304 مقابل 316 الفولاذ المقاوم للصدأ

الأوستنيتي 304 مقابل 316 غالبًا ما يُشار إلى الفولاذ المقاوم للصدأ على أنه الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة الجراحية أو الطبية، وهو من بين أكثر أنواع الفولاذ استخدامًا.

الفرق الأساسي بين 304 و 316 الفولاذ المقاوم للصدأ يكمن في إضافة الموليبدينوم إليه 316, مما يعزز بشكل كبير مقاومتها للتآكل, وخاصة في البيئات المالحة أو الغنية بالكلوريد.

لذا, كيف يمكنك أن تقرر بينهما? في هذه المقالة, سنقوم بتحليل خصائصهم, أوجه التشابه, والاختلافات لمساعدتك على اتخاذ القرار الصحيح.

1. ما هو 304 الفولاذ المقاوم للصدأ?

304 الفولاذ المقاوم للصدأ أو 304 SS هو الفولاذ الأوستنيتي الذي يحتوي على 18% الكروم و 8% النيكل (ومن هنا الاسم 18/8) وعناصر صناعة السبائك الأخرى مثل الكربون, الفوسفور, الكبريت, السيليكون, والمنجنيز.

304 يعد الفولاذ المقاوم للصدأ أحد أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ شيوعًا وتنوعًا. وهو جزء من الأسرة الأوستنيتي, مما يعني أنه يحتوي على بنية بلورية مكعبة محورها الوجه, مما يساهم في مقاومته الممتازة للتآكل وقابلية التشكيل العالية.

الخصائص الفيزيائية والميكانيكية：

• كثافة: كثافة 304 الفولاذ المقاوم للصدأ هو 7.93 جم/سم3.
• ‌قوة الشد: قوة الشد (ب) ≥ 520 MPa.
• ‌قوة الخضوع المشروطة: قوة الخضوع المشروطة (σ0.2) ≥ 205 MPa.
• ‌استطالة: استطالة (%) ≥ 40.
• ‌صلابة: تختلف قيمة الصلابة باختلاف طرق الاختبار, على سبيل المثال, قيمة الصلابة هي 187 غ.ب; 90 HRB; و 200 الجهد العالي.
• ‌نقطة الانصهار‌: تتراوح نقطة الانصهار بين 1398-1454 درجة مئوية.
• ‌سعة حرارية محددة‌: السعة الحرارية المحددة هي 0.50 كيلوجول/كجم·ك.
• ‌الموصلية الحرارية‌: الموصلية الحرارية هي 16.3 W/m·K عند 20 درجة مئوية و 21.5 W/m·K عند 500 درجة مئوية.
• ‌معامل التمدد الخطي‌: معامل التمدد الخطي هو 17.2×10^-6/°C عند 0-100°C و18.4×10^-6/°C عند 0-500°C.
• ‌المقاومة‌: المقاومة هي 0.73×10^-6 أوم·م.

304 الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مجموعة واسعة من التطبيقات, على النحو التالي:

• ‌الديكور المعماري‌: 304 يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة جيدة للتآكل وجماليات, ويستخدم على نطاق واسع في صناعة مواد الديكور المعماري, مثل الأبواب, ويندوز, السور, درابزين الدرج, إلخ.
• ‌صناعة البتروكيماويات‌: 304 يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة جيدة للتآكل وقوة في درجات الحرارة العالية, ويستخدم في المعدات الكيميائية, حاويات, وخطوط الأنابيب في صناعة البتروكيماويات.
• ‌تجهيز الأغذية‌: 304 الفولاذ المقاوم للصدأ غير سام, عديم الرائحة, ولا تنتج مواد ضارة.
  يستخدم على نطاق واسع في تجهيز الأغذية, تخزين, والنقل, مثل معدات إنتاج المشروبات, حاويات تخزين المواد الغذائية, آلات تجهيز الأغذية, إلخ.
• ‌المعدات الطبية‌: 304 الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مقاومة جيدة للتآكل, غير سمية, واللمعان, ويستخدم على نطاق واسع في صناعة المعدات الطبية, مثل الأدوات الجراحية, يزرع العظام, إلخ.
• ‌تصنيع السيارات: 304 الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مقاومة جيدة للتآكل ومقاومة التآكل, ويستخدم في أنابيب العادم, أنابيب الوقود, أبواب, ويندوز, الهيئات, وأجزاء أخرى في صناعة السيارات.
• ‌الأدوات المنزلية‌: 304 يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة جيدة للتآكل وجماليات, ويستخدم على نطاق واسع في صناعة أدوات المطبخ, مثل الأواني, السلطانيات, لوحات, سكاكين, شوك, إلخ.
  كما يتم استخدامه في صناعة مستلزمات الحمام, مثل الحنفيات, أحواض الاستحمام, مراحيض, إلخ.

