استنلس استیل گرید 301 – استیل رخ

 
آلیاژهای استنلس استیل از آلیاژهای پایه آهن هستند که با وجود عناصر آلیاژی مختلف ویژگی‌های متفاوتی دارند. استیل 301 از این دسته آلیاژهاست و یکی از کاربردی‌ترین آلیاژهای استیل با درجات سختی مختلف بنا بر میزان کار سرد می‌باشد. در این مقاله به بررسی‌ دقیقتر ویژگی‌های این آلیاژ می‌پردازیم.
استیل 301 از جمله فولادهای ضد زنگ آستنیتی است که کاربرد بسیار زیادی در صنعت دارد. این آلیاژ در ساختار خود حاوی مقادیری کروم و نیکل می‌باشد که این دو عنصر سبب بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی این آلیاژ است.
استیل 301 در ساختار خود حدود 16 تا 18 درصد کروم و حدود 6 تا 8 درصد نیکل دارد. میزان کربن این آلیاژ کمتر از 0.15 درصد است. منگنز و سیلیسوم نیز از عناصر آلیاژی هستند که در مقدار بسیار کم در ساختار آن وجود دارند. فولاد ضد زنگ 301 در حالت آنیل شده خاصیت مغناطیسی ندارد اما در حالت کارسرد خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کند.
استیل 301 مقاومت خوبی در برابر خوردگی در محیط‌های خورنده ملایم و دمای اتاق دارد. قابلیت شکل پذیری این آلیاژ نیز بسیار خوب است و می‌توان آن را در حال سرد شکل دهی کرد و به تمام روش‌های مرسوم جوشکاری نمود. قطعاتی که کارسرد شدند نیز از قابلیت جوشکاری خوبی برخوردار هستند. نسخه کم کربن 301 که 301L نام دارد برای تمامی کاربری‌هایی که نیاز به شکل‌دهی خوب دارند مناسب است. استحکام بالا در کنار مقاومت به خوردگی و قابلیت شکل پذیری، گرید 301 را برای استفاده در کاربری‌های صنعتی مناسب کرده است به طوریکه می‌توان از آن در صنایع زیادی استفاده کرد.

گریدهای استیل 301
استنلس استیل 301 شامل دو گرید دیگر 301L و 301LN می‌باشد. هردو گرید نسبت به 301 مقدار کربن بسیار کمتری دارند. این میزان کمتر از کربن سبب پدید آمدن برخی از ویژگی‌هاست که در ادامه به آن می‌پردازیم.
استنلس استیل 301L: این گرید از 301  دارای محتوای کربن کمتری است. میزان کم کربن در این آلیاژ سبب بهبود قابلیت شکل پذیری و جوشکاری آن شده است. به همین دلیل در جاهایی که مقاطع سنگین از این گرید باید جوشکاری شوند لازم است از آلیاژ 301L استفاده شود.
استنلس استیل 301LN: این گرید نسبت به استیل 301 علاوه بر اینکه دارای محتوای کربن کمتری است، در ساختار خود مقدار کمی نیتروژن نیز دارد تا اثر کمبود کربن را جبران کند. استیل 301LN نیز با محتوای کم کربن قابلیت شکل پذیری و جوشکاری خوبی دارد.

ترکیب شیمیایی استنلس استیل 301
همانطور که پیش‌تر اشاره کردیم، 301 یکی از گریدهای پرکاربرد استنلس استیل است که در صنایع مختلفی کاربرد دارد. در ادامه ترکیب شیمایی استیل 301 ، 301L و 301LN را بررسی می‌کنیم.

گرید
 
C
Mn
Si
Cr
Ni
Mo
S
N
P

301
Min
Max
–
0.15
–
2
–
1
16
18
6.0
8.0
–
–
0.03
–
0.1
–
0.045

301L
Min
Max
–
0.03
–
2
–
1
16
18
6.0
8.0
–
–
0.03
–
0.2
–
0.045

301LN
Min
Max
–
0.03
–
2
–
1
16.5
18.5
6.0
8.0
–
–
0.015
0.07
0.2
–
0.045

 
خواص مکانیکی استیل 301
استیل 301 با توجه به میزان نورد و کارسرد انجام شده بر روی آن به درجات 16/1، 8/1، 4/1، 2/1، 4/3 و تمام سخت شده تقسیم بندی می‌شود. استحکام و میزان تغییرشکل هرکدام از این درجات با یکدیگر متفاوت است. در جدول زیر خواص مکانیکی این درجات را بررسی می‌کنیم.
 

درجه کارسرد استیل 301
استحکام کششی
(Mpa) min.
استحکام تسلیم
0.2% Proof (Mpa) min.
درصد ازدیاد طو
 (% in 50mm) (thick.>0.76mm) min.
سختی راکول C

آنیل شده
515
205
40

1/16 Hard
620
310
40

1/8 Hard
690
380
40

1/4 Hard
860
515
25
25-32

1/2 Hard
1035
760
18
32-37

3/4 Hard
1205
930
12
37-41

Full Hard
1275
965
9
>41

 
خواص فیزیکی استیل 301
در جدول زیر می توانید شاخص های فیزیکی این آلیاژ را مشاهده نمایید.

