استیل 304 از انواع فولاد زنگ نزن آستنیتی نگیر است که قابلیت کشش و مقاومت به خوردگی بالایی دارد. این استیل تحت استاندارد DIN آلمان با نام 1.4301 نیز شناخته می‌شود.
فولاد زنگ نزن (stainless steel) با نام استیل در بازار ایران شناخته می‌شود. این نوع فولاد در گریدهای مختلفی تولید و به بازار عرضه می‌شود و با توجه به خواص بسیار خوبی که نشان می‌دهد، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف یافته است. از مهم‌ترین خواص فولاد زنگ نزن، مقاومت به خوردگی آن است که به دلیل بالابودن مقدار عناصر آلیاژی کروم و نیکل موجود در ترکیب شیمیایی استیل، در آن ایجاد شده است. کروم موجود در این آلیاژها، بین 12 تا 20 درصد است. مقاله استیل یا فولاد زنگ نزن چیست می‌تواند به شما در شناخت بهتر این نوع فولاد و مقایسه انواع مختلف آن، کمک کند.
فولاد زنگ نزن در گریدهای مختلفی در بازار موجود است که از پرکاربردترین و معروف‌ترین این آلیاژها، استیل 304 است. از این آلیاژ در تولید انواع مقاطع فولادی از قبیل لوله، پروفیل، ورق و … استفاده می‌شود.
گرید 304L، نوع کم کربن استیل 304 است و گرید پرکربن این آلیاژ (304H )، با مقدار کربن بالاتر، برای کاربردهای دما بالا مناسب است. ساختار آستنیتی آلیاژهای گرید 304 موجب شده است تا چقرمگی خوبی را حتی در دماهای پایین نشان دهند.
ورق استیل 304 به دلیل ارائه خواص خوب، کاربرد بسیار گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. در ادامه این مطلب به بیان خواص استیل 304 و مشخصات آن و خواص ورق استیل 304 می‌پردازیم.
انواع ورق استیل 304
ورق استیل 304 بر اساس حالت سطحی در سه گروه زیر قرار می‌گیرند:
ورق استیل 304 براق
ورق استیل 304 مات
ورق استیل 304 خشدار
در ادامه به معرفی هرکدام از این نوع ورق‌ها می‌پردازیم.
ورق استیل 304 براق
ورق استیل 304 براق ازجمله گریدهای استیل پرمصرف در بازار آهن آلات محسوب می‌شود. ورق استیل براق یا آینه ای نوعی از ورق استیل است که با انجام فرایند پولیش‌کاری بر روی آن، سطح براق و درخشانی را برای آن ایجاد می‌کنند. این نوع ورق در مواردی کاربرد دارد که ظاهر کار از اهمیت بالایی برخوردار باشد. قیمت ورق استیل 304 براق از انواع دیگر این نوع ورق، بیشتر است.
ورق استیل 304 مات
ورق استیل 304 مات در مواردی که ظاهر اهمیت چندانی نداشته باشد و فقط خواص دیگر آن مانند مقاومت به خوردگی و استحکام مهم باشد، کاربرد دارد. قیمت ورق استیل 304 مات از قیمت نوع براق آن کمتر است.
ورق استیل 304 خشدار
ورق استیل 304 خشدار با استفاده از سنگ زنی ورق در جهات مشخص و ثابت، تولید می‌شود. به دلیل شیارهایی که در سطح آن ایجاد شده است، آلودگی‌ها و چربی‌های روی سطح آن مشخص نمی‌شود. این نوع ورق برای تولید جواهرات و ساعت مچی کاربرد دارد.
مشخصات ورق استیل 304
آلیاژ استیل 304 از پرکاربردترین فولادهای زنگ نزن موجود در بازار است. این نوع فولاد دارای خواص انعطاف‌پذیری و جوشکاری عالی است و به دلیل دارا بودن ساختار آستنیتی متعادل، می‌تواند بدون انجام عملیات آنیل، تحت کشش عمیق قرار گیرد. این ورق دارای خواص عالی جوشکاری است. و برای جوشکاری ورق‌های با ضخامت کم، به آنیل پس از جوشکاری نیازی نیست. در ادامه برخی از مشخصات ورق استیل 304 را بررسی می‌کنیم.