فضلاً عن ذلك, 304 ويستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا في صناعة الأثاث, مثل الأرائك, أسرة, الكراسي, إلخ.; مواد البناء; الصناعة الكيميائية; المعدات الزراعية; أجزاء السفينة وغيرها من المجالات.

مقاومتها الممتازة للتآكل, مقاومة الحرارة, قوة درجات الحرارة المنخفضة, والخصائص الميكانيكية, فضلا عن قابلية المعالجة الجيدة وقابلية اللحام, يصنع 304 يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ خيارًا مثاليًا للعديد من التطبيقات الصناعية والمنزلية.

2. ما هو 316 الفولاذ المقاوم للصدأ?

316 الفولاذ المقاوم للصدأ أو 316 SS هو الصف الأوستنيتي الثاني الأكثر شعبية من الفولاذ المقاوم للصدأ, ويحتوي على الحديد, 10-14% النيكل, و 16-18% الكروم.

التميز الحقيقي في الفولاذ المقاوم للصدأ 316 مقابل 304 مقارنة SS هي وجود الموليبدينوم (2-3%) إلى جانب عناصر صناعة السبائك الأخرى مثل الكربون, المنغنيز, والسيليكون.

الخصائص الفيزيائية والميكانيكية：

• ‌‌كثافة: كثافة 316 الفولاذ المقاوم للصدأ 8.0 جم/سم3.
• صلابة: يتم قياسها عادة بواسطة صلابة برينل, مع أقصى صلابة حوالي 215 HB لأشكال الشريط والقسم.
• نقطة الانصهار: تقريبًا 1400 ل 1450 درجة مئوية (2552 ل 2642 درجة فهرنهايت)
• السعة الحرارية المحددة: حول 484 J/kg·K في درجة حرارة الغرفة.
• ‌معامل التمدد الحراري‌: عند 20 درجة مئوية, معامل التمدد الحراري 316 الفولاذ المقاوم للصدأ 16.5×10⁻⁶/درجة مئوية, مما يعني أنه لكل 1 درجة مئوية زيادة في درجة الحرارة, سيزيد طول المادة بنسبة مقابلة.
• ‌الموصلية الحرارية‌: الموصلية الحرارية 316 الفولاذ المقاوم للصدأ 16 واط/(م·ك).
• ‌المقاومة‌: المقاومة 316 الفولاذ المقاوم للصدأ 7.2×10⁻⁷Ω·م.
• ‌قوة الشد: عادة بين 500 و 700 ميجاباسكال (MPa).
• ‌قوة العائد المشروطة (0.2% الإجهاد والدليل): عادة حولها 220 MPa لأشكال اللوحة.

316 الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مجموعة واسعة من التطبيقات, على النحو التالي:

• الهندسة البحرية: 316 يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة ممتازة للتآكل بمياه البحر, لذلك تم استخدامه على نطاق واسع في مجالات الهندسة البحرية مثل السفن, المنصات البحرية, وخطوط الأنابيب البحرية.
• ‌الإنتاج الكيميائي: يمكن أن يقاوم التآكل الناتج عن معظم المواد الكيميائية الضارة وغالبًا ما يستخدم كمادة تصنيع للمعدات مثل صهاريج التخزين والمفاعلات.
• ‌صناعة الأدوية: له تأثير ضئيل على الأدوية وسهل التنظيف والتطهير, لذلك غالبًا ما يتم استخدامه كمواد تصنيع لمعدات معالجة وتخزين الأدوية.
• ‌تجهيز الأغذية: كما الفولاذ المقاوم للصدأ الغذاء الصف, يتم استخدامه لتصنيع معدات تجهيز الأغذية, أدوات المائدة, أدوات المطبخ, وأدوات أخرى.
• ‌المعدات الطبية: لديها توافق حيوي جيد ومقاومة للتآكل, وقد تم استخدامه على نطاق واسع في تصنيع المعدات الطبية, مثل المفاصل الصناعية, أدوات طب الأسنان, الأدوات الجراحية, إلخ.
• ‌الديكور المعماري‌: لها مظهر جميل, نسيج صلب, وأداء قوي مضاد للقاذورات. غالبًا ما يستخدم كمواد للديكور الداخلي في مجال الديكور المعماري.
• ‌صناعة البتروكيماويات: يتم استخدامه لخطوط الأنابيب الصناعية مثل البترول, كيميائية, طبي, طعام, الصناعة الخفيفة, والمكونات الهيكلية الميكانيكية.

