در تولید صنعتی و کاربردهای روزمره، فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، سهولت تمیز کردن و جذابیت زیبایی شناختی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، با وجود درجه های مختلف فولاد ضد زنگ موجود در بازار، انتخاب مناسب ترین ماده برای نیازهای خاص بسیار مهم است. این مقاله بر روی دو درجه رایج فولاد ضد زنگ - 303 و 304 - تمرکز دارد و مقایسه دقیقی از ترکیب شیمیایی، خواص فیزیکی، ویژگی های ماشینکاری و سناریوهای کاربردی آنها ارائه می دهد.

فولاد ضد زنگ 303 یک فولاد ضد زنگ آستنیتی است که به دلیل ماشینکاری استثنایی خود مورد توجه قرار می گیرد. این عملکرد برش برتر ناشی از محتوای گوگرد بالاتر آن است که معمولاً بین 0.15٪ تا 0.35٪ است. در حالی که افزودن گوگرد کمی مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی را به خطر می اندازد، به طور قابل توجهی دشواری ماشینکاری را کاهش می دهد و فولاد ضد زنگ 303 را به ویژه برای کاربردهای ماشینکاری سودمند می کند.

اجزای اصلی فولاد ضد زنگ 303 شامل 18٪ کروم و 8-10٪ نیکل است. در حالی که کروم و نیکل مقاومت خوبی در برابر خوردگی ایجاد می کنند، افزودن گوگرد این خاصیت را کاهش می دهد. گوگرد با آهن ترکیب می شود و شامل شدن سولفیدها را تشکیل می دهد که به عنوان شکننده های تراشه و روان کننده ها در حین ماشینکاری عمل می کنند و نیروهای برش را کاهش داده و راندمان را بهبود می بخشند. با این حال، همین شامل شدن های سولفید به نقاط ضعف برای خوردگی تبدیل می شوند و دوام 303 را در محیط های خاص محدود می کنند.

در مقایسه با فولاد ضد زنگ 304، 303 استحکام کمی بالاتری اما چقرمگی کمتری را ارائه می دهد. شامل شدن های سولفید، لغزش دانه ها را مختل می کند و باعث افزایش سختی و استحکام و در عین حال کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی می شود. برای کاربردهایی که به مقاومت در برابر تنش یا ضربه بالا نیاز دارند، فولاد ضد زنگ 304 ممکن است مناسب تر باشد.

بزرگترین مزیت فولاد ضد زنگ 303 در ماشینکاری استثنایی آن نهفته است. شامل شدن های سولفید باعث شکستن تراشه می شوند و از گرفتگی ابزار جلوگیری می کنند و به طور قابل توجهی راندمان ماشینکاری را بهبود می بخشند و در عین حال سایش ابزار را کاهش می دهند. سرعت برش برای 303 می تواند 20-50٪ بیشتر از 304 باشد که چرخه های تولید و هزینه ها را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

محتوای گوگرد بر جوش پذیری 303 تأثیر منفی می گذارد. شامل شدن های سولفید تمایل به تشکیل یوتکتیک های کم ذوب در حین جوشکاری دارند که منجر به ترک خوردن داغ در جوش ها می شود. بنابراین، 303 به طور کلی برای کاربردهای جوشکاری توصیه نمی شود. هنگامی که جوشکاری اجتناب ناپذیر است، باید از تکنیک ها و مواد مناسب با احتیاط های مناسب برای به حداقل رساندن خطرات ترک خوردگی استفاده شود.

در حالی که فولاد ضد زنگ 303 مقاومت متوسطی در برابر خوردگی ارائه می دهد، در محیط های خورنده عملکرد بسیار بدتری نسبت به 304 دارد. شامل شدن های سولفید به عنوان نقاط شروع برای خوردگی عمل می کنند و تخریب مواد را تسریع می کنند. از 303 باید در محیط های بسیار خورنده مانند شرایط دریایی یا اسیدی اجتناب شود، جایی که فولادهای ضد زنگ 304 یا 316 مناسب تر هستند.

