خبرگزاری کتاب ایران (ایبنا)؛ در دنیای مهندسی، گریدهای مختلف استیل هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند که آن‌ها را برای کاربردهای گوناگون مناسب می‌سازد. دو نمونه از گریدهای پرکاربرد در صنایع مختلف، استیل ۳۰۴ و ۴۳۰ هستند. در این مطلب به بررسی تفاوت استنلس استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ از منظر ترکیب شیمیایی، ساختار کریستالی، خواص مکانیکی و کاربردهای صنعتی پرداخته می‌شود و در نهایت به صورت خلاصه پیشنهاداتی درباره انتخاب بین این دو آلیاژ مطرح می‌شود.
معرفی استنلس استیل ۳۰۴
استیل ۳۰۴، که به‌عنوان استیل آستنیتی یا استیل نگیر نیز شناخته می‌شود، به دلیل داشتن ترکیب شیمیایی شامل حدود ۱۸% کروم و ۸% نیکل، از مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی برخوردار است. این آلیاژ با توجه به این ترکیب با نام استیل ۱۸/۸ نیز در بازار معامله می‌شود.
این نوع استیل به دلیل ساختار آستنیتی غیرمغناطیسی و خواص مکانیکی مطلوب، در صنایع غذایی، پزشکی و شیمیایی کاربرد فراوانی دارد. همچنین در مناطق مرطوب این آلیاژ در کاربردهای دکوراتیو نیز استفاده می‌شود.
استنلس استیل ۴۳۰
از سوی دیگر، استیل ۴۳۰ از دسته استیل‌های فریتی محسوب می‌شود و ترکیب شیمیایی آن عمدتاً شامل حدود ۱۶ تا ۱۸% کروم و درصد کمی کربن است.
این استیل که به دلیل عدم وجود نیکل هزینه تولید پایین‌تری دارد، بیشتر در کاربردهایی که مقاومت مکانیکی بالا و خواص مغناطیسی مد نظر است مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ خاصیت مغناطیسی ندارد و در بازار با نام استیل نگیر نیز شناخته می‌شود.
مقایسه استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ در ترکیب شیمیایی و ریزساختار
یکی از اصلی‌ترین موارد تفاوت استنلس استیل ۴۳۰ و ۳۰۴، ترکیب شیمیایی آن‌هاست. استیل ۳۰۴ با داشتن نیکل به‌عنوان یکی از عناصر اصلی، ساختار آستنیتی پایدار و همگنی دارد. این ساختار به استیل ۳۰۴ امکان می‌دهد تا در شرایط دمایی بالا و پایین، خواص مکانیکی خود را حفظ کند و از تغییرات ساختاری جلوگیری نماید.
در مقابل، استیل ۴۳۰ فاقد نیکل بوده و به همین دلیل فاز فریت در آن پایدار است. ساختار فریتی باعث می‌شود که این نوع استیل در مقابل دماهای بسیار پایین یا بالا حساسیت بیشتری داشته باشد و خواص مکانیکی آن در برخی شرایط ممکن است کمتر از استیل‌های آستنیتی باشد. با مقایسه استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ از نظر ترکیب شیمیایی انتظار می‌رود تفاوت‌هایی در خواص مختلف با یکدیگر داشته باشند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.
مقایسه استیل ۳۰۴ و ۴۳۰ در خواص مکانیکی
از نظر خواص مکانیکی، هر دو تفاوت استنلس استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ در مواردی قابل مشاهده است. هر دو مقاومت خوبی در برابر نیروهای کششی و خمشی دارند، اما تفاوت‌هایی نیز وجود دارد که در جدول زیر به صورت مقایسه‌ای ارائه شده است:
خصوصیات مکانیکی استیل ۳۰۴ استیل ۴۳۰
مقاومت کششی (MPa) 515 450
مقاومت خمشی (MPa) 215 240
ازدیاد طول (Elongation) 60% 40-50%
سختی HB یا HRB 70-90 150-200
چقرمگی بالا (با توجه به قابلیت شکل‌دهی) محدودتر نسبت به 304
همانطور که در جدول مقایسه استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ مشاهده می‌شود، استیل ۳۰۴ به دلیل ساختار آستنیتی دارای مقاومت کششی بالاتر و ازدیاد طول بیشتری نسبت به استیل ۴۳۰ است. این امر باعث می‌شود که استیل ۳۰۴ در فرآیندهای قالب‌گیری و شکل‌دهی انعطاف‌پذیری بیشتری داشته باشد. از سوی دیگر، استیل ۴۳۰ با داشتن ساختار فریت، مقاومت خمشی کمی بالاتری دارد.
مقایسه استیل ۳۰۴ و استیل ۴۳۰ در مقاومت به خوردگی
یکی از ویژگی‌های کلیدی در انتخاب استیل برای کاربردهای مختلف، مقاومت به خوردگی است. مقایسه استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ در این ویژگی می‌تواند اهمیت زیادی داشته باشد.
