مشخصات ورق استیل ۳۲۱ | ورق استیل ضد سایش

مشخصات ورق استیل ۳۲۱ | ورق استیل ضد سایش

استیل ۳۲۱ که با نام UNS S32100 در گروه استیل های آستنیتی قرار دارد که در سه گرید 321L، 321H و 321 تولید و به بازار عرضه می شود. این گرید از فولاد برای استفاده در دماهای بالاتز از ۹۰۰ درجه سانتیگراد مناسب است و از استحکام و پایداری بالایی برخوردار است. به دلیل تحمل دمای بالا از استیل ۳۲۱ در ساخت مانیفلد خروجی هواپیما، اجزای کوره ها، مبدل های حرارتی، دمنده ها و ... استفاده می شود. استیل ۳۲۱ در دمای بالا از مقاومت خوبی در برابر خوردگی مرزدانه ای برخوردار است. همچنین از کلیه روش های جوشکاری می توان روی این استیل استفاده کرد. 

استنلس استیل ها یا فولادهای ضد زنگ گروهی از آلیاژهای آهن هستند که علاوه بر کربن در ساختار خود برخی عناصر دیگر مانند کروم را نیز دارند. وجود کروم در ساختار استنلس استیل ها باعث شده است که مقاومت آنها به طرز چشم گیری در برابر خوردگی افزایش یابد. البته علاوه بر کروم عناصر دیگری مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و ... را می تواند به استیل اضافه شود و ویژگی های متفاوتی را در این آلیاژ به وجود آورد. با اضافه کردن عناصر مختلف تا کنون گریدهای بسیار متنوعی از استنلس استیل ها ساخته شده است که برای معرفی آن ها عموما از یک عدد سه رقمی استفاده می شود. یکی از این گریدها نیز استیل ۳۲۱ است که با نام UNS S32100 نیز شناخته می شود. در ادامه ای این مقاله با این گرید پرکابرد استیل بیشتر آشنا خواهید شد. 

آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:

• مقدمه استیل ۳۲۱
• مشخصات استیل ۳۲۱
• مقایسه ی انواع مختلف استیل ۳۲۱
• گریدهای جایگزین استیل ۳۲۱
• مقاومت به خوردگی در استیل ۳۲۱
• کاربرد استیل ۳۲۱
• جوشکاری استیل ۳۲۱

مقدمه استیل ۳۲۱

گریدهای ۳۲۱ و ۳۴۷ در واقع فولاد 18/8 پایه ی آستنیتی هستند که با تیانیوم (321) و نیوبیم (347) پایدار شده اند. از این گریدها چون نسبت به خوردگی مرزدانه ای پس از حرارت دهی حساس نیستند استفاده می شوند. گرید 321 برای استفاده در دماهای بالاتر از 900 درجه سانتیگراد مناسب است. استحکام بالا و پایداری از دیگر ویژگی های مثبت این گرید از استیل است.

استیل 321H اصلاح شده ی استیل 321  با مقدار کربن بیشتر است که مقاومت بیشتری در دماهای بالاتر از خود نشان می دهد.

از جمله محدودیت هایی که استیل 321 دارد این است که تیتانیوم در دمای بالا از طریق قوس منتقل نمی شود بنابراین از آن نمی توان به عنوان مواد مصرفی جوشکاری استفاده کرد. در این موارد استیل 347 ترجیح داده می شود. نیوبیم همان عملکرد پایدار کننده ی کاربیدها را بر عهده دارد اما از طریق قوس جوشکاری نیز منتقل می شود. استیل گرید 347 به همین دلیل به عنوان ماده مصرفی استاندارد در موقع جوشکاری استیل 321 به کار برده می شود. از استیل 347 به ندرت به عنوان صفحه ی مادر (Parent plate) استفاده می شود.

مانند سایر استیل های آستنیتی گرید 321 و 347 خاصیت شکل پذیری و جوشپذیری خوبی دارند. آنیلینگ پس از جوشکاری نیز نیاز ندارند. از سختی قابل قبولی برخوردارند حتی در دماهای کمتر از دمای سرمازایی (Cryogenic Temperature) برخوردار هستند.

گرید 321 خوب پرداخت نمی شود به همین دلیل برای کاربردهای دکوراتیو توصیه نمی شود.

استیل گرید 304L بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد و کاربرد عمومی آن نسبت به گرید 321 بیشتر است. استیل 304L از مقاومت حرارتی کمتری در مقایسه با استیل 321 برخوردار است. به همین دلیل برای کار در دمای بالاتر از 500 درجه انتخاب مناسبی نخواهد بود.

