آلیاژ ۳۰۹ (UNS S30900) استیل آستنیتی است که برای استفاده در مورادی استفاده می شود که مقاومت در برابر خوردگی در دمای بالامورد نظر است. این آلیاژ دربرابر اکسیداسیون تا ۱۹۰۰ درجه فارنهایت (۱۰۳۸ درجه سانتیگراد) در هوای خشک و بدون رطوبت مقاومت می کند. آلیاژ ۳۰۹ به دلیل داشتن کروم بالا و مقدار نیکل کم ، می تواند در محیط حاوی گوگرد تا دمای ۱۸۳۲ درجه فارنهایت (۱۰۰۰ درجه سانتیگراد) مورد استفاده قرار گیرد. استیل ۳۰۹ نسبت به استیل ۳۰۴ از استحکام و مقاومت دربرابر خوردگی بالایی برخوردار هستند.
کاربرد استیل ۳۰۹
گرید ۳۰۹ نسبت به نوع ۳۰۴ در محیط‌های دریایی مقاوم تر هستند. آنها در حضور محلولهای سولفیت مقاومت بالایی دارند و برای کار کردن با اسیدهای نیتریک ، اسیدهای نیتریک-سولفوریک و اسیدهای استیک ، سیتریک و لاکتیک مفید هستند.
فولاد گرید ۳۰۹ فولاد ضد زنگ آستنیتی نیکل کروم در دمای بالا است. در شرایط چرخه حرارتی این گرید در برابر اکسیداسیون تا دمای تقریبا ۱۸۵۰ درجه فارنهایت مقاومت می کند. گرید ۳۰۹ از مقاومت در برابر سولفیداسیون خوبی برخوردار است اما در برابر کاربراسیون مقاومت کمی دارد. و نباید در اتمسفرهای بسیار کوره کننده استفاده شود. نوع ۳۰۹ در شرایط سردکاری و آنیل غیرمغناطیسی است.
۳۰۹ به صورت ۳۰۹S در آمریکا و ۳۰۹E در اروپا استفاده می شود. کروم و سیلیکون برای ایجاد مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا به فولادهای ضد زنگ اضافه می شوند. ۳۰۹E حاوی کروم کمی کمتر از ۳۰۹S است ، اما علاوه بر این تقریبا ۱.۷۵٪ سیلیکون بیشتر از آن دارد.
افزودن نیکل ، کربن و نیتروژن باعث ایجاد مقاومت بالا در برابر خزش می شوند. ۳۰۹E حاوی نیکل کمتر، نیتروژن و سطح کربن بالاتری است. به دلیل میزان بالای کربن میزان کشیدگی ۳۰۹E کمتر از ۳۰۹S است.
با تفاوتی که این دو گرید در ترکیباتشان دارند، هردو در دمای اتاق قابل فرم پذیری و جوشکاری هستند.
آلیاژهای ۳۰۹ و ۳۰۹S به دلیل مقاومت در برابر اکسیداسیون و استحکام در دمای بالا، همراه با مقاومت در برابر تغییر شکل مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از کاربردهای این آلیاژ عبارتند از: عناصر گرمایش ،قطعات موتور هواپیما و جت،مبدل های حرارتی،دیگ بخار،تجهیزات پالایشگاه و فرآوری مواد شیمیایی،قطعات اگزوز ،تجهیزات جابجایی سولفیتها،تجهیزات کوره‌ها،استانداردها،
ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی
ترکیب شیمیایی استنلس استیل گرید 309E و ۳۰۹S به صورت زیر است.:
ترکیب شیمیایی ۳۰۹S شامل ۶۰% آهن، ۲۳% کروم، ۱۴% نیکل، ۱۰% منگنز، ۱% سیلیس، ۰.۲% کربن، ۰.۴۵% فسفر و ۰.۳% سولفور.
ترکیب شیمیایی ۳۰۹E شامل ۶۰% آهن، ۲۰% کروم، ۱۲% نیکل، ۲% منگنز، ۱% سیلیس، ۰.۲% کربن، ۰.۴۵% فسفر و ۰.۳% سولفور.
مقاومت در برابر خوردگی
استیل ۳۰۹ برای استفاده در محیط های خورنده مرطوب طراحی نشده است. مقدار بالای کربن ، که برای تقویت خاصیت خزش وجود دارد ، اثر خسارت آور بر مقاومت در برابر خوردگی آبی دارد. این آلیاژ پس از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در دماهای بالا مستعد خوردگی بین دانه ای میشود. اما به دلیل دارا بودن مقدار بالای کروم (۲۳%) ، استیل ۳۰۹ از بیشتر استیل مقاوم در برابر حرارت ، مقاومت در برابر خوردگی بالاتری دارد.
