استنلس استیل 304L - فولاد زنگ نزن 304L
فولاد ضد زنگ یا استینلس استیل 304 از گروه فولادهای 18-8 کروم–نیکل با کروم بیشتر و درصد کربن کمتر میباشد. این فولاد دارای استحکام، مقاومت به خوردگی بالا و شکل‌پذیری عالی است. کمتر بودن مقادیر کربن باعث کاهش رسوب‌گذاری کاربید کروم در فرآیند جوشکاری و در نتیجه کاهش خوردگی مرزدانه‌ای می‌گردد. گرید 304L از خانواده بسیار کم کربن فولاد 304 با حداکثر 0/03 درصد کربن میباشد که رسوبات کاربیدی در حین جوشکاری را حذف می‌کند. درنتیجه، فولاد زنگ نزن 304L یک فولاد مناسب جوشکاری حتی در شرایط شدید خوردگی میباشد. خواص مکانیکی استیل 304L نسبت به استیل 304 کمتر است.
ترکيب شيميايی استنلس استیل 304L - فولاد زنگ نزن آستنيتی 304L
Iron
Fe
Balance |
Chromium
Cr
18/00-20/00 |
Nickel
Ni
8/00-12/00 |
Manganese
Mn
2/00 |
Silicon
Si
1/00 |
Phosphorus
P
0/045 |
Carbon
C
0/03 |
Sulfur
S
0/03 |
خواص مکانيکی استنلس استیل 304L - فولاد زنگ نزن آستنيتی 304L
| سختی (HB) |
مدول الاستيک (GPa) |
درصد تغيير طول در 50 ميلی‌متر (2 اينچ) |
استحکام تسليم (MPa) |
استحکام کششی (MPa) |
| 142 |
193 |
55 |
269 |
558 |
خواص فیزیکی فولاد زنگ نزن آستنيتی 304L
| چگالی فولاد 304L (g/cm3) |
مقاومت الکتریکی (m.Ωn) |
نقطه ذوب (ºC) |
(J/Kg.K) ظرفیت گرمایی ویژه |
| 7/9 |
720 |
1400-1450 |
500 |
خواص و مقاومت به خوردگی استنلس استیل 304L - فولاد زنگ نزن آستنيتی 304L
فولاد زنگ نزن 304L در محیطهای نفت، گاز، پتروشیمی و شیمیایی مقاومت به خوردگی بسیار خوبی از خود نشان میدهد. علاوه بر این، استنلس استیل 304L در صنایع غذایی، صنایع شیر، صنایع کاغذ و چوب، صنایع پارچه و همچنین محیطهای اتمسفری مقاومت به خوردگی بسیار خوبی دارد.
| تيزاب سلطانی |
هيدروژن سولفيد
(H2S) |
اسيد فرميک
(HCOOH) |
اسيد استيک
(CH3COOH) |
کلر
(-Cl) |
آب دريا
(3/5%NaCl) |
اسيد نيتريک
(HNO3) |
اسيد فسفريک
(H3PO4) |
اسيد هيدروفلوئوريک
(HF) |
اسيد هيدروکلريک
(HCl) |
اسيد سولفوريک
(H2SO4) |
| نامناسب |
خوب |
متوسط |
خوب |
خوب
(تا دمای 60ºC) |
متوسط |
خوب |
نامناسب: قابل قبول در دمای پایین تا غلظت 85% |
نامناسب |
نامناسب |
خوب: در دما و غلظت پایین و در دمای اتاق تا غلظت 80% |
خواص حرارتی و اکسیداسیون استنلس استیل 304L - فولاد زنگ نزن آستنيتی 304L
فولاد زنگ نزن 304L مقاومت به اکسیداسیون خوبی در سرویس غیرپیوسته دمایی تا ºC870 دارد و سرویس پیوسته آن نیز تا دمای ºC925 میباشد. به کارگیری مداوم فولاد زنگ نزن (استینلس استیل) 304 در محدوده دمایی ºC425 الی ºC860 در صورتی که خوردگی آبی و محلولی هم اهمیت دارد، توصیه نمی‌شود. استیل 304L نسبت به رسوب کاربید مقاوم‌تر است و در دمای بالاتر از این محدوده هم میتواند مورد استفاده واقع شود. استینلس استیل 304H استحکام بالاتری در دمای مورد نظر دارد و لذا برای کاربردهای سازه‌ای و تحت فشار در دماهای بین ºC500 تا ºC800 مورد استفاده قرار میگیرد. استینلس استیل H304 در بازه دمایی ºC425 الی ºC860 حساس میشود، این موضوع در صورتی که مسأله مقاومت به دما باشد چندان مشکلی ایجاد نمی‌کند اما مقاومت به خوردگی آبی و محلولی را کاهش میدهد.
