وجود نرخ کار سخت آن بالاست. پس از کار سرد، برای کاهش تنش داخلی، عملیات آنیل پیشنهاد می‌شود.

آنیل

استنلس استیل گرید 309 در دمای 1038-1121 درجه سانتیگراد آنیل شده و سپس در آب کوئینچ می‌شود.

سخت شدن

برای سخت کاری، استنلس استیل گرید 309 به عملیات حرارتی واکنش نشان نمی‌دهد. می توان با کار سرد، قدرت و سختی این آلیاژ را افزایش داد.

کاربردهای فولاد ضد زنگ آلیاژ 309

استنلس استیل گرید 309 برای نمونه در موارد زیر کاربرد دارد:

• پره‌های بویلر
• پوشش‌ها و دیواره‌های کوره‌ها
• توربین های بخار
• قطعات کوره
• جعبه های آتش نشانی
• انواع مخازن با دمای بالا