خواص ورق استیل 321 و کاربرد آن در صنعت

آشنایی با خواص ورق استیل ۳۲۱ و کاربرد آن در صنعت

ورق استیل 321 از جنس فولاد زنگ نزن آستنیتی و از نوع فولادهای نگیر است. این بدین معناست که این ورق جذب آهنربا نمی‌شود. فولاد زنگ نزن 321 یک فولاد زنگ نزن مقاوم به حرارت است که در صنایع مختلف کاربرد دارد.  پایه آلیاژی فولاد 321 ، فولاد زنگ نزن 304 می‌باشد  که برای بهبود خواص آلیاژ 304 و بهبود مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای توسعه یافته است.

ورق استیل 321 دارای خواص عالی شکل‌پذیری، مقاومت خوب در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا، قابلیت جوشکاری خوب و مقاومت به خوردگی عالی است. قابلیت جوشکاری مناسب ورق استنلس استیل 321 به دلیل پایدار شدن فولاد 321 با تیتانیوم می‌باشد. افزودن تیتانیوم به این فولاد، مانع از تشکیل کاربید کروم در حین جوشکاری می‌شود.

از مشخصه‌های  ورق استیل 321 ، کاربرد دما بالای آن است. ورق استیل 321 در محیط‌های دما بالا و بین دماهای 427 تا 900 درجه سانتیگراد خواص خوبی را ارائه می‌دهد. در بین فولادهای زنگ نزن، استنلس استیل 321 با توجه به اینکه به خوبی پولیش نمی‌شود، کاربرد دکوراتیو ندارد. برای آشنایی با فولادهایی که کاربرد دکوراتیو دارند و نحوه تولید ورق‌های دکوراتیو می‌توانید به مطلب قیمت ورق استیل دکوراتیو مراجعه کنید. در ادامه به معرفی استیل 321،خواص آن و عوامل موثر بر قیمت ورق استیل 321 می‌پردازیم.

ترکیب شیمیایی ورق استیل 321

ورق استیل 321 در ترکیب خود 17 تا 19 درصد کروم و 9 تا 12 درصد نیکل دارد. ترکیب شیمیایی این فولاد با درصد کروم و نیکل بالا موجب ایجاد خواص عالی مانند مقاومت به خوردگی خوب در این نوع استیل شده است.

نوع عناصر آلیاژی موجود در فولاد استنلس استیل و مقدار هر عنصر، بر خواص، کاربرد و قیمت استیل بسیار موثر است. در حالت کلی فولادهای زنگ نزن آستنیتی در ترکیب خود دارای 16 تا 30 درصد کروم و 2 تا 20 درصد نیکل هستند.

پایدارسازی فولاد 321 با تیتانیوم

در هنگام جوشکاری هر مقطع فلزی، یک منطقه متاثر از حرارت در ناحیه جوشکاری ایجاد می‌شود. در جوشکاری فولادهای زنگ نزن در این ناحیه، کروم با کربن ترکیب شده و کاربید کروم را در مرز دانه‌ها تشکیل می‌دهد. این کاربید کروم به میزان قابل توجهی مقاومت به خوردگی را در این منطقه کاهش می‌دهد. یکی از کارهایی که می‌توان برای جلوگیری از کاهش تشکیل این کاربید کروم انجام داد، استفاده از آلیاژهای کم کربن مانند آلیاژ 304L است.

راه موثرتر برای کمتر کردن میزان کاربید کروم در فولادها، افزودن تیتانیوم به فولاد به منظور پایدار کردن آن است. کربن تمایل بیشتری به ترکیب با تیتانیوم نشان می‌دهد. بنابراین کروم وارد واکنش با کربن نمی‌شود و در ساختار باقی می‌ماند و به مقاومت به خوردگی فلز کمک می‌کند. برای پایدار کردن فولاد 321 باید مقدار تیتانیوم در آن، حداقل 5 برابر میزان کربن موجود در فولاد باشد. کاهش احتمال خوردگی در ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) از مزیت‌های اصلی ورق استیل 321 است.

استاندارد استیل 321

استیل 321 در استانداردهای AMS 5510 و ASTM A240 تولید می‌شود.

