فولادهای ضدزنگ آستنیتی طیف گسترده‌ای از آلیاژها را شامل می‌شوند که برای کاربردهای تخصصی و عمومی طراحی شده‌اند. این دسته از فولادها به واسطه قابلیت شکل‌پذیری و کشش‌پذیری بالا، از جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف برخوردار هستند. مهندسان و طراحان با توجه به نیازهای خاص هر پروژه، قادر به انتخاب مناسب‌ترین آلیاژ از این خانواده خواهند بود.
در این مطب به مقایسه دو گرید 301 و 304 از استنلس استیل می‌پردازیم.
تفاوت بین استنلس استیل 301 و 304
گریدهای 301 و 304 از جمله آلیاژهای آستنیتی فولاد ضد زنگ هستند که از نظر ترکیب شیمیایی شباهت بسیاری به یکدیگر دارند. با این حال، تفاوت‌های جزئی در غلظت عناصری همچون کروم، نیکل و کربن، منجر به خواص و کاربردهای متمایز این دو گرید می‌شود.
گرید 301 به عنوان جایگزینی اقتصادی برای گرید 304 شناخته می‌شود. محتوای بالای کربن و میزان کمتر نیکل در این گرید، سبب افزایش شکل‌پذیری و قابلیت کشش آن شده است. از سوی دیگر، ترکیب شیمیایی ساده‌تر گرید 301، هزینه تولید را کاهش داده و آن را به گزینه‌ای مقرون به صرفه تبدیل کرده است. با این حال، مقاومت به خوردگی این گرید نسبت به گرید 304 اندکی کمتر است.
گرید 304 به عنوان آلیاژ پایه در صنعت فولاد ضد زنگ شناخته می‌شود و به دلیل تعادل مناسب بین مقاومت به خوردگی و قابلیت شکل‌دهی، در طیف گسترده‌ای از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. محتوای بالاتر نیکل در این گرید، مقاومت به خوردگی آن را به طور قابل توجهی افزایش داده است.
ترکیبات شیمیایی
آلیاژهای کروم و نیکل گریدهای 301 و 304 از نظر ترکیب شیمیایی بسیار به یکدیگر شباهت دارند. با این حال، تفاوت‌های جزئی در درصد عناصر تشکیل‌دهنده، تأثیرات قابل توجهی بر عملکرد بلندمدت این آلیاژها در کاربردهای مختلف می‌گذارد.
به عنوان مثال، میزان کربن در گرید 304 تقریباً نصف گرید 301 است. همچنین، گرید 304 حاوی مقدار بیشتری از عناصر آلیاژی نسبت به گرید 301 بوده و به همین دلیل، از هزینه بالاتری برخوردار است.
مقاومت به خوردگی
آلیاژهای آستنیتی به طور کلی از مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی برخوردارند. با این حال، تفاوت در ترکیب شیمیایی این آلیاژها می‌تواند بر عملکرد آن‌ها در شرایط مختلف خوردگی تأثیرگذار باشد.
گرید 301 به دلیل محتوای کمتر کروم و نیکل نسبت به گرید 304، از مقاومت خوردگی کمی پایین‌تری برخوردار است. در شرایط خوردگی خفیف، عملکرد هر دو گرید قابل مقایسه است. اما در شرایط تشدیدکننده مانند دماهای بالا، گرید 304 به دلیل محتوای بالاتر عناصر آلیاژی، مقاومت خوردگی بهتری از خود نشان می‌دهد.
در خصوص گرید 310، وجود کربن بالا در ترکیب شیمیایی آن می‌تواند در حین فرایند جوشکاری منجر به تشکیل کاربیدهای کروم شود. کاهش غلظت کروم در نواحی مجاور درز جوش، احتمال وقوع خوردگی بین دانه‌ای را افزایش می‌دهد.
استحکام کششی
به دلیل میزان بالای کربن، گرید 301 استحکام کششی بسیار بیشتری نسبت به گرید 304 ارائه می‌دهد.
هزینه
هزینه تمام‌شده‌ی گرید 304 به مراتب بیشتر از گرید 301 است. غلظت بالای کروم و نیکل در این آلیاژ، دلیل اصلی این اختلاف قیمت محسوب می‌شود. نیکل به عنوان یک کالای اساسی، نوسانات قیمتی قابل توجهی دارد.
کاربرد
گرید 301 عمدتاً در تولید تجهیزات آشپزخانه، تریلرها، فنرها، راه آهن، خودروها، کاور چرخ‌ها و غیره کاربرد دارد.
گرید 304 در صنایع فرآوری مواد غذایی، لوازم آشپزخانه، پانل‌های معماری، ظروف شیمیایی، مبدل‌های حرارتی، سیستم‌های تصفیه آب و غیره استفاده می‌شود.
کدامیک بهتر است؟ گرید 301 یا 304
انتخاب بین گریدهای 301 و 304 استیل، اغلب به عنوان یک چالش در فرآیند طراحی و ساخت مطرح می‌شود. هر یک از این گریدها، ویژگی‌ها و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارا بوده و انتخاب نهایی، به عوامل متعددی از جمله هزینه، محیط عملیاتی و خواص مورد نیاز بستگی دارد.
گرید 304: این گرید به دلیل مقاومت بالای خود در برابر خوردگی و حرارت، به عنوان یک انتخاب ایده‌آل برای کاربردهایی که در معرض شرایط سخت محیطی قرار دارند، شناخته می‌شود. حضور عناصر آلیاژی بیشتر در ترکیب شیمیایی گرید 304، منجر به افزایش استحکام و دوام آن شده است. به همین دلیل، این گرید معمولاً در صنایع غذایی، دارویی، شیمیایی و همچنین در ساخت تجهیزات صنعتی که در معرض دمای بالا یا محیط‌های خورنده قرار دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، هزینه بالاتر این گرید نسبت به گرید 301، یکی از محدودیت‌های استفاده از آن به شمار می‌آید.
گرید 301: این گرید به عنوان یک جایگزین اقتصادی برای گرید 304 ارائه می‌شود. گرید 301 از نظر هزینه، مقرون به صرفه‌تر بوده و در عین حال، خواص مکانیکی مناسبی از جمله شکل‌پذیری و کشش را دارا است. به همین دلیل، این گرید معمولاً در کاربردهایی که نیاز به شکل‌دهی پیچیده و حجم تولید بالا دارند، مانند ساخت قطعات تزئینی و پوشش‌های داخلی، مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، مقاومت کمتر گرید 301 در برابر خوردگی و حرارت نسبت به گرید 304، محدودیت‌هایی را برای استفاده از آن در محیط‌های خورنده و با دمای بالا ایجاد می‌کند.
نتیجه‌گیری
انتخاب بین گریدهای 301 و 304، مستلزم بررسی دقیق نیازها و شرایط هر پروژه است. اگر مقاومت در برابر خوردگی و حرارت، دوام و طول عمر بالا از مهم‌ترین عوامل تصمیم‌گیری باشند، گرید 304 انتخاب مناسب‌تری خواهد بود. اما اگر هزینه، عامل اصلی تصمیم‌گیری باشد و شرایط محیطی چندان سخت نباشد، گرید 301 می‌تواند یک گزینه اقتصادی و کارآمد باشد.