معرفی فولاد ضد زنگ 316

فولاد 316، که با عناوین دیگر همچون فولاد ضد زنگ 316 یا SS316 و 1.4401 نیز شناخته می‌شود، یک آلیاژ فولاد زنگ نزن آستنیتی است که به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فولاد بخشی از فولادهای ضد زنگ سری 300 است که به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، دوام بالا و تطبیق پذیری (versatility) شناخته می‌شوند. این فولاد شاید مهم‌ترین فولاد ضدزنگ پس از فولاد 304 باشند. در پایان این متن به مقایسه فولاد 304 و 316 نیز خواهیم پرداخت. فولاد 316 در شکل کم کربن (316L) یا با درصد کربن بیشتر (316H) نیز تولید می‌شود. اما به طور کلی فولاد 316 حاوی مقادیر قابل توجهی کروم، نیکل و مولیبدن است که به عملکرد فوق العاده آن در کاربردهای مختلف کمک می‌کند. در ادامه به ترکیب شیمیایی این فولاد بیشتر می‌پردازیم.

جدول 1 ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ 316

ترکیب فولاد 316 معمولاً شامل تقریباً 16 تا 18 درصد کروم، 10 تا 13 درصد نیکل و 2 تا 3 درصد مولیبدن است. این عناصر آلیاژی ویژگی ضد خوردگی فولاد را افزایش می‌دهد. به تعبیر دیگر این فولاد مقاومت در برابر خوردگی عالی در محیط‌های خورنده از جمله محیط‌های دریایی، محلول‌های اسیدی و قلیایی و محیط‌های حاوی کلرید از خود نشان می‌دهد. برخی از ویژگی‌های فیزیکی این فولاد در دمای محیط به قرار زیر است:

جدول 2 ویژگی‌های فیزیکی فولاد ضد زنگ 316

عملیات حرارتی فولاد ضدزنگ 316

فرایندهای عملیات حرارتی معمولی برای فولاد 316 شامل آنیلینگ، عملیات حرارتی انحلالی (solution treatment) و کوئنچینگ می‌باشد:

آنیلینگ: آنیلینگ برای کاهش تنش‌ها و بازیابی شکل پذیری و چقرمگی مواد انجام می‌شود. فولاد تا محدوده دمایی 1010 تا 1120 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود و برای مدت زمان کافی، معمولاً چند ساعت، در آن دما نگهداری شده و سپس خنک سازی آهسته در یک کوره یا هوا انجام می‌شود تا امکان تشکیل یک ریزساختار نرم و انعطاف پذیر فراهم آید.

عملیات حرارتی انحلالی (آستنیته کردن): این فرایند شامل حرارت دادن فولاد تا محدوده دمایی 1010 تا 1150 درجه سانتی‌گراد بسته به شرایط خاص و شرایط مواد است. این محدوده دما تشکیل یک ریزساختار آستنیتی تک فاز را در سراسر ماده تضمین می‌کند. فولاد برای مدت زمان مشخصی در این دما نگه داشته می‌شود تا امکان انحلال عناصر آلیاژی و همگن شدن ریزساختار فراهم شود.

کوئنچ: پس از عملیات حرارتی انحلالی، فولاد به سرعت خنک یا خاموش می‌شود تا به دمای اتاق برسد تا ساختار آستنیتی تثبیت شده و از تشکیل فازهای نامطلوب مانند فاز سیگما جلوگیری شود. کوئنچ را می‌توان با استفاده از محیط‌های مختلف مانند آب، روغن یا هوا، بسته به خواص مکانیکی مورد نظر و ضخامت مواد انجام داد.

علاوه بر این فرایندهای عملیات حرارتی اولیه، فرایندهای ثانویه مانند تمپر کردن ممکن است برای پالایش بیشتر خواص فولاد 316 اعمال شود. تمپر شامل گرم کردن مجدد فولاد خاموش شده تا دمای خاص زیر محدوده بحرانی و نگه داشتن آن برای مدت زمان مشخص است. این فرایند به کاهش تنش‌های داخلی، افزایش چقرمگی و رسیدن به تعادل مطلوب سختی و شکل پذیری کمک می‌کند.

