معرفی آلیاژ ۳۱۶ و ۳۱۶L به همراه مشخصات

آلیاژهای 316 و 316L (با شماره UNS S31600 و UNS S31603) از نوع فولادهای ضد زنگ آستنیتی محسوب می‌شوند که عناصر کروم، نیکل، مولیبدن و … را درون خود جای داده اند. وجود این عناصر در آلیاژ 316 و 316L باعث تقویت و بهبود مقاومت فولادها در برابر خوردگی(در مقایسه با آلیاژهای 304 و 304L)  می‌شوند. در واقع به دلیل وجود عنصر مولیبدن، هم مقاومت آلیاژها در برابر خوردگی حفره ای افزایش می‌یابد و هم باعث می‌شود تا عنصر در برابر عوامل به وجود آورنده خزش نیز مقاومت بیشتری از خود نشان دهد.

از طرف دیگر استحکام کششی فولاد نیز بواسطه وجود عنصر مولیبدن افزایش می‌یابد. همچنین توجه داشته باشید که آلیاژهای 316 و 316L در محیط‌هایی که احتمال بوجود آمدن خوردگی در حد متوسط قرار دارد؛ کاربرد دارند. همچنین در محیط‌هایی که کلرید و هالیدها حضور دارند؛ می‌توان از این دو آلیاژ استفاده کرد.

این آلیاژ به صورت ورق استیل 316، لوله استیل 316 و میلگرد استیل 316 روانه بازار می‌شود و در صنایع مختلفی کاربرد دارد.

معرفی آلیاژ 316 و 316L

آلیاژهای 316 و 316L در برابر خوردگی جوی نیز مقاوم هستند و همچنین در محیط‌های کاهنده و اکسنده نیز عملکرد خوب خود را حفظ می‌کنند. همچنین این آلیاژها در برابر محیط‌های آلوده درون آب (آب دریا) نیز می‌تواند کاربرد داشته باشند. از طرف دیگر این آلیاژها در برابر خوردگی‌های مرز دانه ای (که معمولا در هنگام جوشکاری رخ می‌دهند) نیز مقاوم می‌باشند.  توجه داشته باشید که آلیاژهای 316 و 316L در دماهای برودتی، چقرمگی و استحکام عالی را ارائه می‌دهند.

آلیاژهای 316 و 316L در شرایط آنیل شده، غیر مغناطیسی هستند؛ اما بعد از انجام کار سرد یا جوشکاری، کمی مغناطیسی می‌شوند.

استانداردهای اخذ شده توسط آلیاژ 316 و 316

• استاندارد A 240 از ASTM
• استاندارد SA 240 از ASME
• استاندارد 5524/5504 از AMS
• استاندارد 766 از QQ-S

کاربردهای آلیاژ 316 و 316L

• فرآوری مواد شیمیایی و پتروشیمیایی، ساخت و تولید مخازن تحت فشار، ساخت و تولید مبدل‌های حرارتی، سیستم‌های لوله کشی، اتصالات، فلنج‌ها، پمپ‌ها، شیرها و…
• فراوری مواد غذایی و آشامیدنی
• صنایع دریایی
• صنایع پزشکی
• صنایع نفتی
• فرآوری داروها
• تولید برق از طریق سوخت هسته ای
• در زمینه تهیه منسوجات
• در زمینه تصفیه آب
• در صنایع تولید کاغذ

درصد جرمی عناصر تشکیل دهنده آلیاژ 316

• کروم: در کمترین حالت 0 درصد و در بیشترین حالت 18.0 درصد
• نیکل: در کمترین حالت 0 درصد و در بیشترین حالت 14.0 درصد
• مولیبدن: در کمترین حالت 00 درصد و در بیشترین حالت 3.00 درصد
• کربن: 06 درصد
• منگنز: 00 درصد
• فسفر: 045 درصد
• سولفور: 0.03 درصد
• سیلیکون: 75 درصد
• نیتروژن: 1 درصد
• آهن: در حالت تعادل

درصد جرمی عناصر تشکیل دهنده آلیاژ 316L

• کروم: در کمترین حالت 0 درصد و در بیشترین حالت 18.0 درصد
• نیکل: در کمترین حالت 0 درصد و در بیشترین حالت 14.0 درصد
• مولیبدن: در کمترین حالت 00 درصد و در بیشترین حالت 3.00 درصد
• کربن: 030 درصد
• منگنز: 00 درصد
• فسفر: 045 درصد
• سولفور: 0.03 درصد
• سیلیکون: 75 درصد
• نیتروژن: 1 درصد
• آهن: در حالت تعادل

خواص فیزیکی آلیاژ 316 و 316L

• چگالی: 285 پوند بر اینچ مکعب یا 7.90 گرم بر سانتی‌متر مکعب
• ظرفیت گرمایی ویژه: 11 بی تی یو بر پوند بر درجه فارنهایت (در دمای 32 الی 212 درجه فارنهایت) یا 460 ژول بر کیلوگرم در کلوین (در دمای 0 الی 100 درجه سانتی گراد)
• مدول الاستیسیته0 M psi یا 200 گیگاپاسکال
• رسانای گرمایی: 1 بی تی یو بر ساعت بر مجذور فوت بر فوت بر درجه فارنهایت یا 14.6 وات بر متر در درجه سانتی گراد (در دمای 100 درجه سلسیوس یا 212 درجه فارنهایت)
• محدوده ذوب: 2450 الی 2630 درجه فارنهایت یا 1390 الی 1440 درجه سانتی‌گراد
• مقاومت الکتریکی: 1 میکرو اهم در اینچ در دمای 68 درجه فارنهایت یا 74 میکرواهم در سانتی‌متر در دمای 20 درجه سانتی‌گراد

ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 316 و 316L

– در دمای 68 الی 212 درجه فارنهایت ( درجه فارنهایت (20 الی 100 درجه سلسیوس) ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 316 و 316L ، 2 میکرو اینچ بر اینچ در درجه فارنهایت (16.6 میکرو سانتی متر بر سانتی متر در درجه سلسیوس) است.

