1.مقدمه آلیاژ استنلس استیل 304 بر پایه اصلاحات انجام شده روی آلیاژ معروف 302 (8-18) به وجود می آید. این اصلاحات شامل افزودن کروم و کاهش کربن است. مقدار کربن پایین، ته نشینی کاربید کروم را کاهش داده که تأثیر مستقیمی روی جوش پذیری و مقاومت در برابر خوردگی مرزدانه ای خواهد داشت.
آلیاژ 304L نیز اصلاح شده نوع 304 اما با مقدار کربن کمتر (حداکثر0.030%) است. که ته نشینی کاربید ها را به حداقل رسانده و جوش پذیری را بهبود می بخشد. در نتیجه از لحاظ جوشکاری بسیار مناسب، حتی در محیط های خورنده می باشند. از لحاظ خواص مکانیکی نیز کمی پایین تر از نوع 304 است.
این آلیاژ ها به استنلس استیل نگیر مشهور هستند. در واقع، نگیر بودن، نشان دهنده خواص غیرمغناطیسی این آلیاژ ها به علت دارا بودن زمینه و ساختار آستنیتی آنهاست. آستنیت یکی از فاز های آهن با شبکه FCC است که در آهن بدون عناصر آلیاژی در محدوده دمای 910 تا 1400 درجه سانتی گراد پایدار است. با افزودن عناصر آستنیت زا )مانند Ni) می توان آن را در دمای محیط نیز پایدار نمود. وجود 8 تا 10% نیکل به ازای 18٪ کروم، ساختار فولاد را به صورت آستنیتی پایدار می نماید. این تغییر فاز باعث تغییر عمده خواص مکانیکی از جمله افزایش شکل پذیری آلیاژ می گردد. این آلياژها در حالت بازپخت به دلیل وجود فاز آستنیت غیرمغناطیسی بوده اما به دلیل تغییر فاز در حالت کار سرد ممکن است کمی خاصیت مغناطیسی در آنها به وجود آید.
2.ترکیب شیمیایی | % | 304 | 304L |
| كربن | 0.08 | 0.03 |
| منگنز | 2.00 | 2.00 |
| فسفر | 0.045 | 0.045 |
| گوگرد | 0.030 | 0.030 |
| سيليسيم | 0.75 | 0.75 |
| كروم | 18.0-20.00 | 18.0-20.00 |
| نيكل | 8.0-12.0 | 8.0-12.0 |
| نيتروژن | 0.01 | 0.01 |
| آهن | متعادل | متعادل |
3.آنالیز استنلس استیل های 304 با توجه به استانداردهای زیر آنالیز میشود. | 304 | 304L |
AMS5513 | AMS5511 |
ASTM A240 | ASTM A240 |
ASTM A666 | ASTM A666 |
4.خواص مکانیکی خواص مکانیکی در دمای اتاق
| UTS Ksi (MPa) | 0.2% YS Ksi(Mpa | E% in 50.8mm | سختی زاکول |
304L | 85(586) | 35(241) | 55 | B80 |
304 | 90(621) | 42(290) | 55 | B82 |
5.مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای استنلس استیل 304 مقاومت به خوردگی فوق العتده ای در برابر گستره وسیعی از شرایط جوی، شیمیایی،صنایع غذایی،نساجی و نفت از خود نشان میدهند.
6.مقاومت در برابر اکسیداسیون حداکثر دمایی که آلیاژهای 304 مقاومت در برابر پوسته شدن از خود نشان میدهند.
7.عملیات حرارتی استنلس استیل های 304 به وسیله عملیات حرارتی قابل سخت شدن نیستند. آنیل: گرم کردن تا 1120 درجه سانتی گراد، سپس به سرعت کوئنچ می شود. استریپ های نازک بار در هوا، اما کلفت بارها به منظور به حداقل رساندن ته نشینی کاربید ها باید در اب کوئنج گردند.
8.شکل پذیری این آلیاژ ها خواص کششی خیلی خوبی دارند. استحکام تسلیم پایین و قابلیت تغییر طول زیاد این اجازه را به آنها می دهد که قابلیت شکل پذیری در اشکال پیچیده را داشته باشند.
9.جوش پذیری کلاس های آستنیتی استنلس استیل، عموما جوش پذیری مناسبی با هر دو روش نفوذی و مقاومتی از خود نشان می دهند.