| حداکثر دمای کاری فولاد ºC ،304L |
ضريب هدايت حرارتی فولاد W/m.K |
ضریب انبساط حرارتی، m/K/µm |
پیوسته
900 |
ناپیوسته
815 |
16/2 |
17/2 |
استانداردهای استنلس استیل 304L - فولاد زنگ نزن آستنيتی 304L
| نام‌های ديگر |
ASME |
AMS |
UNS |
EN Chemical Designation |
EN Numeric Designation
(DIN) |
AISI |
|
JIS SCS 19
JIS SUS 304 L
B.S. 304 S 12
B.S. 304 S 14
B.S. 304 S 22
B.S. S. 536
|
SA182
SA213
SA240
|
511
5647
|
S30403
|
X2CrNi181113
|
1.4306
1.4307
|
304L
|
ويژگی‌های کليدی استنلس استیل 304L - فولاد زنگ نزن آستنيتی 304L
- مقاومت به خوردگی بیشتر و سختی کمتر از 304 (خواص مکانیکی پایین‌تر از 304)
- قابل استفاده در دماهای بالا و پایین (دارای چقرمگی در دمای بالا و پایین)
- قابلیت شکل‌پذیری و جوشکاری عالی
- تولید‌پذیری و تمییزشوندگی خوب
- نگیر (غیرمغناطیسی)
استنلس استیل 304L برای چه کاری مناسب است ؟ برای چه کاری مناسب نیست ؟
مناسب برای
مقاوم به خوردگی مشابه 304 در برابر طیف وسیعی از محیطهای خورنده
میزان کم کربن ( عموما ماکزیمم 0.03 % ) مقاومت به حساسیت در حوشکاری های سنگین در دمای 450 تا 850 درجه سانتیگراد و برای ضخامت های بالای 5 – 10 میلی متر میدهد
میزان کم کربن منجر به کاهش کارسختی میشود
میزان کم کربن منجر به افزایش چکش خواری در شکل دهی سرد و کشش عمیق میشود
نامناسب برای
استحکام گرم کمترنسبت به 304 - دمای 500 درجه سانتیگراد حداکثر این دما میباشد
مقاومت به خوردگی حفره ای متوسط PRE= 18 مثل 304
مقاومت به خوردگی ضعیف در برابر خوردگی تنشی – دمای بالای 60 درجه سانتی گراد حتی در محیط های کلریدی غلظت پایین ( 316 هم بهتر نیست و باید از 439 ، 444 یا 2205 استفاده کرد )
فرآیندهای ساخت و تولید استنلس استیل 304L
گرید 304L همانند گرید 304، مقاومت به خوردگی بسیار خوبی در اکثر محیط ها دارد و شکل پذیری و جوش پذیری آن خوب است. همچنین این‌که، از خواص تافنس عالی در دماهای بالا و پایین برخوردار است. این گرید از استنلس استیل‌های آستنیتی در صنایع شیمیایی، خمیر کاغذ و بسیاری از صنایع مواد غذایی و لبنی مورد استفاده قرار میگیرد که علت آن مقاومت به خوردگی بسیار خوب و مناسب این فولادها است.
شکل‌دهی استنلس استیل 304L
دسته 304L مشابه 304، توانایی ذاتی خوبی برای عملیات شکل‌دهی گرم فورج شدن دارند، اما تفاوت آنها با فولادهای کربنی و فولادهای آلیاژی باید در نظر گرفته شود. 304L از استحکام گرم بالاتری نسبت به فولادهای آلیاژی، فولادهای کربنی و حتی فولادهای مارتنزیتی برخوردار است. از این رو، برای فورج کردن این دسته از فولادهای زنگ نزن آستنیتی باید فشار فورج و ضربات چکش بیشتری اعمال کرد. در واقع برای فورج سری 300 استنلس استیل‌ها به دو یا سه برای انرژی بیشتر نسبت فولادهای کربنی و آلیاژی نیازمندیم. 304L برای فورج شد تا دمای 1260-930 درجه سانتیگراد گرم شده و سپس در هوا سرد میشود.