– در دمای 68 الی 932 درجه فارنهایت (20 الی 500 درجه سلسیوس) ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 316 و 316L ، 1 میکرو اینچ بر اینچ در درجه فارنهایت (18.2 میکرو سانتی متر بر سانتی متر در درجه سلسیوس) است.

– در دمای 68 الی 1832 درجه فارنهایت (20 الی 1000 درجه سلسیوس) ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 316 و 316L ، 8 میکرو اینچ بر اینچ در درجه فارنهایت (19.4 میکرو سانتی متر بر سانتی متر در درجه سلسیوس) است.

خواص مکانیکی آلیاژ 316

• استحکام تسلیم: 30 ksi
• استحکام کششی نهایی: 75 ksi
• ازدیاد طول (در هر 2 اینچ): در کمترین حالت 40 درصد
• درجه سختی راکول B: 95

خواص مکانیکی آلیاژ 316L

• استحکام تسلیم: 115 ksi
• استحکام کششی نهایی: 70 ksi
• ازدیاد طول (در هر 2 اینچ): در کمترین حالت 40 درصد
• درجه سختی راکول B: 95

مقاومت آلیاژ 316 و 316L در برابر خوردگی

عملکرد آلیاژ 316 و 316L در برابر خوردگی نسبت به آلیاژهای 304 و 304L بهتر می‌باشد(به دلیل وجود مولیبدن، آلیاژ 316 و 316L در برابر خوردگی حفره ای بسیار مقاوم‌تر است). اما توجه داشته باشید که وجود مولیبدن در ساختار آلیاژهای 316 و 316L ، فولاد را در برابر اسیدهای قوی همچون اسید نیتریک آسیب پذیر می‌کند. همچنین آلیاژهای 316 و 316L در صنایعی که با مواد حاوی گوگرد سر و کار دارند (مانند صنایع تولید کاغذ و …)؛ عملکرد بسیار قابل قبولی را از خود نشان می‌دهند. همچنین از این آلیاژها در محیط‌های خورنده، در دمای 120 درجه فارنهایت (یا 38 درجه سلسیوس) نیز می‌توان استفاده کرد.

آلیاژهای 316 و 316L در برابر سوراخ شدن (به دلیل قرار گیری در مجاورت اسید فسفریک و اسید استیک) نیز مقاومت خوبی دارند. به دلیل مقاومت خوب در برابر اکثر اسیدهای آلی، از این آلیاژها در صنایع غذایی و دارویی استفاده‌های فراوانی می‌کنند.

آلیاژهای 316 و 316L در برابر محیط‌های کلریدی(سرویس انتقال آب شیرین) نیز بسیار مقاوم هستند. همچنین در کاربردهای عمومی نیز در برابر محیط‌های کلریدی، عملکرد قابل قبولی را از خود نشان می‌دهند.

توجه داشته باشید که میزان مقاومت آلیاژ 316 و 316L در برابر خوردگی تقریبا برابر و یکسان است. اما به دلیل وجود مقدار کمتری از عنصر کربن در آلیاژ 316L، این آلیاژ در برابر خوردگی‌های بوجود آمده متاثر از جوشکاری، مقاوم‌تر است.

ساخت و پرداخت آلیاژ 316 و 316L

آلیاژ 316 و 316L را می‌توان به کمک روش‌های معمول و استاندارد، تحت فرایند جوش و پردازش قرار داد.

شکل‌دهی گرم

آلیاژ 316 و 316L باید در محدوده دمایی 1700 الی 2200 درجه فارنهایت (927 الی 1204 درجه سانتی‌گراد) تحت فرایند شکل‌دهی داغ قرار بگیرند. برای رسیدن به حداکثر مقاومت در برابر خوردگی، آلیاژها باید در دمای حداقلی 1900 درجه فارنهایت (1038 درجه سانتی گراد) آنیل شوند. پس از آنیل شدن نیز فولادها باید بوسیله آب، به سرعت خنک شوند.

شکل‌دهی سرد

این آلیاژها کاملا انعطاف پذیرند و به راحتی نیز شکل مورد نظر را به خود می‌گیرند. سرد کاری باعث می‌شود تا استحکام و سختی آلیاژ افزایش یابد. همچنین پس از طی این مراحل، ممکن است آلیاژ کمی خاصیت مغناطیسی به خود بگیرد.

جوشکاری

آلیاژهای 316 و 316L را با استفاده از روش‌های معمول و استاندارد می‌توان جوشکاری کرد. توجه داشته باشید که عملیات حرارتی پس از جوشکاری ضروری نیست.

ماشینکاری

آلیاژهای 316 و 316L در حین تغییر شکل، در معرض سخت شدن قرار می‌گیرند. بنابراین بهترین نتایج زمانی به دست می‌آیند که ماشینکاری فلز با دور آهسته و قدرت بالا انجام شود. همچنین روانکاری قطعات دستگاه نیز باید به صورت مرتب انجام شود.