خواص ورق استیل 321

از جمله کلیدی‌ترین خواص ورق استیل 321 این است که وجود تیتانیوم در ترکیب شیمیایی آن، این فولاد را پایدار کرده و در مقابل رسوب کاربید در دمای بالا و اکسید شدن مقاوم می‌کند. این ورق استیل در محدوده دمایی 427 تا 900 درجه سانتیگراد و به خصوص در محیط‌های خورنده عملکرد خوبی دارد.

نوع پر کربن استیل 321 (321H) نیز وجود دارد که  به دلیل داشتن مقدار کربن بیشتر در ترکیب شیمیایی خود، استحکام دما بالای بیشتری نیز دارد. درنتیجه برای کاربردهای دما بالا در کاربردهای ساختمانی بهتر است که از استیل 321 با مقدار کربن بالا (321H) استفاده شود.

ورق استیل 321 علاوه بر اینکه استحکام و مقاومت به خوردگی خوبی در دمای بالا دارد، در دماهای پایین نیز خواص خوبی را نشان می‌دهد. این گرید آلیاژی مانند بیشتر گریدهای آستنیتی، در دماهای زیر صفر هم استحکام و چقرمگی خود را حفظ می‌کند. این ویژگی باعث شده است که ورق استیل 321 انتخاب مناسبی برای کاربردهای مختلف در محدوده کاربردی گسترده‌ای از تجهیزات پالایشگاه‌های نفتی تا سیستم اگزوز خودرو باشد.

مقاومت به خوردگی ورق استیل 321

مقاومت به خوردگی ورق استیل 321 در دمای محیط بسیار خوب است. اما این ورق، خواص خوردگی بسیار خوبی را نیز در دماهای بالا از خود نشان می‌دهد. همچنین در صنعت، برای اینکه به خواص خوردگی بهینه این فولاد در دمای بالا دست یابند، آن را آنیل می‌کنند.

خوردگی می‌تواند در تمامی فلزات رخ دهد. فولاد نیز از جمله فلزاتی است که ممکن است با قرار گرفتن در محیط‌های خورنده دچار خوردگی شود. حتی فولادهای زنگ نزن که به مقاومت به خوردگی بالا شهرت دارند نیز ممکن است در محیط‌های بسیار خورنده یا در دمای بالا دچار خوردگی شوند. از سوی دیگر، خاصیت مقاومت به خوردگی می‌تواند بر روی قیمت ورق استیل بسیار تاثیرگذار باشد.  بنابراین انتخاب نوع فولاد با توجه محیط کاربری آن، امری بسیار مهم است. برای اینکه انتخاب بهتر و مقرون به صرفه‌تری صورت گیرد، نیاز است تا محیط‌های خورنده و راه‌های مقابله با هر کدام از این محیط‌ها شناخته شود. پیشنهاد میکنیم برای آشنایی بیشتر با انواع خوردگی، مقاله مربوط به خوردگی فولاد را مطالعه نمایید.

مقاومت به خوردگی ورق استیل 321 در شرایط عمومی خوردگی، خوردگی تنشی و خوردگی حفره‌ای مانند فولاد 304 است اما در صورت تشدید هر کدام از این انواع خوردگی، بهتر است که از فولاد 316 به جای استیل 321 استفاده شود.

در شرایط خوردگی بین دانه‌ای، ورق استیل 321 به دلیل داشتن تیتانیوم در ترکیب آن، عملکرد بهتری نسبت به اکثر فولادهای گرید 300 به جز انواع کم کربن آن‌ها مانند 316L، 304L و 317L دارد. برای آشنایی بیشتر با انواع فولادهای زنگ نزن مقاله حفاظت در برابر خوردگی و اکسیداسیون با فولاد استنلس استیل را بخوانید. خواندن این مقاله می‌تواند شما را در انتخاب آلیاژ مناسب برای محیط‌های خورنده مختلف راهنمایی کند.

تفاوت فولاد 321 با 304 و 304L

همانطور که در بالا گفته شد، پایه آلیاژی فولاد 321، استنلس استیل 304 است. مقایسه ترکیب شیمیایی فولادهای 321، 304 و 304L  نشان می‌دهد که درصد کروم و نیکل موجود در این آلیاژها بسیار مشابه هم است. تفاوت بین فولادهای 321  و 304 تا حدی مربوط به اختلاف اندکی در مقدار تیتانیوم و نیز مقدار کربن در ترکیب شیمیایی آن‌ها است.