استیل ۳۰۴ به دلیل محتوای نیکل، کروم و ساختار آستنیتی، مقاومت بسیار بالایی در برابر اکسیداسیون و خوردگی‌های ناشی از محیط‌های مختلف دارد. به همین دلیل در صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی که تماس مداوم با آب و مواد خورنده وجود دارد، به استیل ۴۳۰ ارجحیت دارد.
در مقابل استیل ۴۳۰، به علت عدم وجود نیکل و ریزساختار فریتی، مقاومت کمتری نسبت به استیل ۳۰۴ در برابر خوردگی‌های شدید دارد. این استیل عمدتاً در محیط‌های خشک یا شرایطی که معرض عوامل خورنده شدید نیست استفاده می‌شود.
به علاوه، هزینه تولید استیل ۴۳۰ نسبت به ۳۰۴ کمتر است، که آن را برای برخی از کاربردهای غیر حساس از نظر خوردگی جذاب می‌سازد.
تفاوت در خواص مغناطیسی
در مقایسه استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ می‌توان یک ویژگی بسیار مهم را در نظر گرفت که این ویژگی، ویژگی‌های مغناطیسی آن‌هاست. استیل ۳۰۴ به‌طور معمول غیرمغناطیسی محسوب می‌شود که به دلیل ساختار آستنیتی است. این ویژگی در کاربردهایی که نیاز به عدم تاثیر میدان‌های مغناطیسی دارند، بسیار مهم است. در مقابل، استیل ۴۳۰ به دلیل ساختار فریتی، دارای ویژگی‌های مغناطیسی بوده و می‌تواند در صورت نیاز به استفاده در محیط‌های مغناطیسی یا تجهیزات الکترومغناطیسی مورد توجه قرار گیرد.
کاربردهای صنعتی و انتخاب مناسب استیل
با توجه به ویژگی‌های فنی و با مقایسه استیل ۴۳۰ و ۳۰۴، انتخاب مناسب بین ۳۰۴ و ۴۳۰ بستگی به نیازهای خاص هر کاربرد دارد. در صنایع غذایی و داروسازی که نیاز به مقاومت بالای خوردگی دارند، استیل ۳۰۴ کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد. علاوه بر این، غیرمغناطیسی بودن این استیل در بسیاری از موارد کاربردهای پزشکی و آزمایشگاهی نیز یک مزیت محسوب می‌شود.
از سوی دیگر، استیل ۴۳۰ به دلیل هزینه کمتر و ویژگی‌های مغناطیسی، در کاربردهای ساختمانی، تجهیزات خانگی (مانند اجزای داخلی ماشین لباسشویی یا اجزای تزئینی که نیاز به مقاومت مکانیکی بالا دارند) و برخی صنایع خودرویی کاربرد دارد.
نکات مهم در انتخاب بین استیل ۳۰۴ و ۴۳۰
با وجود مواردی که در بررسی تفاوت استنلس استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ ذکر شد، انتخاب بین این دو نوع استیل نیازمند بررسی دقیق شرایط محیطی، هزینه‌های مربوط به مواد اولیه و فرآیند تولید می‌باشد. برخی از نکات کلیدی عبارتند از:
هزینه تولید: استیل ۴۳۰ به علت عدم وجود نیکل از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر است. در حالی که استیل ۳۰۴ قیمت بالاتری نسبت به ۴۳۰ دارد. تفاوت استنلس استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ در هزینه تولید می‌تواند عاملی تعیین کننده در انتخاب متریال باشد.
مقاومت به خوردگی: در محیط‌های خورنده یا شرایطی که تماس با آب یا مواد شیمیایی وجود دارد، استیل ۳۰۴ عملکرد بهتری ارائه می‌دهد. با مقایسه استیل ۳۰۴ و استیل ۴۳۰ می‌توان به خوبی دریافت که استیل ۳۰۴ گزینه‌ای مناسب در محیط‌های خورنده است.
خواص مکانیکی: بسته به نیاز به انعطاف‌پذیری یا سختی، انتخاب بین این دو نوع استیل متفاوت خواهد بود. استیل ۳۰۴ در کاربردهایی که نیاز به شکل‌دهی و انعطاف‌پذیری بالاتر است مناسب‌تر است.
سخن آخر
در نهایت، تفاوت استنلس استیل ۴۳۰ و ۳۰۴ به‌طور عمده ناشی از ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی آن‌ها است. استیل ۳۰۴ به دلیل داشتن نیکل و ساختار آستنیتی، مقاومت بالایی در برابر خوردگی، انعطاف‌پذیری و قابلیت شکل‌دهی بیشتر دارد که آن را برای محیط‌های حساس و کاربردهایی با شرایط خوردگی شدید مناسب می‌سازد.
استیل ۴۳۰ نیز گریدی به مقاومت به خوردگی معمولی است و در شرایطی که هزینه‌های پروزه با محدودیت روبروست این آلیاژ گزینه‌ای مقرون به صرفه است.
نظر شما