مشخصات استیل 321

مشخصات اساسی استیل 321 برای محصولات تخت یا رول شده در استاندارد ASTM A240/A240M بیان شده است. برای محصولاتی مانند لوله و میله نیز مشخصات مشابهی بیان شده است اما لزوما با مشخصات بیان شده برای محصولات تخت یکی نیستند.

ترکیبات شیمیایی استیل 321

ترکیب عناصر تشکیل دهنده ی استیل 321 را می توانید در جدول زیر مشاهده کنید.

Grade		C	Mn	Si	P	S	Cr	Mo	Ni	N	Other
321	min. max	- 0.08	2.00	0.75	0.045	0.030	17.0 19.0	-	9.0 12.0	0.10	Ti=5(C+N) 0.70
321H	min. max	0.04 0.10	2.00	0.75	0.045	0.030	17.0 19.0	-	9.0 12.0	-	Ti=4(C+N) 0.70
347	min. max	0.08	2.00	0.75	0.045	0.030	17.0 19.0	-	9.0 13.0	-	Nb=10(C+N) 1.0

ویژگی مکانیکی استیل 321

ویژگی های مکانیکی ورق استیل 321 در جدول زیر ارائه شده است.

گرید	مقاومت کششی (MPa) min	استحکام تسلیم 0.2% Proof (MPa) min	درصد افزایش طول (% in 50 mm) min	سختی
				راکولB (HR B) max	برینل (HB) max
321	515	205	40	95	217
321H	515	205	40	95	217
347	515	205	40	92	201

ویژگی فیزیکی استیل 321

گرید	چگالی (kg/m3)	مدول الاستیسته(GPa)	(μm/m/°C)میانگین ضریب انبساط			Thermal Conductivity (W/m.K)		Specific Heat 0-100 °C (J/kg.K)	Electrical Resistivity (nΩ.m)
			0-100 °C	0-315 °C	0-538 °C	at 100 °C	at 500 °C
321	8027	193	16.6	17.2	18.6	16.1	22.2	500	720

مقایسه ی انواع مختلف استیل 321

انواع گریدهای مختلف 321 به صورت تقریبی دراستانداردهای مختلف در جدول زیر قابل مشاهده است.

rade	UNS No	Old British		Euronorm		Swedish SS	Japanese JIS
		BS	En	No	Name
321	S32100	321S31	58B, 58C	1.4541	X6CrNiTi18-10	2337	SUS 321
321H	S32109	321S51	-	1.4878	X10CrNiTi18-10	-	SUS 321H
347	S34700	347S31	58G	1.4550	X6CrNiNb18-10	2338	SUS 347

گریدهای جایگزین استیل ۳۲۱

در برخی موارد به جای گرید 321 می توان از گزینه های دیگری استفاده کرد که این موارد در جدول زیر آورده شده است.

گرید	چرا به جای گرید 321 استفاده می شود؟
304L	مقاومت در برابر خوردگی مرزدانه ای مشابهی دارند اما از نظر استحکام به دمای بالا جایگزین مناسبی نیست.
3CR12	تنها برای دماهایی تا 600 درجه سانتیگراد می تواند گزینه مناسبی باشد.
304H	تنها برای دماهایی تا 600 درجه سانتیگراد می تواند گزینه مناسبی باشد.
310	دمای عملکرد می تواند تا 1100 درجه سانتیگراد باشد که برای 321 بالاست.
S30815 (253MA)	دمای عملکرد تا 1150 درجه سانتیگراد که برای 321 بالاست.

مقاومت به خوردگی در استیل ۳۲۱

استیل ۳۲۱ یک فولاد ضد زنگ است پایدار شده با تیتانیوم است که در شرایط عمومی از مقاومت خوبی در برابر خوردگی برخوردار است. اما به خوردگی مرزدانه ای در استیل ۳۲۱ در رنج دمایی ۴۲۷ تا ۸۱۶ درجه سانتیگراد بسیار عالی ست. 

کاربرد استیل ۳۲۱

کاربرد عمومی استیل 321 عبارت است از:

• مانیفلد خروجی هواپیماها
• اجزای کوره ها
• مبدل های حرارتی
• دمنده ها
• مفصل های انبساطی
• اجزای تیوب های حرارتی
• صفحات جوشی برای فرایندهای معدنی در دمای بالا
• تیوب های اسپیرال جوشی برای مشعل های لوله ای

جوشکاری استیل ۳۲۱

به کمک تمام روش های فیوژن می توان عملیات جوشکاری را همراه یا بدون فیلرهای فلزی انجام داد.

---