استنلس استیل 303

استنلس استیل 303-فولاد زنگ نزن 303

گرید 303، یک فولاد زنگ نزن آستنیتی (غیر مغناطیسی) است. که قابلیت سخت شدن به وسیله عملیات حرارتی را ندارد. این فولاد به دلیل دارا بودن 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل به خوبی ماشینکاری می شود. طراحی استنلس استیل 303 به گونه ای است که می تواند با حفظ خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی، فرآیند ماشینکاری را بهبود ببخشد.

افزودن گوگرد یکی از دلایل بالا رفتن قابلیت ماشینکاری در گرید 303 است. این در حالی است که، گوگرد خواص مقاومت به خوردگی را نسبت به فولاد 304کاهش می دهد. این فولاد همانند گریدهای آستنیتی دیگر، چقرمگی بسیار عالی دارد.

ترکیب شیمیایی استیل 303 – فولاد زنگ نزن آستنیتی 303

خواص خوردگی استیل 303

با وجود مقاومت در برابر اتمسفرهای خورنده عالی، مقاومت به خوردگی این گرید به میزان قابل توجهی از فولاد زنگ نزن 304 کمتر است. افزودن گوگرد به ترکیب شیمیایی این فولاد به منظور بهبود ماشینکاری، اغلب منجر به افت ناچیز مقاومت به خوردگی می شود. این فولاد نباید در معرض رطوبت محیط های دریایی قرار بگیرد.

زیرا باعث تسریع خوردگی حفره ای شده و به شکل یک فیلم زنگ زده در می آید. همانند فولادهای زنگ نزن آستنیتی دیگر، در دمای بالاتر از 60 درجه سانتی گراد. و در محیط های کلریدی، فولاد 303 در معرض ترک خوردگی قرار می گیرد.

خواص حرارتی و اکسیداسیون استیل 303

گرید 303-تا دمای 1700 (760 الی 140 درجه سانتی گراد) درجه فارنهایت مقاومت به اکسیداسیون خوبی دارد. استفاده مداوم از این گرید در دمای بالاتر از 927 درجه فارنهایت توصیه نمی شود. بالا بودن درصد کربن، آلیاژ را در معرض ترد شوندگی قرار می دهد.

ویژگی های کلیدی

• مقاومت به خوردگی کمتر از 304
• قابلیت ماشین کاری بهتر از دیگر فولادهای آستنیتی
• مقاومت به خوردگی تنشی همانند دیگر فولادهای آستنیتی
• افت ناچیز چقرمگی به دلیل وجود سولفور در ترکیب شیمیایی فولاد

استیل 303 هم مشابه استیل 304 عموماً برای مقاومت به حرارت طراحی نشده است. اما به طور کلی از مقاومت به حرارت نسبتاً مطلوبی برخوردار است. مقاومت به حرارت استیل 303 در مقایسه با استیل های نسوز مثل استیل 309، استیل 310، استیل 304 و… کمتر است. اما در مقایسه با داپلکس ها مناسب تر است.

محدوده عملیات فورجینگ برای فولاد زنگ نزن طبق جدول زیر است

چرا از سری فولادهای زنگ نزن 300 برای موتورهای موشک استفاده نمی شود؟

آلیاژهای مختلف استیل ضد زنگ سری 300 می توانند در سازه های موشکی مانند موشک های قدیمی یا space x starship مفید باشند. آنها دمای کار را به خوبی اداره می کنند. (پیشران های کرایوژنیک، مجدداً گرم کننده) برخی از آلیاژهای سری 300 به راحتی جوش داده می شوند، انعطاف پذیر و نسبتاً قوی هستند.

با این حال، فولادهای ضد زنگ دارای نقطه ضعفی برای این کاربرد هستند. آنها به شدت آلیاژی هستند. (آلیاژهای سری 300 معمولاً دارای 16% یا بیشتر کروم و 8% یا بیشتر نیکل هستند). و آلیاژهای با عناصر مختلف زیاد هدایت حرارتی و الکتریکی ضعیفی دارند. این یک مشکل برای موتورهای موشکی است. جایی که سرمایش بسیار مهم است.

موتورهای اصلی space shuttle از آلیاژهای مس استفاده می کنند. زیرا اینها از هدایت حرارتی بالایی برخوردار هستند. قبل از تبخیر مس از دمای (3300 درجه سانتی گراد) 6000 درجه فارنهایت محفظه احتراق. هیدروژن مایع در اطراف آن (آلیاژ مس) می تواند به سرعت گرما را به بیرون منتقل کند.