10.کاربرد ها دکوراسیون داخلی، تجهیزات آشپزخانه، صنایع شیمیایی، نساجی، کاغذ و دارویی
خلاصه خواص آنالیز شیمیایی آلیاژهای استنلس استیل با توجه به استاندارد ASTM A240 | نوع | كربن | منگنز | فسفر | گوگرد | سيليسيم | كروم | نيكل | موليبدن | نيتروژن | عناصر ديگر |
304 | 0.07 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 0.75 | 17.5-19.5 | 8-10.5 | ... | 0.1 | ... |
304L | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 0.75 | 17.5-19.5 | 8-12.5 | ... | 0.1 | ... |
309S | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 0.75 | 22.0-24.0 | 12-15 | ... | ... | ... |
310S | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.5 | 24.0-26.0 | 19-22 | ... | ... | ... |
316 | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 0.75 | 16-18 | 10-14 | 2-3 | 0.1 | ... |
316L | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 0.75 | 16-18 | 10-14 | 2-3 | 0.1 | ... |
321 | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.045 | 0.75 | 17-19 | 9-12 | ... | 0.1 | Ti 5×(C+N) min, 0.70 max |
410 | 0.15-0.08 | 1.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 11.5-13.5 | 0.75 | ... | ... | ... |
420 | حداقل0.15 | 1.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 12-14 | 0.75 | ... | ... | ... |
430 | 0.12 | 1.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 16-18 | 0.75 | ... | ... | ... |
خواص مکانیکی آلیاژهای استنلس استیل با توجه به استاندارد ASTM A240 | نوع | حداقل استحكام كششي | حداقل استحكام تسليم | % تغيير طول در هر 50mm | حداكثر سختي |
| ksi | MPa | ksi | MPa | | برينل | راكول |
304 | 75 | 515 | 20 | 205 | 40 | 201 | 92 |
304L | 70 | 485 | 25 | 170 | 40 | 201 | 92 |
309S | 75 | 515 | 30 | 205 | 40 | 217 | 95 |
310S | 75 | 515 | 30 | 205 | 40 | 217 | 95 |
316 | 75 | 515 | 30 | 205 | 40 | 217 | 95 |
316L | 75 | 485 | 25 | 170 | 40 | 217 | 95 |
321 | 75 | 515 | 30 | 205 | 40 | 217 | 95 |
410 | 65 | 450 | 30 | 205 | 20 | 217 | 96 |
420 | 100 | 690 | … | … | 15 | 217 | 96 |
430 | 65 | 450 | 30 | 205 | 22 | 183 | 89 |
حداکثر دما | حداکثر دما | مستقيم | متناوب |
430 | 730 | 870 |
304,304L,321 | 830 | 800 |
316,316L | 920 | 870 |
309S | 1100 | 980 |
310S | 1200 | 1030 |
410 | 750 | 815 |
420 | 620 | 735 |
کاربردها | نوع | كاربرد هاي عمومي |
430 | سينك ظرفشويي، توالت، طراحي تجهيزات داخلي، كارد و چنگال و ظروف آشپزخانه، روكش و پوشش بام ساختمان |
304 | ابزار پخت و پز، سينك، كارد و چنگال، تجهيزات سلف، بيمارستان، غذا و نوشيدني ها، كشتارگاه ها، داروسازي، نفت و گاز، لوازم برودتي، مخازن و كشتي هاي حامل مايعات خورنده |
321 | اجزاي كوره، تجهيزات در معرض دماي بالا و يا سيكل هاي آبي |
316 | محيط هاي حاوي كلر و آلوده دريايي، آب هاي شيرين، لوله ها، مخازن، پتروشيمي، صنايع كاغذ و خمير كاغذ، كنترل آلودگي، نفت و هيدرومتالورژي |