مقدار کربن بالاتر ورق استیل 321 موجب شده است تا این ورق، استحکام تسلیم و استحکام خستگی بیشتری نسبت به  استیل 304 داشته باشد. علاوه بر این، مقاومت خزشی گرید 321 از فولاد زنگ نزن، بیشتر از گرید 304 است. مجموع این خواص مکانیکی خوب باعث شده است تا از ورق استیل 321 در دماهای بالا استفاده شود و ماکزیمم دمای کاربری آن (900 درجه سانتیگراد)، بیشتر از ماکزیمم دمای کاری فولاد 304  (426 درجه سانتیگراد) باشد. استیل 304 در صنایع غذایی کاربرد گسترده‌ای دارد. برای آشنایی با کاربردهای آن، می‌توانید مطلب کاربرد استیل در صنایع غذایی را مطالعه کنید.

استنلس استیل 304 کم کربن (304L)  نیز مانند استیل 321، در مواردی که به مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای نیاز است، کاربرد دارد.

روش تولید ورق استیل 321

تولید ورق استیل 321 با دو روش نورد گرم و سرد، انجام می‌شود. با توجه به کاربرد انواع ورق‌های استیل، مراحل مختلفی برای تولید این ورق‌ها تعریف می‌شود. روش تولید ورق‌ استیل با توجه به کاربرد آن، متفاوت بوده و از جمله مواردی است که بسیار موثر بر قیمت ورق استیل می‌باشد.

عملیات حرارتی استیل 321

عملیات حرارتی استیل 321  شامل عملیات حرارتی حل سازی (آنیل) است. به اینصورت که این فولاد تا محدوده دمایی 950 تا 1120 درجه سانتیگراد گرم می‌شود و سپس به منظور دستیابی به حداکثر مقاومت در برابر خوردگی به سرعت سرد می شود.

درحالیکه هدف اصلی آنیل، دست یافتن به نرمی و شکل‌پذیری بالاتر است. در مورد عملیات حرارتی آنیل می‌توانید در مطلب عملیات آنیلینگ یا آنیل کردن چیست، مطالعه کنید. فولاد استنلس استیل 321 همچنین می‌تواند در محدوده دمایی رسوب کاربید (427 تا 816 درجه سانتیگراد)، بدون اینکه خوردگی بین دانه‌ای رخ دهد، آنیل و تنش‌گیری شود.

فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی در حین آنیل، معمولا تا محدوده دمایی 1100- 1150 درجه سانتیگراد گرم می‌شوند. تا اطمینان حاصل شود که همه کاربیدهای کروم موجود در فولاد حل شود. در نتیجه همه کروم موجود به صورت محلول در آستنیت درآید. سپس در سریع‌ترین حالت ممکن در آب کوئنچ شود. اما مقاطع نازک می‌توانند در هوا نیز سرد شوند. این سرد شدن سریع برای جلوگیری از تشکیل کاربید ضروری است. این فولاد آستنیتی آنیل شده دارای مقاومت به خوردگی مطلوبی در دمای محیط است اما در شرایط کاربرد در دمای بالا (بالاتر از 430 درجه سانتیگراد) که امکان تشکیل دوباره کاربید کروم هست، مناسب نیست. و مقاومت به خوردگی خوبی در دماهای بالا ندارد. برای رفع این مشکل دو راه‌حل وجود دارد که عبارتند از:

  • استفاده از فولادهای زنگ نزن کم کربن مانند 304L یا 316L
  • استفاده از فولادهای پایدار شده با تیتانیوم مانند استیل 321

فولادهای کم کربن در ساختار خود مقدار کربن کافی برای مصرف کروم موجود در آلیاژ را ندارند. بنابراین مقداری کروم در ساختار باقی می‌ماند که می‌تواند مقاومت به خوردگی را بهبود دهد. از طرفی در فولادهای پایدار شده با تیتانیوم،  به دلیل اینکه تیتانیوم  نسبت به کروم تمایل بیشتری به ترکیب شدن با کربن دارد، به عنوان یک پایدار کننده عمل می‌کند و کاربید تیتانیوم به جای کاربید کروم تشکیل می‌شود. بنابراین کروم باقیمانده در ساختار، به بهبود خاصیت خوردگی فولاد کمک می‌کند.