ترکیب شیمیایی ورق استیل 304
استیل 304 معمولا به عنوان متداول‌ترین فولاد زنگ نزن آستنیتی محسوب می‌شود. این آلیاژ حاوی مقدار زیادی نیکل بین 8 تا 10/5 درصد و نیز مقدار زیادی کروم بین 18 تا 20 درصد است. عناصر آلیاژی دیگر درترکیب شیمیایی این استیل شامل منگنز، سیلیسیم و کربن است. مقادیر زیاد کروم و نیکل در این آلیاژ، موجب مقاومت به خوردگی عالی استیل 304 شده است.
حداکثر مقدار کربن موجود در آلیاژ 304، 0/08 درصد، در آلیاژ 304L، 0/03 درصد و در نمونه پرکربن آن 0/1 درصد است. متداول‌ترین ترکیب استیل 304 شامل 8 درصد نیکل و 18 درصد کروم است که به همین دلیل به آلیاژ استیل 8-18 نیز معروف است.
خواص مغناطیسی ورق استیل 304
آلیاژهای استیل در حالت کلی در دو دسته بگیر و نگیر قرار می‌گیرند. تفاوت اصلی این دو دسته در جذب آهن‌ربا شدن است. به اینصورت که استیل بگیر جذب آهن‌ربا می‌شود ولی استیل نگیر جذب آهن‌ربا نمی‌شود. سری 400 فولاد زنگ نزن از نوع بگیر و سری 200 و 300 (به جز گریدهای 309 و 310) از نوع نگیر هستند. دسته‌بندی‌های دیگری از استیل نیز وجود دارد که از نظر کاربرد، ریزساختار (ساختار درونی) و … می‌باشد. ورق استیل 304 از نوع نگیر است.
مقاومت در برابر خوردگی ورق استیل 304
ورق استیل 304 در محیط‌های خورنده خواص بسیار خوبی را ارائه می‌دهد. همین امر موجب کاربرد گسترده آن در بسیاری صنایع از قبیل صنایع غذایی شده است. اما در محیط‌های کلریدی این استیل ممکن است دچار خوردگی حفره‌ای شود و در دماهای بالا ممکن است خوردگی تنشی در آن رخ دهد.
مقاومت به حرارت ورق استیل 304
ورق استیل 304 مقاومت به اکسیداسیون خوبی را تا دمای 870 درجه سانتیگراد در سیستم‌های متناوب و تا دمای 925 درجه سانتیگراد در سیستم‌های پیوسته نشان می‌دهد. استفاده از ورق استیل 304 در محدوده دمایی 425-860 درجه سانتیگراد و در شرایطی که به مقاومت به رطوبت نیاز است، توصیه نمی‌شود. گرید 304L مقاومت بیشتری در مقابل رسوب کاربید دارد و می‌تواند تا این دما گرم شود.
گرید 304H استحکام بالاتری در دماهای بالا دارد. بنابراین اغلب در کاربردهای ساختمانی و در شرایطی که به مقاومت به فشار در محدوده دمایی بین 500-800 درجه سانتیگراد نیاز باشد، کاربرد دارد. فولاد 304H در محدوده دمایی بین 425- 860 درجه سانتیگراد است تجزیه می‌شود اما این موضوع کاربردهای دما بالای این استیل را مختل نمی‌کند. فقط موجب می‌شود که مقاومت به خوردگی در مقابل آب در این استیل کاهش می‌یابد. برای مواردی که به مقاومت به حرارت بالایی نیاز باشد، باید از استیل نسوز استفاده کرد.
قابلیت جوشکاری ورق استیل 304
گرید 304 قابلیت جوشکاری با تمامی روش‌های ذوبی، با و بدون فلز پرکننده را دارد. الکترودهای با جنس استنلس استیل 308، برای جوشکاری استیل 304 پیشنهاد می‌شود. برای دستیابی به حداکثر مقاومت به خوردگی نیاز است تا پس از انجام جوشکاری بر روی ورق استیل 304، آنیل بر روی آن انجام شود. این عمل بیشتر بر روی مقاطع با ضخامت بالا از گرید 304 انجام می شود درحالیکه گرید 304L به این عملیات نیاز ندارد. در مواردی که جوشکاری عمیق نیاز باشد و همچنین امکان عملیات حرارتی پس از جوشکاری وجود نداشته باشد، می‌توان از استیل 321 به جای 304 استفاده کرد.