فضلاً عن ذلك, 316 ويستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا في صناعة أدوات المطبخ مثل السكاكين, ألواح التقطيع, إلخ., فضلا عن المرافق المنزلية مثل كونترتوب المطبخ, المصارف, اغطية المدى, إلخ. بسبب مقاومتها الممتازة للتآكل وقوتها في درجات الحرارة العالية.

3. الاختلافات الرئيسية بين 304 مقابل 316 الفولاذ المقاوم للصدأ

للاختيار بشكل فعال بين 304 و 316 الفولاذ المقاوم للصدأ (سس), من الضروري أن نفهم اختلافاتهم الرئيسية. فيما يلي الفروق الأكثر أهمية:

التركيب الكيميائي

304 سس: مكون من الكربون (0.07%), السيليكون (1%), المنغنيز (2%), الفوسفور (0.045%), الكبريت (0.015%), نتروجين (0.10%), الكروم (18%), والنيكل (8%).

316 سس: يحتوي على الكربون (0.07%), السيليكون (1.00%), المنغنيز (2.00%), الفوسفور (0.045%), الكبريت (0.015%), نتروجين (0.10%), الكروم (16%), النيكل (10%), والموليبدينوم (2.00%).

يكمن التمييز الأساسي في وجود الموليبدينوم والنسب المتفاوتة من الكروم والنيكل, مما يؤثر على خصائصهم.

الخواص الميكانيكية

• قوة العائد: يقيس القوة القصوى التي يمكن أن تتحملها المادة قبل التشوه الدائم. 304 SS لديه قوة العائد من 215 MPa, بينما 316 SS لديه قوة العائد من 205 MPa. يعد هذا الاختلاف الدقيق أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات عالية الدقة.
• صلابة: يعكس مقاومة المادة للتشوه والمسافة البادئة. 316 SS أصعب, مع صلابة روكويل ب 79, مقارنة ب 304 سس في 70 روكويل ب. هكذا, 316 يعتبر SS مناسبًا بشكل أفضل للمشاريع الصعبة التي تتطلب صلابة أعلى.
• معامل المرونة: يشير إلى كيفية مقاومة المادة للتشوه تحت الضغط. 304 SS لديه معامل مرونة أعلى (193-200 المعدل التراكمي) مقارنة ب 316 سس (164 المعدل التراكمي), مما يجعلها أكثر مرونة للتشوه.

مقاومة التآكل

كلا الدرجات مقاومة للتآكل, لكن 316 سس, بفضل محتواه من الموليبدينوم, يتفوق في مقاومة التآكل, وخاصة في بيئات الكلوريد وحمض الكبريتيك.

تضمن مقاومتها المحسنة للتآكل تنظيفًا أسهل دون القلق بشأن التوافق الكيميائي.

مقاومة الحرارة

• 304 سس: يعمل بشكل جيد في درجات الحرارة العالية ولكنه قد يتعرض للتآكل إذا تعرض بشكل مستمر لدرجات حرارة تتراوح بين 797-1580 درجة فهرنهايت.
• 316 سس: يحافظ على الأداء الوظيفي عند درجات حرارة تتجاوز 1550 درجة فهرنهايت وأقل من 850 درجة فهرنهايت, مما يجعلها أكثر استقرارًا عبر نطاق درجة حرارة أوسع.

يكلف

بسبب محتواه العالي من العناصر والموليبدينوم المضاف, 316 SS تقريبًا 40% أغلى من 304 سس.

زيادة مقاومة التآكل تبرر التكلفة الأعلى, تحضير 316 SS خيار ممتاز للتطبيقات المتخصصة.

4. 304 مقابل 316 الفولاذ المقاوم للصدأ: التشابه

رغم اختلافهم, 304 و 316 تشترك في العديد من السمات المشتركة التي تجعلها اختيارات موثوقة للعديد من التطبيقات.