کاربرد ورق استیل 321

ورق استیل 321 معمولا در کاربردهای هوافضا، حرارتی، الکتریکی و ساختمانی کاربرد دارد. از جمله کاربردهای مهم این ورق در صنایعی است که به مقاومت به خوردگی بالا نیاز دارند. به همین خاطر این فولاد به طور گسترده‌ای در صنایع شیمیایی و پتروشیمی به کار می‌رود.

فولاد زنگ نزن 321  به صورت ورق، میلگرد، مفتول، لوله و میله تولید شده و به بازار عرضه می‌شود. ضخامت‌های ورق استیل 321 موجود در بازار، بین 3/0 تا 50 میلی‌متر است. ضخامت ورق استیل بر روند تولید، عملیات‌های ثانویه‌ای که بر روی آن انجام می‌شود و نیز قیمت ورق استیل موثر است. متناسب با کاربرد ورق فولادی، عملیات ثانویه متفاوتی بر روی آن انجام می‌شود. در مورد انواع عملیات ثانویه بر روی ورق‌های فولادی، در مقاله ورق گالوانیزه چیست، بخوانید.

استنلس استیل 321  برای بخش‌های مقاوم به حرارت مصالح ساختمانی و بخش‌هایی که در عملیات حرارتی با مشکل رو به رو هستند، استفاده می شود. ورق استیل 321، قابلیت شکل‌پذیری خوب و خصوصیات جوشکاری برجسته‌ای دارد و به دلیل افزودن فلز تیتانیوم ، این ورق دارای مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای و استحکام دما بالای بهتری است. افزودن تیتانیوم به طور موثری تشکیل کاربید کروم را کنترل می‌کند. ورق استیل 321 همچنین دارای مقاومت خزشی دما بالا و خواص مکانیکی خوب است.

عوامل موثر بر قیمت ورق استیل 321

عوامل متعددی می‌تواند بر قیمت ورق استیل 321 تاثیر داشته باشد. از مهم‌ترین مواردی که می‌تواند قیمت ورق استیل 321 را تحت تاثیر قرار دهد، نوسانات ارزی است. این ورق استیل از جمله کالاهای وارداتی است. بنابراین با تغییر نرخ ارز در داخل کشور، قیمت ورق استیل 321 نیز دچار تغییر می‌شود. در این شرایط به یک منبع معتبر نیاز دارید تا استعلام قیمت ورق را از طریق آن پیگیری کنید. برای اطلاع از قیمت ورق استیل به صورت دقیق و  کاملا به روز می‌توانید به سایت آیرومارت مراجعه کنید یا برای دریافت مشاوره خرید، با کارشناسان آیرومارت تماس بگیرید و راهنمایی‌های لازم را در خرید ورق استیل دریافت کنید. این کار به شما کمک می‌کند تا بهترین انتخاب را داشته باشید.

جوشکاری ورق استیل 321

ورق استیل 321 دارای قابلیت جوشکاری عالی با همه استانداردهای روش‌های ذوبی، با فلز پرکننده یا بدون فلز پرکننده است. جوشکاری از جمله روش‌های بسیار کاربردی برای اتصال فلزات می‌باشد که کاربرد گسترده‌ای نیز در صنعت دارد. آشنایی با روش‌های جوشکاری، مزایا و محدودیت‌های هر روش و نیز آگاهی از پرکاربردترین روش‌های جوشکاری، از جمله دانش‌های مهم در صنعت متالورژی محسوب می‌شود. این آگاهی ها می‌تواند شما را در انتخاب بهترین روش جوشکاری متناسب با نوع فلز یا حتی نوع مقطعی که می‌خواهید جوشکاری کنید، راهنمایی کند.

برای خواندن مقاله بسیار جامع جوشکاری و صفر تا صد انواع روش‌های آن کلیک کنید.