ویژگی فولاد ضد زنگ 316

مقاومت در برابر خوردگی: یکی از ویژگی‌های کلیدی و استثنایی فولاد 316 مقاومت در برابر خوردگی است. محتوای بالای کروم یک لایه اکسید نازک و غیرفعال را بر روی سطح فولاد تشکیل می‌دهد که از خوردگی و اکسیداسیون محافظت می‌کند. افزودن مولیبدن مقاومت آن را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد. بدین ترتیب فولاد 316 به طور گسترده در کاربردهای دریایی، فرآوری شیمیایی، صنایع غذایی و آشامیدنی و تجهیزات دارویی استفاده می‌شود، جایی که مقاومت در برابر خوردگی بسیار مهم است.

مقاومت و خواص مکانیکی: فولاد 316 استحکام خوب و خواص مکانیکی عالی را هم در دمای محیط و هم در دمای بالا ارائه می‌دهد. همچنین استحکام کششی و تسلیم بالاتری در مقایسه با فولاد 304 از خود نشان می‌دهد. عناصر آلیاژی مانند نیکل و مولیبدن استحکام و چقرمگی آن را بهبود می‌بخشند و آن را برای کاربردهای ساختاری، مخازن تحت فشار و اجزای پرتنش مناسب می‌سازند.

مقاومت در برابر حرارت: فولاد 316 در برابر حرارت نیز مقاومت دارد. این خصیصه به آن اجازه می‌دهد تا خواص مکانیکی خود را مانند استحکام یا مقاومت در برابر خوردگی حتی در دمای سرویس مداوم تا 870 درجه سانتی‌گراد حفظ کند. این ویژگی آن را برای کاربردهایی که شامل محیط‌های با دمای بالا، مانند مبدل‌های حرارتی و سیستم‌های اگزوز می‌شود، مناسب می‌کند.

قابلیت جوشکاری: فولاد 316 جوش پذیری بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد و می‌تواند به راحتی با استفاده از تکنیک‌های مختلف، از جمله جوشکاری TIG (گاز بی اثر تنگستن)، جوشکاری MIG (گاز خنثی فلزی) و جوشکاری مقاومتی جوش داده شود. با این حال، مهم است که اقدامات احتیاطی برای جلوگیری از ایجاد حساسیت در طول جوشکاری انجام شود.

کاربرد فولاد 316

فولاد 316 همچون همتای خود فولاد 304 در طیف گسترده‌ای از کاربردها در صنایع مختلف استفاده می‌شود. مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و مقاومت در برابر حرارت آن را مناسب برای موارد زیادی می‌کند در زیر به برخی از آن‌ها اشاره خواهیم کرد:

کاربردهای دریایی و ساحلی: فولاد 316 به طور گسترده‌ای در محیط‌های دریایی، مانند اتصالات قایق، سازه‌های دریایی و عناصر معماری ساحلی استفاده می‌شود. چرا که این فولاد مقاومت عالی در برابر خوردگی توسط آب شور از خود نشان می‌دهد.

صنایع شیمیایی: در صنایع شیمیایی برای تجهیزاتی مانند راکتورها، مخازن ذخیره سازی، سیستم‌های لوله کشی، شیرها و… از فولاد 316 استفاده می‌شود.

صنایع غذایی و آشامیدنی: فولاد 316 به دلیل خواص بهداشتی، مقاومت در برابر اسیدهای غذایی و مواد ضدعفونی کننده و سهولت در تمیز کردن، معمولاً در تجهیزات فراوری مواد غذایی و تولید نوشیدنی نیز استفاده می‌شود.

کاربردهای دارویی و پزشکی: فولاد 316 در صنایع دارویی و پزشکی برای ساخت تجهیزاتی مانند ابزار جراحی، ایمپلنت‌ها، بیوراکتورها و ظروف دارویی استفاده می‌شود.

مبدل‌های حرارتی و مخازن تحت فشار: مقاومت حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی، فولاد 316 را برای مبدل‌های حرارتی، بویلرها و مخازن تحت فشار در صنایع مختلف از جمله پتروشیمی، نفت و گاز و تولید برق مناسب می‌کند.

صنعت خودرو: فولاد 316 در قطعات خودرو، مانند سیستم‌های اگزوز که در آن مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد در دمای بالا مورد نیاز است، استفاده می‌شود.

کاربردهای معماری و تزئینی: زیبایی، دوام و مقاومت در برابر خوردگی این فولاد را به گزینه ای محبوب برای کاربردهای معماری، از جمله نمای ساختمان، دکوراسیون داخلی، نرده‌ها و عناصر تزئینی تبدیل کرده است.

بررسی فولاد 316 و مقایسه آن با فولاد 304

هنگام انتخاب فولاد برای محیط های خورنده، معمولاً از فولادهای ضد زنگ آستنیتی استفاده می شود. این فولادها علاوه بر دارا بودن خواص مکانیکی عالی، مقادیر بالای نیکل و کروم در خود دارند که موجب تقویت فوق‌العاده مقاومت در برابر خوردگی می‌شود. علاوه بر این، بسیاری از فولادهای ضد زنگ آستنیتی قابلیت جوش‌کاری و شکل‌پذیر هستند. فولادهای 304 و 316 دو گرید بسیار معروف از این دسته از فولادها هستند.

فولاد ضد زنگ 304: این فولاد به طور کلی به عنوان رایج ترین فولاد زنگ نزن آستنیتی شناخته می‌شود که حاوی مقدار زیادی نیکل و کروم است. دیگر عناصر اصلی آلیاژی شامل منگنز، سیلیکون و کربن می‌شود.

فولاد ضد زنگ 316: مشابه 304، فولاد ضد زنگ گرید 316 دارای مقادیر زیادی کروم و نیکل و همچنین حاوی مقادیری سیلیکون، منگنز و کربن است.

یکی از تفاوت‌های اصلی میان فولاد ضد زنگ 304 و 316 در ترکیب شیمیایی آن است که 316 حاوی مقدار قابل توجهی مولیبدن است؛ یعنی فولاد 316 معمولاً 2 تا 3 درصد وزنی مولیبدن دارد و در مقابل فولاد 304 مقادیر کمی مولیبدن را در خود جای داده است. محتوای مولیبدن بیشتر باعث افزایش مقاومت به خوردگی 316 می‌شود.

کدام یک از این فولادها به نیاز شما نزدیک‌تر است؟ فولاد 304 در موارد زیر انتخاب مناسب‌تری است:

• احتیاج به شکل‌پذیری بهتر؛ چرا که محتوای مولیبدن بیشتر در 316 می تواند اثرات نامطلوبی بر شکل‌پذیری داشته باشد.
• صرفه جویی در هزینه‌ها: 304 معمولاً مقرون به صرفه تر از 316 است.

فولاد 316 در موارد زیر انتخاب مناسب‌تری است:

• محیط کار از میزان خورندگی بالایی برخوردار باشد.
• قطعات تولید شده به طور مداوم در معرض آب باشند.
• همچنین در کاربردهایی که به استحکام و سختی بیشتری نیاز است.

در این متن سعی شد اطلاعات مختصر اما اجمالی از فولاد 316 ارائه شود. همچنین در پایان به دنبال مقایسه این فولاد با همتای اصلی خود یعنی فولاد 304 بودیم. شما را تشویق می‌کنیم برای اطلاعات بیشتر و درک درست نیازهای خود از طریق وب‌سایت فولاد یگانه تهران با متخصصان و کارشناسان فروش ما در ارتباط باشید و اطلاعات و جزئیات بیشتری را درباره این فولاد در بازار به دست آورید.