خواص استیل ۳۰۹
• استیل ۳۰۹ مشابه استیل ۳۰۴ ماشینکاری میشود.
• استنلس استیل ۳۰۹ با استفاده از روش های جوشکاری نفوذی یا مقاومتی قابل جوشکاری است. روش جوشکاری اکسی استیلن برای جوشکاری این آلیاژ مناسب نیست.
• فولاد ضد زنگ درجه ۳۰۹ در دمای ۱۰۳۸-۱۱۲۱ درجه سانتیگراد ( ° F1900-2050) در آب کوئنچ میشود.
• این گرید به راحتی به صورت رول و یا کشیده میشود.
• با روش آنیل میتوان سختی استیل نسوز ۳۰۹ را کاهش داد. متعاقبا با کاهش سختی این ورق، شکل پذیری آن افزایش می‌یابد.
• با توجه به آستنیتی بودن ورق ۳۰۹ و ۳۰۹S، دارای خاصیت غیرمغناطیسی است و جذب آهن ربا نخواهد شد. به این استیل‌ها اصطلاحا استیل نگیر میگویند.
جایگزین های استنلس استیل 309
استنلس استیل 309 که با نام استیل نشوز نیز در بازار شناخته می شود از جمله آلیاژهای تخصصی است که در مقایسه با گرید های دیگر کاربردهای محدودتری دارد. لذا ممکن است در برخی مواقع از گزینه های جایگزین برای آن استفاده شود.
جوشکاری فولاد ضد زنگ 309 چگونه است؟
استنلس استیل 309 می‌تواند با استفاده از روش‌های جوشکاری ذوبی و مقاومتی به شکل قابل قبولی جوش داده شود. از جمله انواع جوشکاری صنعتی که میتوان برای جوشکاری استیل 309 استفاده کرد عبارت‌اند از جوشکاری فیوژن (ذوبی) و جوشکاری مقاومتی. البته برای جوشکاری با روش جوشکاری فیوژن باید دقت داشت که از جوشکاری با استفاده از متد اکسی‌آستیلن که می‌تواند باعث کربن‌دار شدن و کاهش مقاومت به خوردگی شود، استفاده نشود. لازم به ذکر است که قبل از جوشکاری باید سطح استنلس استیل 309 تمیز و بدون روغن باشد.
عملیات حرارتی فولاد ضد زنگ گرید 309
استیل 309 در دماهای بالای 1177 درجه سانتیگراد قابل عملیات حرارتی است. در این دما، استیل 309 به آهستگی سرد شده و پس از آن در دمای ۹۸۲ درجه سانتیگراد نیز مجدداً گرم شده و به سرعت کوئنچ میشود. عملیات حرارتی آنیل نیز برای بازیابی خواص مقاومت به خوردگی استیل 309 انجام میشود. همچنین، استیل 309 در دمای ۱۰۳۸-۱۱۲۱ درجه سانتیگراد آنیل شده و سپس با آب کوئنچ میشود. مهم است بدانید که استیل 309 به علت مقاومت به حرارت و پایداری در دماهای بالا، پس از انجام عملیات حرارتی، همچنان به خوبی قابل استفاده است
خواص فولاد ضد زنگ آلیاژ 309
• مقاومت بالا در برابر خوردگی و خوردگی ترکیبی در دماهای بالا
• قابلیت جوشکاری با روش‌های مختلف، به ویژه جوشکاری با روش ذوبی و مقاومتی
• پایداری در دماهای بالا تا 1093 درجه سانتیگراد
• قابلیت ساخت و تولید با انواع روش‌های رایج تولید
• مقاومت بالا در برابر خوردگی و اکسیداسیون معایب استنلس استیل 309
• قیمت بالا نسبت به برخی از آلیاژهای دیگر
• افزایش خوردگی میکروبی در محیط‌های شور و مرطوب
• حساسیت به ترک خوردگی تنشی در برخی محیط‌ها در کل، استنلس استیل 309 یک آلیاژ مقاوم با ویژگی‌های منحصر به فرد در دماهای بالا است که در برخی از کاربردهای صنعتی و مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• تولید و دمای گرمایی
• این فولاد می تواند مانند فولاد استنلس 304، ساخته شود.
• قابلیت ماشین کاری
• استنلس استیل گرید 309 می تواند شبیه به استنلس استیل 304 ماشین کاری شود.