فولاد ضد زنگ 303 مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون در طول قرار گرفتن در معرض متناوب تا 1400 درجه فارنهایت (760 درجه سانتیگراد) حفظ می کند. با این حال، قرار گرفتن طولانی مدت در دمای بالا می تواند باعث حساس شدن شود - رسوب کاربید کروم در مرزهای دانه که مناطق تهی از کروم ایجاد می کند و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهد. کاربردها باید قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در دمای بالا را به حداقل برسانند.

با توجه به خطرات حساس شدن، 303 به طور کلی ماده درجه مواد غذایی در نظر گرفته نمی شود. در تجهیزات فرآوری مواد غذایی با استفاده از فولاد ضد زنگ 303، باید از قرار گرفتن طولانی مدت در دمای بالا اجتناب شود و از روش های تمیز کردن و ضدعفونی مناسب استفاده شود. برای محیط های فرآوری مواد غذایی که از نظر بهداشتی حیاتی هستند، فولاد ضد زنگ 304 یا 316 توصیه می شود.

• تجهیزات آماده سازی غذا: نوار نقاله ها، سینی ها، چرخ دستی ها و واحدهای تبرید که در آن تمیز کردن آسان ضروری است
• هوا فضا: شفت ها، چرخ دنده ها و اتصالات هواپیما که در آن ضد گالینگ و ماشینکاری بالا بسیار مهم است
• اتصالات: پیچ ها، مهره ها و پیچ هایی که به شکل های پیچیده نیاز دارند
• قطعات الکترونیکی: واشرها، براکت ها و عناصر تهویه که از خواص غیر مغناطیسی و ماشینکاری بالا بهره می برند
• ماشین آلات صنعتی: بوشینگ ها، شفت های آهنگری، بدنه های شیر و اجزای دقیق که به ماشینکاری گسترده نیاز دارند

فولاد ضد زنگ 304 یک فولاد ضد زنگ آستنیتی رایج دیگر است که به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، قابلیت کار خوب و طیف وسیعی از کاربردها مشهور است. بر خلاف 303، 304 حاوی گوگرد نیست و مقاومت بهتری در برابر خوردگی و جوش پذیری ارائه می دهد، اگرچه ماشینکاری آن کمی کاهش یافته است.

فولاد ضد زنگ 304 در درجه اول از 18-20٪ کروم و 8-10.5٪ نیکل با حداکثر 0.08٪ کربن تشکیل شده است. کروم و نیکل مقاومت عالی در برابر خوردگی و انعطاف پذیری خوب را فراهم می کنند، در حالی که محتوای کربن کم، جوش پذیری را افزایش می دهد. منگنز و سیلیکون اضافی استحکام، شکل پذیری و ویژگی های جوشکاری را بهبود می بخشند.

فولاد ضد زنگ 304 تعادل عالی از استحکام و چقرمگی را ارائه می دهد که برای اکثر کاربردها مناسب است. در مقایسه با 303، 304 استحکام کمی کمتری دارد اما چقرمگی بالاتری دارد و آن را برای کاربردهای مقاوم در برابر ضربه یا عملیات شکل دهی سرد بهتر می کند.

فولاد ضد زنگ 304 قابلیت کار خوبی را از طریق روش های مختلف شکل دهی مانند خم شدن سرد، کشش و مهر زنی نشان می دهد. با این حال، در مقایسه با 303، ماشینکاری آن ضعیف تر است و تمایل بیشتری به چسبیدن تراشه ها به ابزار دارد. پارامترهای برش مناسب و مواد ابزار برای ماشینکاری کارآمد ضروری هستند.