گرید
هدایت حرارتی
مقاومت
الکتریکی
(nΩ.m)
گرمای ویژه
0-100°C (J/kg.K)
ضریب انبساط حرارتی
  (µm/m/°C)
مدول الاستیک
(GPa)
چگالی (kg/m3 )

 
at 500°C (W/m.K)
at 100°C (W/m.K)
0-538°C
 
0-315°C
0-100°C

تمام انواع 301
21.5
16.3
720
500
18.2
17.2
17.0
193
7900

 
گرید‌های جایگزین استیل 301
در صورت عدم وجود آلیاژ 301 در بازار، با توجه به نوع کاربری، آلیاژهای جایگزین قابل استفاده است.

گرید
علت جایگزینی

304
در دسترس بودن، قیمت پایین‌تر ولی نرخ کارسختی کمتری نسبت به استیل 301 دارد

316
مقاومت در برابر خوردگی بهتر نسبت به استیل 301 و نرخ کارسختی کمتر دارد

 
ویژگی‌های استیل 301
مقاومت به خوردگی: مقاومت به خوردگی این آلیاژ کم وبیش مانند استیل 304 است. گرید 301 مقاومت خوبی در کابردهایی در تماس با مواد خورنده ضعیف در دمای محیط دارد. برای کاربری‌هایی که در معرض مواد خورنده شدید هستند بهتر است از گرید استیل 316 استفاده کرد.
مقاومت در برابر حرارت: گرید 301 در سرویس‌های متناوب تا 840 درجه سانتی‌گراد و در سرویس‌های مداوم تا 900 درجه سانتی‌گراد در برابر حرارت مقاومت دارد. هرچند که برای این محیط‌ها مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. در دمای بالاتر از 400 درجه سانتی‌گراد اثرات کارسختی از بین می‌رود و استحکام آن کم می‌شود. در دمای 800 درجه آلیاژ 301 تمام سخت با حالت آنیل شده تفاوتی از نظر استحکام نخواهد داشت.  آلیاژ 301 کارسخت شده در کاربردهای خزشی مقاومت کمتری نسبت به حالت آنیل شده دارد.
عملیات حرارتی: گرید 301 را نمی‌توان با عملیات حرارتی سختکاری کرد. استیل 301 در دمایی بین 1010 تا 1120 درجه سانتی‌گراد آنیل می‌شود. برای آنیل میانی بهتر است دمایی نزدیک به کران پایین بازه دمایی آنیل انتخاب شود.
کارسرد استیل 301: آلیاژ 301 را می‌توان تحت عملیات کارسرد قرار دارد. این قابلیت ناشی از مقدار کم کربن ساختار است. استیل 301 و گریدهای کم کربن آن در کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. استیل 301 نرخ کارسختی بسیار زیادی دارد که این عامل سبب می‌شود با انجام فرآیند کارسرد به استحکام بالایی دست یافت. گرید 301 در حالت آنیل غیرمغناطیسی است و پس از انجام فرآیندهای کارسرد مغناطیسی می‌شود.
جوشکاری استیل 301: فولاد ضد زنگ 301 را می‌توان به انواع روش‌های مرسوم جوشکاری کرد. برای جوشکاری استیل 301 بهتر است از فیلرمتال 308 استفاده کرد. برای دستیابی به بهترین مقاومت خوردگی در مقطع جوشکاری شده بهتر است آن را آنیل کرد. این آنیل در گریدهای کم کربن 301 نیاز نیست. انجام فرآیند جوشکاری و آنیل باعث از بین رفتن اثر کارسرد می‌شود. به همین دلیل برای مونتاژ گرید 301 بهتر است از جوش‌های نقطه‌ای با حداقل ناحیه متاثر از حرارت استفاده کرد.

کاربرد استیل 301
استنلس استیل 301 در صنایع زیر مورد استتفاده قرار می‌گیرد:
صنایع هوافضا (ساخت قطعات استراکچر هواپیما)
قطعات خودرو ریلی و تریلرها
قالپاق چرخ خودرو
قطعات تیغه برف پاک کن
فنر توستر و اتصالات اجاق گاز
قطعات وسایل آشپزخانه
گیره‌ها و قطعات فنری کوچک
سخن آخر
در این مقاله به بررسی ویژگی‌های استیل 301 پرداختیم. فولاد ضد زنگ 301 از گریدهای پرکاربرد در صنعت است. این آلیاژ مقاومت خوبی در برابر خوردگی در محیط‌های ملایم و دمای پایین را دارد. قابلیت جوشکاری و شکل پذیری آلیاژ 301 سبب شده است تا این گرید برای طیف وسیعی از محیط‌های صنعتی کاربردی باشد. شاید بتوان گفت که مهمترین ویژگی فولاد ضد زنگ 301 قابلیت بالای این آلیاژ برای کار سرد است.

تنظیم و نگارش : Steel Rokh Editorial

استنلس استیل گرید 301 – استیل رخ

منبع