309 | قطعات كوره، ظروف دما بالا، مبدل هاي كاتاليزوري، سيستم هاي اگزوز و غيره. گريد S از مقاومت بالايي نسبت به اكسيداسيون برخوردار است. |
310 | قطعات كوره، لوله ها، مبدل هاي آمونياك و غيره |
410 | ساخت فنر هاي تخت، چاقو، ابزار آشپزخانه و از اين دست ابزار |
420 | ساخت كارد و چنگال، ابزار جراحي و دندانپزشكي، قيچي |
خواص مکانیکی | دسته بندي | نوع | خوردگي عمومي | خوردگي حفره اي | شكل پذيري | چقرمگي | جوش پذيري |
فريتي | 430 | متوسط | متوسط | خوب | پايين | محدود |
آستنيتي | 304 | خوب | خوب | عالي | عالي | عالي |
آستنيتي | 304L | خوب | خوب | عالي | عالي | عالي |
آستنيتي | 321 | خوب | خوب | عالي | عالي | عالي |
آستنيتي | 316 | خيلي خوب | خيلي خوب | عالي | عالي | عالي |
آستنيتي | 316L | خيلي خوب | خيلي خوب | عالي | عالي | عالي |
آستنيتي | 309S | خيلي خوب | خيلي خوب | خيلي خوب | خيلي خوب | خوب |
آستنيتي | 310S | خيلي خوب | خيلي خوب | خيلي خوب | خيلي خوب | خوب |
مارتنزيتي | 410 | نسبتاً خوب | سبتاً خوب | نسبتاً خوب | نسبتاً خوب | محدود |
مارتنزيتي | 420 | نسبتاً خوب | سبتاً خوب | نسبتاً خوب | نسبتاً خوب | محدود |
مقايسه خواص فيزيكی فولاد های زنگ نزن و فولاد كربنی ساده | گروه آلياژي | خاصيت مغناطيسي | مقاومت الكتريكي Ohm.m | هدايت حرارتي W/m. ◦K | انبساط حرارتي μm/m ◦C | گرماي ويژه J/Kg.◦K | نقطه ذوب ◦C | چگالي gr/cm3 |
آستنيتي | ندارد | 100-700 | 12-17 | 16-18 | 440-500 | 1400-1450 | 8.1-7.9 |
فريتي | زياد | 600-700 | 20-30 | 10-13 | 420-460 | 1430-1510 | 7.7 |
مارتنزيتي | زياد | 600-700 | 20-30 | 10-13 | 420-460 | 1430-1510 | 7.7 |
دوپلكس | متوسط | 800 | 15 | 13-14 | 450-480 | 1410-1500 | 7.8 |
استيل كربن | زياد | 600-700 | 50-60 | 10-13 | 450 | 1510 | 7.8 |
خواص فيزيكی برخی از استنلس استيل ها | شماره آلياژ | نفوذ مغناطيسي | مقاومت الكتريكي Ohm.m | هدايت حرارتي W/m. ◦K | هدايت حرارتي W/m. ◦K | C ◦m/μ | حرارتي | انبساط | گرماي ويژه J/Kg.◦K | نقطه ذوب ◦C | چگالي gr/cm |
| 304 | 1.02 | 720 | 16.2 | 21.5 | 17.2 | 17.8 | 18.4 | 500 | 1400-1450 | 8.0 |
| 304L | 1.02 | | | | | | | 500 | | |
| 309 | 1.02 | 780 | 15.6 | 18.7 | 15.0 | 16.6 | 17.2 | 500 | 1400-1450 | 8.0 |
| 310 | 1.02 | 780 | 14.2 | 18.7 | 15.9 | 16.2 | 17.0 | 500 | 1400-1450 | 8.0 |
| 314 | 1.02 | 770 | 17.5 | 20.9 | | 15.1 | | 500 | | 7.8 |
| 316 | 1.02 | 740 | 16.2 | 21.5 | 15.9 | 16.2 | 17.5 | 500 | 1375-1400 | 8.0 |
| 316L | 1.02 | | | | | | | 500 | 1375-1400 | 8.0 |
| 321 | 1.02 | 720 | 16.1 | 22.2 | 16.6 | 17.2 | 18.6 | 500 | 1400-1425 | 8.0 |
| 410 | 1000-700 | 570 | 24.9 | 28.7 | 9.9 | 11.4 | 11.6 | 460 | 1480-1530 | 7.8 |
| 420 | | 550 | 24.9 | | 10.3 | 10.8 | 11.7 | 460 | 1450-1510 | 7.8 |
| 430 | 1000-600 | 600 | 26.1 | 26.3 | 10.4 | 11.0 | 11.4 | 460 | 1425-1510 | 7.8 |