تفاوت بین فولاد ضد زنگ 316 و 316L

مقدمه

فولاد ضد زنگ چیست؟ فولاد آلیاژی که حاوی بیش از ۱۲٪ کروم یا بیش از ۸٪ نیکل است، معمولاً به عنوان فولاد ضد زنگ شناخته می‌شود.

این نوع فولاد مقاومت خوردگی خاصی در جو یا محیط‌های خورنده دارد و در دماهای بالاتر (>450℃) استحکام بالاتری دارد. فولادی که محتوای کروم آن 16 تا 18 درصد باشد، فولاد مقاوم در برابر اسید یا فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر اسید نامیده می‌شود و معمولاً فولاد ضد زنگ نامیده می‌شود. هنگامی که محتوای کروم در فولاد بیش از 12 درصد باشد، به دلیل واکنش الکتروشیمیایی در تماس با محیط‌های اکسیدکننده، یک لایه از فیلم غیرفعال غنی از کروم به سرعت روی سطح تشکیل می‌شود تا از خوردگی داخلی فلز محافظت کند. اما در محیط‌های خورنده غیر اکسیدکننده، تشکیل یک فیلم غیرفعال جامد هنوز دشوار است. برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی فولاد، معمولاً نسبت کروم افزایش می‌یابد یا عناصر آلیاژی که می‌توانند غیرفعال‌سازی را افزایش دهند، مانند Ni، Mo، Mn، Cu، Nb، Ti، W، Co و غیره اضافه می‌شوند.

این عناصر نه تنها مقاومت در برابر خوردگی فولاد را بهبود می‌بخشند، بلکه ساختار داخلی و خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد را نیز تغییر می‌دهند. مقادیر مختلف این عناصر آلیاژی در فولاد، تأثیرات متفاوتی بر خواص فولاد ضد زنگ دارند.

برخی مغناطیسی هستند، برخی غیر مغناطیسی، برخی قابل عملیات حرارتی هستند و برخی دیگر قابل عملیات حرارتی نیستند. با توجه به ویژگی‌های فوق فولاد ضد زنگ، این فولاد به طور فزاینده‌ای در صنایع هوایی، هوافضا، شیمیایی، نفت، ساخت و ساز، مواد غذایی و سایر بخش‌های صنعتی و زندگی روزمره مورد استفاده قرار می‌گیرد. عناصر آلیاژی موجود در آن تأثیر زیادی بر قابلیت ماشینکاری دارند و برش برخی از آنها حتی دشوار است.

برای کمک به خوانندگان در درک بهتر و انتخاب ماده‌ای که برایشان مناسب است، این مقاله به تفصیل به تفاوت‌های بین فولاد ضد زنگ 316 و 316L می‌پردازد. 316 یک فولاد ضد زنگ کم کربن با گرید داخلی 0Cr17Ni12Mo2 است، در حالی که 316L یک فولاد ضد زنگ فوق العاده کم کربن با گرید داخلی 00Cr17Ni14Mo2 است. بدیهی است که اگرچه 316L در برابر خوردگی مقاوم‌تر است، 316 از کیفیت مکانیکی بالاتری برخوردار است.

تفاوت‌های بین فولاد ضد زنگ 316 و 316L به شرح زیر است:

فولادهای ضد زنگ ۳۱۶ و ۳۱۶L آن‌هایی هستند که حاوی مولیبدن هستند. فولاد ضد زنگ ۳۱۶L کمی بیشتر از فولاد ضد زنگ ۳۱۶ مولیبدن دارد. در مقایسه با فولادهای ضد زنگ ۳۱۰ و ۳۰۴، این فولاد به دلیل مولیبدن موجود در آن، عملکرد کلی بهتری دارد. هنگامی که میزان اسید سولفوریک در دماهای بالا بین ۱۵٪ تا ۸۵٪ باشد، فولاد ضد زنگ ۳۱۶ می‌تواند برای اهداف مختلفی استفاده شود. مناطق دریایی اغلب از فولاد ضد زنگ ۳۱۶ به دلیل مقاومت بالای آن در برابر خوردگی کلر استفاده می‌کنند.

هنگامی که بالاترین مقاومت در برابر خوردگی و عملیات حرارتی پس از جوشکاری مورد نیاز باشد، می‌توان از فولاد ضد زنگ 316L که حداکثر 0.03 درصد کربن دارد، استفاده کرد.

ترکیب شیمیایی (کسر جرمی، درصد) 316 در مقابل 316L

مقاومت در برابر خوردگی:

در فرآیند تولید خمیر و کاغذ، مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد و از فولاد ضد زنگ 304 بهتر عمل می‌کند. علاوه بر این، خوردگی ناشی از محیط‌های خورنده صنعتی و محیط‌های دریایی نمی‌تواند فولاد ضد زنگ 316 را فرسایش دهد.

مقاومت در برابر حرارت:

فولاد ضد زنگ 316 در صورت استفاده مداوم در دمای زیر 1700 درجه و به صورت متناوب در دمای زیر 1600 درجه، به خوبی در برابر اکسیداسیون مقاومت می‌کند. فولاد ضد زنگ 316 در صورت استفاده مداوم در خارج از محدوده دمایی 800 تا 1575 درجه، مقاومت حرارتی خوبی دارد، اگرچه ترجیح داده می‌شود که در طول روز در این محدوده استفاده نشود. محدوده دمایی بالا برای فولاد ضد زنگ 316L مناسب است که در مقایسه با فولاد ضد زنگ 316 در برابر رسوب کاربید مقاوم‌تر است.

عملیات حرارتی:

بین ۱۸۵۰ تا ۲۰۵۰ درجه سانتیگراد آنیل کنید، سپس قبل از خنک شدن سریع، به سرعت آنیل کنید. حرارت بیش از حد، فولاد ضد زنگ ۳۱۶ را سخت نمی‌کند.

جوشکاری:

فولاد ضد زنگ 316 در جوشکاری عملکرد خوبی دارد. از تمام تکنیک‌های جوشکاری رایج می‌توان برای جوشکاری آن استفاده کرد. بسته به کاربرد، می‌توان از الکترودهای فولاد ضد زنگ یا میله‌های پرکننده ساخته شده از 316Cb، 316L یا 309Cb برای جوشکاری استفاده کرد. پس از جوشکاری، مقطع فولاد ضد زنگ 316 باید آنیل شود تا به بالاترین سطح مقاومت در برابر خوردگی برسد. هنگام استفاده از فولاد ضد زنگ 316L، آنیل پس از جوشکاری ضروری نیست.

کاربردهای معمول:

فولاد ضد زنگ 316 و 316L در مقابل 304

فولاد ضد زنگ رایجی که برای ساخت تجهیزات و قطعاتی که نیاز به کیفیت کلی خوب (مانند مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری) دارند، استفاده می‌شود، فولاد 304 است.

از نظر مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی، فولاد ضد زنگ 304 و 316 به ندرت با یکدیگر تفاوت دارند، اگرچه برخی تغییرات خاص در محیط‌های مختلف وجود دارد.

تحت برخی شرایط، فولاد ضد زنگ 304، اولین فولاد ضد زنگ تولید شده، مستعد خوردگی حفره‌ای است. افزودن 2 تا 3 درصد مولیبدن بیشتر ممکن است این حساسیت را کاهش دهد و منجر به فولاد 316 شود. این مولیبدن اضافی همچنین می‌تواند خوردگی ناشی از برخی اسیدهای آلی داغ را کاهش دهد.

در صنعت مواد غذایی و آشامیدنی، فولاد ضد زنگ 316 عملاً یک ماده استاندارد است. فولاد ضد زنگ 316 به دلیل کمبود جهانی مولیبدن و افزایش محتوای نیکل فولاد ضد زنگ 316، گران‌تر از فولاد ضد زنگ 304 است.

به دلیل عدم وجود اکسیژن و عدم توانایی در تولید لایه محافظ اکسید کروم، خوردگی حفره‌ای عمدتاً در اثر خوردگی رسوبی روی سطح فولاد ضد زنگ ایجاد می‌شود.

خوردگی حفره‌ای به ندرت اتفاق می‌افتد، به خصوص در شیرهای کوچک، زیرا احتمال رسوب‌گذاری روی صفحه شیر کم است.

فولاد ضد زنگ 304 و 316 تقریباً مقاومت خوردگی یکسانی در محیط‌های آبی مختلف (آب آشامیدنی، آب مقطر، آب رودخانه، آب دیگ بخار، آب دریا و غیره) دارند؛ با این حال، اگر محیط حاوی مقادیر بسیار بالایی از یون‌های کلرید باشد، فولاد ضد زنگ 316 مناسب‌تر است.

اگرچه مقاومت خوردگی فولاد ضد زنگ 304 و 316 اغلب تفاوت قابل توجهی ندارد، اما گاهی اوقات ممکن است تفاوت قابل توجهی وجود داشته باشد که نیاز به بررسی بیشتر دارد. از آنجایی که آنها جنس خط لوله و ظرف را بر اساس واسطه انتخاب می‌کنند، کاربران شیرآلات معمولاً باید درک روشنی از این موضوع داشته باشند. ما به کاربران در مورد هیچ ماده‌ای توصیه‌ای نمی‌کنیم.

ترکیب شیمیایی (304،304L، 316،316L)

خواص مکانیکی (304،304L، 316،316L)

آشنایی با سایر فولادهای ضد زنگ

فولاد ضد زنگ 304 یک فولاد ضد زنگ عمومی است که به طور گسترده برای ساخت تجهیزات و قطعاتی که نیاز به خواص جامع خوب (مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری) دارند، استفاده می‌شود.

فولاد ضد زنگ 301 هنگام تغییر شکل، سخت کاری آشکاری از خود نشان می‌دهد و در موارد مختلفی که نیاز به استحکام بالاتر است، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد ضد زنگ 302 اساساً نوعی از فولاد ضد زنگ 304 با محتوای کربن بالاتر است که می‌توان آن را از طریق نورد سرد به استحکام بالاتری رساند.

302B یک فولاد ضد زنگ با محتوای سیلیکون بالاتر است که مقاومت بیشتری در برابر اکسیداسیون در دمای بالا دارد.

فولادهای زنگ نزن 303 و 303Se به ترتیب فولادهای زنگ نزن برش آزاد حاوی گوگرد و سلنیوم هستند که در جاهایی که عمدتاً برش آزاد و سطح نهایی بالا مورد نیاز است، استفاده می‌شوند. فولاد زنگ نزن 303Se همچنین برای ساخت قطعاتی که نیاز به عملیات حرارتی دارند، استفاده می‌شود زیرا در چنین شرایطی قابلیت کار گرم خوبی دارد.

304L نوعی از فولاد ضد زنگ 304 با محتوای کربن کمتر است که در مکان‌هایی که نیاز به جوشکاری است استفاده می‌شود. محتوای کربن کمتر، رسوب کاربیدها را در منطقه تحت تأثیر حرارت نزدیک جوش به حداقل می‌رساند، که ممکن است باعث خوردگی بین دانه‌ای (فرسایش جوش) فولاد ضد زنگ در محیط‌های خاص شود.

فولادهای ضد زنگ 305 و 384 حاوی مقدار زیادی نیکل و نرخ کارسختی پایین هستند و برای موارد مختلفی که نیاز به شکل‌پذیری سرد بالایی دارند، مناسب هستند.

از فولاد ضد زنگ 308 برای ساخت میله های جوشکاری استفاده می شود.

فولادهای زنگ نزن 309، 310، 314 و 330 دارای محتوای نیکل و کروم نسبتاً بالایی هستند تا مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت خزش فولاد را در دماهای بالا بهبود بخشند. 30S5 و 310S انواع فولادهای زنگ نزن 309 و 310 هستند که تنها تفاوت آنها در این است که محتوای کربن آنها کمتر است تا کاربیدهای رسوب شده در نزدیکی جوش به حداقل برسد. فولاد زنگ نزن 330 مقاومت بسیار بالایی در برابر کربوریزاسیون و شوک حرارتی دارد.

فولاد ضد زنگ ۳۱۶ و ۳۱۷ حاوی آلومینیوم هستند، بنابراین مقاومت آنها در برابر خوردگی حفره‌ای در محیط‌های دریایی و شیمیایی صنعتی بسیار بهتر از فولاد ضد زنگ ۳۰۴ است. در میان آنها، فولاد ضد زنگ ۳۱۶ دارای انواع مختلفی از جمله فولاد ضد زنگ کم کربن ۳۱۶L و فولاد ضد زنگ با استحکام بالا حاوی نیتروژن است.

فولاد ضد زنگ 316N و فولاد ضد زنگ برش آزاد 316F با محتوای گوگرد بالا.

فولادهای زنگ نزن ۳۲۱، ۳۴۷ و ۳۴۸ به ترتیب با تیتانیوم، نیوبیوم و تانتالوم پایدار شده‌اند و برای جوشکاری قطعات مورد استفاده در دماهای بالا مناسب هستند. فولاد زنگ نزن ۳۴۸ یک فولاد زنگ نزن مناسب برای صنعت انرژی هسته‌ای است و محدودیت‌های خاصی در مورد میزان تانتالوم و کبالت دارد.

هنگام انتخاب، باید عواملی مانند الزامات خاص برنامه، شرایط محیطی و بودجه هزینه را در نظر بگیرید.