ورق استیل ۳۰۹در صنعت
ورق استیل ضد زنگ ۳۰۹ در صنایع و پروژه‌های متنوعی به کار برده میشود. این نوع استیل در مقابل ورق استیل ۳۰۴ در محیط های دریایی مستحکم تر هستند. آنها به دلیل وجود محلول های سولفیت استقامت بسیاری دارند و برای کار کردن با اسید های نیتریک – سولفوریک، اسید های استیک، سیتریک، نیتریک و لاکتیک سودمند میباشد.
ورق استیل ۳۰۹ یک گونه فولاد زنگ نزن نیکل، کروم در حرارت بالا است. در وضعیت تناوب حرارتی این آلیاژ در مقابل اکسیداسیون تا درجه حرارت حدوداً ۱۸۵۰ درجه فارنهایت استقامت میکند. این نوع ورق استیل از استقامت در مقابل سولفیداسیون مطلوبی بهره‌مند است ولی در مقابل کاربراسیون استقامت چندانی ندارد و نبایستی در هوا بارهای خیلی کوره کننده به کار برده شود. این نوع استیل در وضعیت کوئنچ کردن و باز پخت غیر مغناطیسی است.
ورق استیل ۳۰۹ به شکل ۳۰۹S در امریکا و ۳۰۹E در اروپا به کار برده میشود. کروم و سیلیکون برای وضع استقامت در مقابل اکسیداسیون در حرارت های بالا به فولادهای زنگ نزن افزوده میشود. ورق استیل ۳۰۹E شامل کروم کمتری نسبت ۳۰۹S است ولی افزون بر این حدوداً ۱.۷۵٪ سیلیکون زیادتر از آن دارد.
علت استقامت بالا در استیل ۳۰۹
اضافه نمودن نیکل ، نیتروژن و کربن سبب ایجاد استقامت بسیار در مقابل خزش می شوند. ۳۰۹E شامل نیکل اندک، نیتروژن و مقدار کربن بیشتری است. به علت مقدار بسیار کربن مقدار کشیدگی آن کمتر از ۳۰۹S است. با فرقی که این دو گونه استیل در تلفیقاتشان دارند هر دو در دمای اتاق توانایی شکل پذیری و جوشکاری دارند.
• قطعات و بخش های کوره ها
• ابزارآلات کمپانی کاغذ سازی
• مجموعه هایی برای ایجاد انرژی
• ساخت بخش های مربوط اگزوز خودرو
• برای ساخت بخش های موتور جت و هواپیما
• پاتیل های بخار
• از دیگر کاربرد ورق استیل می توان به ابزار آلات پروسه های شیمیایی اشاره نمود.
• المان های گرمایشی
• در مبدل های گرمایشی به کار برده می شوند.
• کاربرد آن در دیگر لوازم ترابری با دمای بسیار
سخن آخر
ورق استیل ضد زنگ ۳۰۹ در صنایع و پروژه‌های متنوعی به کار برده میشود. این نوع استیل در مقابل ورق استیل ۳۰۴ در محیط های دریایی مستحکم تر هستند. آنها به دلیل وجود محلول های سولفیت استقامت بسیاری دارند و برای کار کردن با اسید های نیتریک – سولفوریک، اسید های استیک، سیتریک، نیتریک و لاکتیک سودمند میباشد. ورق استیل ۳۰۹ یک گونه فولاد زنگ نزن نیکل، کروم در حرارت بالا است. در وضعیت تناوب حرارتی این آلیاژ در مقابل اکسیداسیون تا درجه حرارت حدوداً ۱۸۵۰ درجه فارنهایت استقامت میکند. این نوع ورق استیل از استقامت در مقابل سولفیداسیون مطلوبی بهره‌مند است ولی در مقابل کاربراسیون استقامت چندانی ندارد و نبایستی در هوا بارهای خیلی کوره کننده به کار برده شود. این نوع استیل در وضعیت کوئنچ کردن و باز پخت غیر مغناطیسی است. ورق استیل ۳۰۹ به شکل ۳۰۹S در امریکا و ۳۰۹E در اروپا به کار برده میشود. کروم و سیلیکون برای وضع استقامت در مقابل اکسیداسیون در حرارت های بالا به فولادهای زنگ نزن افزوده میشود. ورق استیل ۳۰۹E شامل کروم کمتری نسبت ۳۰۹S است ولی افزون بر این حدوداً ۱.۷۵٪ سیلیکون زیادتر از آن دارد.