فولاد ضد زنگ 304 با استفاده از روش های مختلف از جمله جوشکاری TIG و لیزری به طور استثنایی جوش می خورد. عدم وجود گوگرد، خطرات ترک خوردن داغ را به حداقل می رساند و اتصالات جوش قوی و مقاوم در برابر خوردگی تولید می کند. این امر 304 را برای سازه های جوش داده شده و سیستم های لوله کشی ایده آل می کند.

فولاد ضد زنگ 304 مقاومت عالی در برابر خوردگی در برابر اکثر محیط ها از جمله اتمسفر، آب، اسیدها و قلیاها ایجاد می کند. کروم یک لایه اکسید غیرفعال متراکم تشکیل می دهد که به طور موثر رسانه های خورنده را مسدود می کند. این مقاومت گسترده در برابر خوردگی، 304 را برای کاربردهای شیمیایی، فرآوری مواد غذایی و پزشکی مناسب می کند.

304 مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون و استحکام در دماهای بالا حفظ می کند و در برابر قرار گرفتن در معرض متناوب تا 1600 درجه فارنهایت (870 درجه سانتیگراد) مقاومت می کند. این امر آن را برای دیگهای بخار، مبدل های حرارتی و سایر تجهیزات با دمای بالا مناسب می کند.

فولاد ضد زنگ 304 به طور جهانی به عنوان ماده درجه مواد غذایی شناخته می شود که به طور گسترده در تجهیزات و ظروف فرآوری مواد غذایی استفاده می شود. مقاومت عالی در برابر خوردگی و قابلیت تمیز کردن آن به طور موثر از آلودگی مواد غذایی جلوگیری می کند و ایمنی را تضمین می کند.

• تجهیزات فرآوری مواد غذایی: مخازن ذخیره سازی، لوله کشی و ظروف که در آن مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت تمیز کردن بسیار مهم است
• لوازم خانگی مصرفی: سینک ها، یخچال ها و ماشین ظرفشویی که به دوام، مقاومت در برابر خوردگی و زیبایی نیاز دارند
• خودرو: سیستم های اگزوز، تریم و جلوپنجره که به مقاومت در برابر خوردگی و ظاهر نیاز دارند
• دستگاه های پزشکی: ابزارهای جراحی، ابزارهای دندانپزشکی و ایمپلنت هایی که به سازگاری زیستی و قابلیت استریل کردن در دمای بالا نیاز دارند
• تجهیزات شیمیایی: راکتورها، مخازن ذخیره سازی و لوله کشی مقاوم در برابر مواد شیمیایی مختلف
• هوا فضا: ساختارهای هواپیما و اجزای موتور که به نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی و پایداری حرارتی نیاز دارند

• الزامات ماشینکاری: 303 برای عملیات ماشینکاری گسترده زمانی که مقاومت در برابر خوردگی ثانویه است، برتر است
• نیازهای جوشکاری: 304 به وضوح برای کاربردهای جوش داده شده یا عملیات شکل دهی سرد بهتر است
• محیط خوردگی: 304 باید برای شرایط بسیار خورنده انتخاب شود، در حالی که 303 برای محیط های ملایم تر کافی است
• ملاحظات هزینه: 303 معمولاً هزینه های ماشینکاری کمتری را ارائه می دهد اما به طور بالقوه هزینه های مواد بالاتری نسبت به 304 دارد
• الزامات درجه مواد غذایی: 304 انتخاب ارجح برای کاربردهای فرآوری مواد غذایی برای اطمینان از ایمنی است

هر دو فولاد ضد زنگ 303 و 304 مزایای متمایزی را برای کاربردهای مختلف ارائه می دهند. درک خواص و ویژگی های عملکردی خاص آنها مهندسان و طراحان را قادر می سازد تا تصمیمات آگاهانه ای در مورد انتخاب مواد بگیرند که کیفیت و عملکرد محصول را بهینه می کند. این مقایسه جامع بینش های لازم را برای انتخاب مناسب ترین درجه فولاد ضد زنگ برای هر کاربرد ارائه می دهد.