عملیات حرارتی استیل 304
گریدهای آلیاژی 304 با عملیات حرارتی سخت نمی‌شوند. در آنیل استیل 304، این استیل در محدوده دمایی 1120-1010 درجه سانتیگراد گرم شده و سپس به سرعت سرد می‌شود.
کاربرد ورق استیل 304
ورق استیل 304 از پرکاربردترین نوع از ورق‌های استیل است. ازجمله معروف‌ترین کاربردهای ورق استیل 304، در صنایع غذایی و بخصوص در ساخت قاشق و چنگال است که به دلیل قابلیت خوب تمیزکاری، مقاومت به خوردگی مواد شیمیایی و محیط مرطوب، مقاومت در برابر ترکیبات اسیدی و مقاومت به سایش این نوع استیل می‌باشد.
در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردهای ورق استیل 304 می‌پردازیم:
- کارد و چنگال و ظروف آشپزخانه
- تجهیزات آشپزخانه مانند سینک ظرف‌شویی
- مبدل‌های حرارتی
- مخازن انتقال مواد شیمیایی
معایب استیل 304
علی رغم کاربردهای بسیار گسترده و مزایای زیاد استیل 304، این فولاد دارای معایبی نیز هست که کاربردهای آن را محدود می‌کند. از جمله این معایب می‌توان به حساسیت این نوع فولاد زنگ نزن به محیط‌های شور مانند مناطق ساحلی اشاره کرد. در این موارد از استیل 316 به جای استیل 304 استفاده می‌شود.
تفاوت استیل 304 و استیل 316
دو گرید 304 و 316 از آلیاژهای متداولی هستند که مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما برای اینکه انتخاب مناسب‌تری برای حوزه کاری خود داشته باشید، نیاز است تا از تفاوت‌های این دو گرید آلیاژی آگاه باشید. تفاوت عمده دو گرید 304 و 316 از فولاد زنگ نزن در ترکیب شیمیایی این دو است به اینصورت که در استیل 316 مقدار قابل توجهی (حدود 2تا3 درصد) مولیبدن وجود دارد در حالیکه این مقدار در استیل 304 بسیار ناچیز است. مقدار مولیبدن بیشتر در ترکیب آلیاژی استیل 316 موجب شده است تا مقاومت به خوردگی آن نسبت به استیل 304 بیشتر باشد. علاوه بر این مقدار نیکل در استیل 316 بیشتر است. گرید 316 انتخاب مناسبی برای کاربرد در تجهیزات دریایی است.
- استیل 304 دارای شکل‌پذیری بهتری نسبت به استیل 316 است. دلیل این امر، وجود مولیبدن در ترکیب شیمیایی استیل 316 می‌باشد که قابلیت تغییر شکل را کاهش می‌دهد.
- قیمت استیل 304 کمتر از استیل 316 است.
- استیل 316 در محیط‌های خورنده عملکرد بهتری دارد.
- در کاربردهایی در معرض آب قرار دارند، استیل 316 انتخاب مناسب‌تری نسبت به استیل 304 است.
- سختی و استحکام استیل 316 بیشتر از استیل 304 است.
جایگزین‌های استیل 304
برخی از گریدهای آلیاژی هستند که می‌توان از آن‌ها در موارد مختلف، به جای استیل 304 استفاده کرد که عبارتند از:
301L: زمانی که به نرخ کارسختی بالاتری در مقاطع تحت رول فرمینگ یا کشش نیاز باشد.
316: زمانی که به مقاومت به خوردگی حفره‌ای و شیاری بیشتری در محیط‌های کلریدی، نیاز باشد.
321: در شرایطی که به مقاومت به حرارت بیشتر در محدوده دمایی 600-900 درجه سانتیگراد نیاز باشد. این فولاد استحکام دما بالای بیشتری نسبت به فولاد 304 دارد.
430: زمانی که به مقاومت به خوردگی کمتری نیاز است و همچنین قیمت نهایی کمتری نیز مدنظر است، می‌توان آلیاژ 430 را جایگزین آلیاژ استیل 304 کرد.