فولاد زنگ نزن 304Lبه راحتی کار سخت میشود. برای آرام شدن فرآیند کار سختی و جلوگیری از وقوع پارگی (tearing) و ترک خوردگی استفاده از یک مرحله آنیل متوسط در مراحل شکل‌دهی کار سرد الزامی است. برای تکمیل فرآیند ساخت، لازم است که یک فرآیند آنیل کامل جهت کاهش تنشهای داخلی و بهینه کردن مقاومت به خوردگی انجام شود.
ماشینکاری استنلس استیل 304L
مشابه فولاد زنگ نزن 304 قابلیت ماشینکاری خوبی دارد. برش‌ها باید نازک ولی عمیق باشند تا از وقوع کار سختی در لبه‌ها جلوگیری شود. تجمع حرارت در لبه‌ها منجر به کاهش هدایت حرارتی فولادهای زنگ نزن آستنیتی میشود. این بدین معنی است که، در مقادیر بالا استفاده از خنک کننده‌ها و روان کننده ها الزامی است. نسخه دارای قابلیت ماشینکاری و ارتقاء یافته "Ugima" از گرید 304 به شکل بار موجود است. قابلیت ماشینکاری "Ugima" به طرز قابل توجهی از 304 و 304L بهتر است. این فولادها همچنین در بسیاری از کاربردها نرخ ماشینکاری بالاتر و نرخ ساییدگی ابزار کمتری دارند. ماشینکاری فولاد 304 در راستای دستیابی به تراشه‌های سخت است. برای ماشینکاری استفاده از تراشه شکن پیشنهاد میشود. از آنجایی که آلیاژ سرعت کارسختی بالایی دارد استفاده از تغذیه‌های زیاد پیشنهاد میشود.
عملیات حرارتی استنلس استیل 304L
در حین عملیات حرارتی محلولی (آنیل کردن) گرید 304L تا دماهای 1010-1120 درجه سانتی گراد گرم شده و سپس سریعا سرد میشود. این گرید از فولادهای زنگ نزن قابلیت سخت شدن به وسیله عملیات حرارتی را ندارند از این رو، تنها عملیات حرارتی که روی آنها انجام میشود آنیل کردن است. اگر این دسته از فولادها پس از فورج کردن، به آرامی از دماهای 1500 تا 480 سرد شوند رسوبدهی کاربید کروم در مرز دانه اتفاق می‌افتد. درنتیجه‌ی این پدیده مقاومت به خوردگی به طرز قابل توجهی کاهش می‌یابد. بنابراین در صورت آنیل در دماهای حدود 1065 درجه سانتیگراد انجام کوئنچ کردن در آب بلافاصله پس از فورج بسیار ضروری است.
جوش‌پذیری استنلس استیل 304L
گرید 304L مشابه گرید 304،با تمام روشهای استاندارد جوشکاری ذوبی، چه با الکترود (filler metal) چه بدون آن، قابلیت جوشکاری فوقالعادهای دارد. در دستورالعمل جوشکاری AS1554.6 مربوط به گرید 304 و 304L با 308L جوشکاری با سیم جوش یا الکترود انجام می‌شوند. در قسمتهای جوش داده شده سنگین گرید 304 برای دستیابی به حداکثر مقاومت به خوردگی لازم است که عملیات حرارتی آنیل پس از جوشکاری( Post-weld annealing ) انجام شود. انجام این عملیات برای 304L ضروری نیست. در صورتی که انجام عملیات حرارتی عملیات حرارتی آنیل پس از جوشکاری برای جوشکاری نواحی سنگین امکانپذیر نباشد گرید 321 جایگزین 304 خواهد شد. این آلیاژ را میتواند بدون کاهش زیاد مقاومت به خوردگی در اثر رسوبدهی کاربید جوش داده شود و برای برخی از کاربردها می‌توان از فولاد جوش داده شده استفاده کرد. اما در صورت استفاده از این گرید در شرایط و محیطهای خورنده، ساختار جوش داده شده باید مجددا آنیل شود.