جوشکاری فولاد آستنیتی

در حالت کلی، فولادهای زنگ نزن آستنیتی به عنوان جوش‌پذیرترین استیل‌های پر آلیاژ محسوب می‌شوند. ورق استنلس استیل 321  می‌تواند بدون این که مقاومت به خوردگی آن از بین رود، جوشکاری شود. این ورق در حالت کلی نیازی به آنیل بعد از جوشکاری ندارد، به جز در مواردی که از حساسیت بالایی برخوردار باشد. اما در حالت کلی عملیات پایدارسازی بعد از جوشکاری، در مواردی که کاربرد دما بالا نیاز است، توصیه می‌شود.

دو فاکتور مهم در جوشکاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی عبارتند از:

  • حفظ مقاومت در مقابل خوردگی
  • جلوگیری از ترک‌خوردگی

پایداری عناصر تثبیت‌کننده در ورق استیل 321 در هنگام جوشکاری بسیار حائز اهمیت است.  فولاد 321 در هنگام جوشکاری تمایل به از دست دادن تیتانیم دارد. فولاد با ساختار کاملا آستنیتی در هنگام جوشکاری، بسیار در معرض ترک خوردگی است. به این دلیل نوع 321 طوری طراحی شده است که در انجماد مجدد آن، مقدار کمی فریت وجود دارد. این کار حساسیت به ترک خوردگی را به حداقل برساند. فولادهای زنگ نزن پایدار شده با کلمبیم (نیوبیم)، نسبت به فولادهای پایدار شده با تیتانیم، تمایل بیشتری به ترک گرم دارند.

به طور کلی فولاد استنلس استیل 321، قابلیت جوشکاری قابل مقایسه‌ای با فولادهای زنگ نزن 304 و 304L دارد. تفاوت اصلی جوشکاری  آلیاژهای 304 و 304L با آلیاژ 321 در این است که  افزودن تیتانیوم به این آلیاژ موجب کاهش و یا جلوگیری از رسوب کاربید در حین جوشکاری می‌شود و این امر قطعا بر روی قیمت استیل نیز تاثیر گذار است.

فولادهای جایگزین ورق استیل 321

گریدهای آلیاژی جایگزین ورق استیل 321، فولادهایی هستند که تقریبا دارای خواص مشابهی با فولاد 321 می‌باشند. مثلا دارای خواصی مانند مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای یا خواص مکانیکی خوب در دمای بالا باشند. با توجه به نیاز خود و کاربرد مورد نظرتان می‌توانید ورق‌هایی از جنس‌های مختلف را به جای ورق استیل 321 استفاده کنید. قیمت ورق استیل در گریدهای آلیاژی مختلف متفاوت است. بنابراین جایگزین کردن فولادهای با خواص مشابه، می‌تواند به شما کمک کند تا بهترین و مقرون به صرفه‌ترین انتخاب آلیاژ مورد نظرتان را انجام دهید. در این‌جا به برخی از فولادهایی که می‌توانند به جای ورق استیل 321 استفاده شوند، اشاره شده است.

فولاد 304L می‌تواند در مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی بین دانه‌ای است و نیازی به استحکام در دمای بالا نیست، استفاده شود.

گرید AtlasCR12: این آلیاژ می‌تواند در محدوده دمایی 450 تا 600 درجه سانتیگراد، مورد استفاده قرار گیرد.

304H: در کاربردهای دما بالا و در محدوده دمایی 600 تا 800 درجه سانتیگراد، می‌توان از استیل 304 پرکربن استفاده کرد.

310: دمای کاربرد فولاد 310، بالاتر از 1100 درجه سانتیگراد است که بسیار بیشتر از دمای کاربردی 321 و 321H است. در مقاله مربوط به فولاد نسوز، می‌توانید درباره خواص و انواع کاربرد استیل 310 بخوانید.

گرید S30815 (253MA): دمای کاربردی آن تا حدود 1150 درجه سانتیگراد  و بسیار بیشتر از دمای کاربری فولادهای 321  و 321H است.

کارشناسان و متخصصان آیرومارت می‌توانند شما را در زمینه انتخاب آلیاژ مناسب برای حوزه کاری مورد نظرتان راهنمایی کنند. همچنین بازرگانی فولاد ایرومارت ارائه‌دهنده برخی خدمات جانبی مانند گالوانیزه کردن، برشکاری و خمکاری نیز هست. برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *