انواع ورق استیل ۳۰۴ و کاربردهای آن‌ها

استیل 304 در دسته استیل‌های آستنیتی و غیرمغناطیسی قرار دارد که حاوی حدود 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است. به همین دلیل، به آن استیل 18-8 نیز گفته می‌شود. این نوع استیل به دلیل خاصیت ضدخوردگی و همچنین فرم‌پذیری خوبی که دارد، به طور وسیع در صنایع مختلف از وسایل آشپزخانه گرفته تا سفینه‌های فضایی کاربرد دارد. در این مقاله، ضمن معرفی کامل استیل 304 به بررسی ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی آن خواهیم پرداخت. با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید.

معرفی استنلس استیل یا فولاد ضدزنگ

استنلس استیل یا فولاد ضدزنگ یا زنگ‌نزن که در فارسی به آن استیل هم گفته می‌شو،  در واقع آلیاژی بر پایه آهن به همراه عناصر دیگر است. استنلس استیل، حداقل حاوی 10.5 درصد عنصر کروم است. هنگامی که آهن و کروم در مجاروت اکسیژن قرار می‌گیرند، کروم اکسید می‌شود و از آهن در برابر خوردگی و زنگ‌زدن محافظت می‌کند. حال اگر عناصر دیگری مانند نیکل و یا منگنز نیز به این آلیاژ اضافه شود، خواص متفاوتی از خود بروز می‌دهد.

امروزه بر اساس میزان و نوع عناصری که در ساختار این آلیاژ به کار گرفته شده، صدها نوع استنلس استیل تولید می‌شود. برخی از این آلیاژها به دلیل ویژگی‌هایی که دارند، برای مصارف عمومی پرکاربردتر از سایر آلیاژها هستند. از جمله این استنلس استیل‌ها می‌توان به گرید 304 اشاره کرد که جز استیل‌های آستنیتی و غیرمغناطیسی به شمار می‌رود و دارای طیف وسیعی از کاربردها از ساخت وسایل آشپزخانه گرفته تا حتی سفینه‌های فضایی است.

در ادامه به طور خاص به بررسی استیل 304 اشاره خواهیم کرد. با ما همراه باشید.

استیل 304 چیست؟

فولاد ضدزنگ 304 (Stainless Steel) متداول‌ترین نوع استنلس استیل است. این نوع از استیل هر دو عناصر کروم (بین 18 تا 20 درصد) و نیکل (بین 8 تا 10.5 درصد) را داراست. استیل 304 از نوع آستنیتی است. هدایت گرمایی و الکتریکی کمتری نسبت به فولاد کربنی دارد. خاصیت مغناطیسی دارد، اما خاصیت مغناطیسی آن از فولاد کمتر است. مقاومت نسبت به خوردگی در این نوع استیل، از فولاد معمولی بالاتر است و به دلیل راحتی در شکل‌پذیری، کاربردهای بسیاری زیاد در صنعت دارد.  

ترکیب این استیل توسط ویلیام هربرت هاتفیلد در فرث-ویکرز (Firth-Vickers) در سال 1924 توسعه داده شد و به دلیل وجود 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل در ساختار آن، تحت نام تجاری “Staybrite 18/8” عرضه شد. استیل 304، توسط جامعه بین‌المللی مهندسان اتومبیل (SAE International) به عنوان دسته‌ای از گریدهای استیل SAE رده‌بندی شده است.

در خارج از آمریکا، این نوع استیل بر اساس استاندارد ISO 3506 برای اتصالات، بیشتر تحت نام استنلس استیل A2 شناخته می‌شود. در صنعت ساخت وسایل تجاری آشپزخانه، این نوع استیل به عنوان استنلس استیل 18/8 شناخته می‌شود. در سیستم نام‌گذاری یکپارچه (UNS)، تحت عنوان UNS S30400 نامگذاری شده است. گرید معادل ژاپنی این نوع استیل، SU S304 است.

انواع استیل 304 کدام است؟

گاهی پس از نام استیل 304 از برخی حروف مانند L یا H نیز استفاده می‌شود. این حروف بیان‌کننده میزان برخی ترکیبات در ساختمان استیل 304 هستند. به عنوان نمونه حرف L نشان‌دهنده کم کربن (Low carbon) بودن این نوع استیل در مقایسه با استیل 304 است. حرف H نیز نشان‌‎دهنده پرکربن بودن (High carbon) بودن استیل است. میزان متفاوت کربن و سایز عناصر در ساختار استیل 304، باعث برخی ویژگی‌های متفاوت در آن می‌شود. در تصویر زیر می‌توانید پسوند‌هایی که پس از نام استیل 304، به کاربرده می‌شود و دلیل کاربرد آن را مشاهده کنید:

تفاوت استیل 304 و 304L

با اینکه دو استیل 304 و 304L بسیار شبیه به یکدیگر هستند، اما در عملکردهای مکانیکی تفاوت‌هایی با هم دارند. به عنوان مثال، قدرت کشش نهایی 304L در مقایسه با 304 کمتر است. از نظر استحکام تسلیم نیز این دو آلیاژ با هم متفاوت هستند و 304  استحکام تسلیم بالاتری دارد. این بدین معناست که اگر دو سبد سیمی با طراحی‌های کاملا یکسان، یکی با استیل 304 و دیگری 304L ساخته شود، سبد با سیم 304L ضعیف‌تر از سبد دیگر خواهد بود.

مقدار کربن متفاوت در ساختار این دو نوع استیل باعث می‌شود که در مقابل خوردگی، مقاومت‌های متفاوتی داشته باشند. یکی از پدیده‌هایی که موقع جوشکاری استنلس استیل مشاهده می‌شود، تحت عنوان "رسوب کاربید کروم" شناخته می‌شود. زمانی که دما بین 425 تا 815 درجه سانتی‌گراد قرار دارد، کروم با کربن ترکیب شده و در منطقه جوش به صورت کاربید کروم رسوب می‌کند. این پدیده باعث کاهش مقاومت به خوردگی در محل جوش می‌شود. اما استیل 304L به دلیل اینکه حاوی کربن کمتری است، ریسک رسوب کاربید کروم را کاهش می‌دهد.

ترکیبات شیمیایی استیل 304

در ترکیبات استنلس استیل، آهن فلز پایه است و پس از آن عنصر کروم، بیشترین درصد را تشکیل می‌دهد. نیکل نیز از جمله عناصری است که در ساختار استیل 304 پس از کروم، با درصد بالایی یافت می‌شود. وجود کروم باعث ضدزنگ شدن استیل می‌شود و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد، اما نیکل با اضافه شدن به استیل باعث افزایش سختی آن می‌شود. همچنین چکش‌خواری استیل را بهبود می‌بخشد. از نیکل به طور عمده برای افزایش سختی در دمای پایین استفاده می‌شود. نیکل، همچنین مقاومت در برابر خوردگی و اکسیدشدن را نیز بهبود می‌بخشد.

در جدول زیر می‌توانید عناصر موجود در ترکیب شیمیایی گریدهای متداول استیل 304 را مشاهده کنید:

ویژگی های مکانیکی استیل 304

از مهمترین ویژگی فلزات در بررسی خصوصیات مکانیکی آن‌ها، مقاومت کششی و استحکام تسلیم است. همانطور که در جدول زیر مشاهده می‌کنید، استیل 304L، مقاومت کششی کمتری نسبت به سایر گریدها دارد و همینطور استحکام تسیلم آن نیز پایین‌تر است. در سایر ویژگی‌ها، هر سه گرید با یکدیگر تفاوت محسوسی ندارد. در جدول زیر خصوصیات هر گرید آورده شده است:

ویژگی های فیزیکی استیل 304

هر یک از گریدهای استیل 304، دارای ویژگی‌های فیزیکی متفاوتی هستند. از نظر برخی از ویژگی‌های فیزیکی مانند هدایت گرمایی، چگالی و غیره، انواع استیل 304 یکسان هستند. در جدول زیر به ویژگی‌های فیزیکی گریدهای مختلف استیل 304 خواهیم پرداخت:

گریدهای معادل استیل 304

در استانداردهای مختلف مانند ژاپنی یا انگلیسی و غیره، معادل‌های مختلفی برای استیل 304 وجود دارد که می‌توانید در جدول زیر با آن‌ها آشنا شوید:

گریدهای جایگزین استیل 304

استیل 304 را در مواردی می‌توان با سایر گریدهای استیل مانند 316 جایگزین کرد. به عنوان مثال، در مواردی که یون‌های کلراید بیشتری در محیط وجود دارد و می‌خواهیم نسبت به خوردگی مقاومت بیشتری وجود داشته باشد، می‌توان استیل 304 را با استیل 316 جایگزین کرد.

در جدول زیر به برخی از گریدها که می‌تواند جایگزین استیل 304 شود، به همراه دلیل این جایگزینی اشاره خواهیم کرد:

کاربرد استیل 304

استیل 304 در محدوده وسیعی از صنایع مختلف کاربرد دارد. این نوع استیل به طور عمده در ساخت وسایل صنعتی و خانگی مانند تجهیزات ساخت غذا، قطعات ماشین، پیچ، ظروف آشپزخانه و برخی از لوله‌های اتومبیل مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پیش تر در سفینه اسپیس ایکس (SpaceX) از استنلس استیل 301 استفاده می‌شد، اما در سال 2020 از استیل 304L برای ساخت SN7 و استارشیب SN8 استفاده شد.

از دیگر کاربردهای استیل 304 می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سینک‌های ظرفشویی، کالاهای مصرفی با دوام
• محفظه مواد شیمیایی، تانک‌های جابجایی مواد
• تجهیزات پروسس غذا به خصوص در صنعت لبنیات
• ساخت اتصالات و فلنج
• برای کاربردهای معماری مانند ساخت در و پنجره و سقف
• اجزای اتومبیل و هواپیما
• مبدل‌های حرارتی

نقات قوت و ضعف استیل 304

استیل 304 مانند هر محصول دیگری از نقاط قوت و ضعف برخوردار است. در زیر به برخی از این موارد اشاره خواهیم کرد:

نقاط قوت استیل 304

• استیل 304، از ویژگی شکل‌پذیری بسیار خوبی برخوردار است و بدون نیاز به فرآیند نرم‌سازی با حرارت، می‌تواند مورد کشش واقع شود.
• استیل 304، از ویژگی‌های همچون ماندگاری و طول عمر بالا برخوردار است.
• در بیشتر موارد نیازی به آنیلینگ پس از جوشکاری برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی وجود ندارد. گرید 304L می‌تواند در مواردی که ته‌نشینی کاربید باید پایین نگه داشته شود، مورد استفاده قرار بگیرد.
• استیل 304 در برابر بیشتر اسیدهای اکسیدکننده مقاوم است و به راحتی تمیز و استرلیزه می‌شود.

نقاط ضعف استیل 304

• ماشینکاری استیل 304 در مقایسه با فولادهای کربنی، ضعیف‌تر است.
• استیل 304 مستعد ترک ناشی از خوردگی است.
• استیل 304 در محیط‌های کلراید و نمکی، مقاومت به خوردگی کمتری دارد. یون‌های کلراید باعث ایجاد خوردگی حفره‌ای در این نوع استیل می‌شود.

بررسی 2 ویژگی مهم و مثبت استیل 304

استیل 304 از ویژگی‌های مثبت زیادی برخوردار است. در زیر به 2 مورد از مهمترین ویژگی‌های آن خواهیم پرداخت.

مقاوم در برابر خوردگی در استیل 304

استنلس استیل 304، مقاومت خوبی نسبت به خوردگی در محدوده وسیعی از محیط‌های اتمسفری و خورنده دارد. در محیط‌های کلرایدی گرم در معرض خوردگی حفره‌ای و شکافی و همچنین در دمای بالاتر از 60 درجه سانتی‌گراد، مستعد ترک ناشی از خوردگی است. در دمای محیط در آب حاوی کلراید به میزان 400 میلی گرم بر لیتر نسبت به خوردگی حفره‌ای مقاوم است. این مقاومت در دمای 60 درجه به میزان 150 میلی‌گرم در لیتر کاهش می‌یابد. استیل 304 در دمای اتاق نسبت به یون‌های تیوسولفات (thiosulfate) که با اکسید شدن پیریت (pyrite) آزاد می‌شود، بسیار حساس است و می‌تواند دچار خوردگی‌های حفره‌ای جدی شود. برای مواردی که استیل 304 در محیط‌هایی با احتمال خوردگی بالا قرار دارد، از استیل 316 به عنوان جایگزین استفاده می‌شود.

جوشکاری استیل 304

استنلس استیل گرما را به خوبی در خود نگه می دارد همین مساله جوشکاری را به خصوص برای افراد تازه کار دشوار می سازد. دراثر گرمای زیاد جوش، استنلس استیل می تواند دچار تابیدگی شود و حتی در فرایند سرد کردن نیز دچار اعوجاج شود.

اما برخی از انواع استنلس استیل ها برای جوشکاری نسبت به سایر گریدها ارجحیت دارند. این گریدها شامل 304، 316، 398 و 347 هستند که همه جز گریدهای استیل آستنیتی می باشند.

استیل 304 نیز با دارا بودن حدود 18 درصد کروم و حدود 10 درصد نیکل جز استیل های جوش پذیر است. این استیل به راحتی به کمک هر کدام از فرآیندهای جوش قوسی مانند TIG، MIG، MMA و SA می تواند جوشکاری شود.

راهنمای خرید ورق استیل 304

استیل‌های رده 300 و از جمله استیل 304 جز استیل‌های نگیر (غیر مغناطیسی) هستند. استیل 304 به طور عمده در دو گرید ساده و زنگ نزن تولید و عرضه می‌شود. از مهمترین ویژگی این نوع استیل مقاومت خوب به خوردگی و زنگ زدگی ست به همین دلیل به طور وسیع در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. پیش از خرید ورق استیل می بایست از ویژگی ها و گرید آن اطمینان حاصل کرد. همچنین ضخامت و ابعاد ورق از دیگر مواردی ست که باید مورد توجه قرار گیرد. مجموعه مدیران آهن می تواند اطلاعات لازم در خصوص خرید ورق استیل 304 را اختیار شما قرار دهد.

خرید ورق استیل 304 از مدیران آهن

کلام آخر

عمده ورق استیلی که در کشور مصرف می شود از خارج وارد می شود. اکثر محصولات استیل در بازار ایران نیز وارداتی هستند. کشورهایی مانند چین، تایوان و کره تامین کننده محصولات استیلی کشورمان هستند. به دلیل وارداتی بودن اکثر ورق های استیل نوسانات ارز تاثیر زیادی در قیمت آن ها در بازار دارد. برند و آلیاژهای ورق نیز در قیمت آن تاثیرگذار است. برای آگاهی از قیمت ورق استیل 304 می توانید با شماره تلفن 03134155 تماس حاصل فرمایید.