فولاد ضد زنگ 301 مورد استفاده در space x starship دارای هدایت حرارتی w/m*k 16.30 است. در مقایسه با آلومینیوم 6061 هوافضا که دارای هدایت حرارتی w/m*k 385 میباشد. آلیاژهای آلومینیوم در واقع می توانند بیش از 20 برابر هدایت حرارتی آلیاژهای گرید 300 زنگ نزن را داشته باشند.

علاوه بر این، آلیاژهای ضد زنگ سری 300 تنها دارای عملکرد درجه حرارت بالای مناسب در مقایسه با آلیاژهای آلومینیوم یا تیتانیوم هستند. و مقداری از مقاومت را حفظ می کنند. اما فولادهای زنگ نزن دقیقاً اولین انتخاب برای مناطق گرم، در موتورهایی که باید بخوبی خنک کننده باشند، نیستند. گزینه های بسیار بهتری مانند سوپرآلیاژهای نیکل، سوپرآلیاژهای نیوبیوم در نازل های موتورهای موشک مقداری استفاده می کنند.

موتورهای موشکی تمایل دارند به بالاترین درجه ها و سخت ترین شرایط حرکت کنند. هدایت حرارتی بالا و استحکام کافی (آلومینیوم یا مس) یا مقاومت در درجه حرارت بسیار بالا (سوپرآلیاژها). آلیاژهای میان رده مانند فولادهای ضد زنگ واقعاً نمی توانند با آنها رقابت کنند.

فولادهای ضد زنگ نیز از موتورهای موشکی مستثنی نیستند. آنها جایگاه خود را در لوله کشی و برخی موتورهای قدیمی مانند موتور موشک، سوخت مایع دارند. اما اغلب گزینه های بهتری نسبت به فولادهای ضد زنگ برای موتورهای موشکی وجود دارد.

stainless steel

فولادهای زنگ نزن آلیاژهای فلزی هستند که از عناصر کروم، مولیبدن، نیکل، سیلیسیوم، آلومینیوم و کربن تشکیل شده اند. کروم مهمترین جزء تشکیل دهند این دسته از فولاد است. کروم عنصری سخت و مقاوم به زنگ زدگی است. که مقاومت در برابر خوردگی را به فولاد زنگ نزن می دهد. میزان کروم بیشتر در آلیاژ، مقاومت به خوردگی بالاتری را به آن می دهد.

فولادهای زنگ نزن عمدتاً مقادیر بین 10 الی 30 درصد کرم در کنار سایر عناصر از جمله کربن، سیلیسیوم، گوگرد، منیزیم وغیر می باشد. این عنصر خاصیت مقاومت به خوردگی را در فولاد ایجاد می کند. به همین دلیل این متریال فولادهای استینلس یا زنگ نزن نماینده می شوند. زیرا هیچ نوع لکه ای روی سطح فولاد ایجاد نمی شود.

نیکل و فرایند پسیو شدن (passivation) مقاومت به خوردگی فولاد زنگ نزن

نیکل به طور مستقیم در جهت مقاومت به خوردگی عمل نمی کند. اما در هنگام خوردگی یکنواخت به عنوان تعدیل کننده عمل کرده و تاثیر مفیدی بر مقاومت در برابر خوردگی می گذارد.

حد بهینه درصد نیکل در فولادهای زنگ نزن

نیکل اثرات مفیدی بر خوردگی فولاد های زنگ نزن دارد، اما بهترین نتایج در مقادیر بین 5 الی 8 درصد نیکل به دست آمده است. زیرا در مقادیر بالاتر ریسک تشکیل فاز سیگما را بالا می برد. که عموماً فاز تردی است. و خواص مکانیکی و خوردگی فولاد را کاهش می دهد.

علت استفاده از فولادهای استنلس استیل در تولید ظروف آشپزخانه

وسایل آشپزخانه و به خصوص قابلمه های استنلس استیل از جمله ایمن ترین، قوی ترین و متنوع ترین نوع از این دسته از وسایل هستند. حضور آنها تقریباً در تمام آشپزخانه ها جای تعجب ندارد. خصوصیات مختلفی که زنگ نمی زند.، به هیچ ماده ی غذایی و اسیدی واکنش نمی دهد. در برابر لکه ها مقاوم است. و دمای بالایی را تحمل می کند.

این متریال علاوه بر حفظ کیفیت طعم غذا، با توجه به ظاهر زیبا و درخشنده خود. توجه اغلب علاقه مندان به حرفه آشپزی را بخود جلب می کند. اگرچه وسایل آشپزی از جنس استنلس استیل می توانند از سایر گزینه ها گرانتر باشند.، اما بسیاری معتقدند که هزینه آن ارزش آن را دارد.