المغناطيسية

كلا الصفين غير مغناطيسيين في حالة التلدين ولكن قد يصبحان مغناطيسيين قليلاً عند العمل على البارد.

مقاومة التآكل

يوفر كلا الدرجتين مقاومة ممتازة للتآكل, مما يجعلها مناسبة للبيئات التي يشكل فيها التآكل والتلف مصدر قلق كبير.

قابلية اللحام

كلاهما 304 و 316 يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بسهولة, على الرغم من أنه يجب توخي الحذر لتجنب التآكل بعد اللحام في البيئات الأكثر تطلبًا.

القابلية للتشكيل

قابلية التشكيل لكلا الصفين ممتازة, مما يسمح باستخدامها في التصاميم المعقدة دون تشقق.

متانة

يوفر كلا النوعين متانة طويلة الأمد ومقاومة للعوامل البيئية.

قوة الشد

يتمتع كلا الصفين بقوة شد ممتازة, إس إس 304 و س.س 316 لديها قوة الشد 500-700Mpa, مما يجعلها مناسبة للعمل تحت نفس الظروف.

5. 304 مقابل 316 الفولاذ المقاوم للصدأ: كيفية اختيار الحق?

يعتمد اختيار درجة الفولاذ المقاوم للصدأ الصحيحة بشكل أساسي على سيناريو الاستخدام ومتطلباته المحددة. كل درجة – 304 و316 – لها مميزاتها الفريدة:

304 الفولاذ المقاوم للصدأ

• المزايا: مقاومة جيدة للتآكل بشكل عام والقدرة على تحمل التكاليف.
• الاستخدام: مناسبة لمقاومة معظم المواد الكيميائية اليومية, بما في ذلك الماء, المشروبات, والمنتجات الغذائية.
• التطبيقات: تستخدم عادة في معدات تجهيز الأغذية, أدوات المطبخ, والأدوات المنزلية العامة.
• يكلف: اقتصادية نسبيا, مما يجعله خيارًا عمليًا للتطبيقات القياسية.

316 الفولاذ المقاوم للصدأ

• المزايا: تعزيز مقاومة التآكل, وخاصة ضد الكلوريدات, ومتانة أعلى.
• الاستخدام: مثالي للبيئات القاسية مثل البيئات البحرية أو حيث يكون الاتصال بالمياه المالحة أمرًا شائعًا.
• التطبيقات: يفضل للمعدات الطبية, أدوات المطبخ الراقية, والسيناريوهات التي تتطلب جودة مواد متفوقة.
• يكلف: أغلى من 304, مما يعكس خصائصه المتفوقة وعمره الأطول.

في ملخص, 304 يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة جيدة للتآكل بسعر معتدل, مما يجعلها مثالية للاستخدام اليومي.

316 الفولاذ المقاوم للصدأ, مع الموليبدينوم المضافة, يوفر مقاومة استثنائية لتآكل الكلوريد وهو الأفضل للبيئات والتطبيقات الصعبة حيث تكون المتانة أمرًا بالغ الأهمية.

6. خاتمة

الاختيار بين 304 و 316 يعتمد الفولاذ المقاوم للصدأ إلى حد كبير على المتطلبات المحددة لمشروعك. في حين أن كلا السبائك متينة ومقاومة للتآكل, 316 يبرز في البيئات التي يكون فيها التآكل الناجم عن الكلوريد مصدر قلق.

تقييم الظروف البيئية, احتياجات الصيانة, وقيود الميزانية لتحقيق أفضل اختيار لتطبيقك.

التعليمات

س: يكون 316 الفولاذ المقاوم للصدأ أقوى من 304?

أ: من حيث قوة الشد, كلاهما متشابهان, لكن 316 يُظهر مقاومة أفضل للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي.

س: يستطيع 304 يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في البيئات البحرية?

أ: بينما 304 يمكن استخدامها في بعض التطبيقات البحرية, فهو أكثر عرضة للتآكل الناجم عن الكلوريد مقارنة بـ 316.

س: يمكن على حد سواء 304 و 316 يتم لحام الفولاذ المقاوم للصدأ?

أ: نعم, كلاهما يمكن لحامه بسهولة, على الرغم من أنه ينبغي توخي الحذر لتجنب التآكل بعد اللحام, خاصة مع 316 في البيئات القاسية.