معرفی آلیاژ ۳۲۱ به همراه مشخصات

آلیاژ 321 (شماره UNS این آلیاژ 32100 میباشد)؛ یک فولاد ضدزنگ آستنیتی است که به‌وسیله عنصر تیتانیوم تثبیت شده است. تثبیت‌شدن آلیاژ به‌وسیله عنصر تیتانیوم، سبب می‌شود تا فولاد در برابر خوردگی‌های عمومی، مقاومت بسیار خوبی از خود نشان دهد.

این آلیاژ در بازه دمایی 800 الی 1500 درجه فارنهایت (427 الی 816 درجه سانتی‌گراد) تحت بارش کاربید قرار می‌گیرد و همین امر سبب می‌شود تا مقاومت آلیاژ 321 در برابر خوردگی‌های مرزدانه‌ای نیز تقویت شود. و به صورت ورق استیل، میلگرد استیل 321 و لوله زنگ نزن 321 عرضه می‌شود.

همچنین این آلیاژ در برابر اکسیداسیون، تا دمای 1500 درجه فارنهایت (816 درجه سانتی‌گراد) نیز از خود مقاومت مطلوبی نشان می‌دهد. این آلیاژ از نظر تسلیم‌شدن در برابر تنش‌ها و همچنین عوامل خزش، در مقایسه با آلیاژهای 304 و 304L از استحکام بالایی برخوردار است. این موضوع را در نظر داشته باشید که آلیاژ 321 در دماهای پایین، از میزان چقرمگی مناسبی نیز بهره می‌برد.

معرفی فولاد ضدزنگ 321

آلیاژ 321H تنها گرید فولاد 321 است. میزان کربن موجود در آلیاژ 321H نسبت به آلیاژ 321 بیشتر است(0.04 الی 0.10). به دلیل زیادتر بودن عنصرهای کربن در گرید 321H، این آلیاژ نسبت به آلیاژ 321 ، در دماهای بالا(1000 درجه فارنهایت یا 816 درجه سانتیگراد)، از مقاومت بهتری (مقاومت در برابر خزش) بهره می‌برد و همچنین تنش‌های متعدد و متوالی نمی‌توانند به راحتی این آلیاژ را نابود کنند.

توجه داشته باشید که آلیاژ 321 را به کمک عملیات حرارتی نمی‌توان سخت‌کاری کرد. سخت‌کاری این آلیاژ فقط با انجام کار سرد باید انجام شود. همچنین این آلیاژ را با استفاده از روش‌های معمول و استاندارد، می‌توان جوشکاری و پردازش کرد.

کاربردهای استیل 321

• هوافضا (در ساخت منیفولدهای موتورهای پیستونی)
• پردازش مواد شیمیایی
• پردازش مواد غذایی (تجهیزات و وسایل ذخیره‌سازی)
• پالایش نفت (خدمات پلی تیونیک اسید)
• تصفیه زباله‌های شهری و صنعتی (اکسیدکننده‌ها)

استانداردهای اخذ شده توسط آلیاژ 321

• استاندارد A240 از ASTM
• استاندارد SA 240 از ASME
• استاندارد 5510 از AMS

درصد جرمی عناصر تشکیل‌دهنده آلیاژ 321

• کروم: در کمترین حالت 00 درصد و در بیشترین حالت 19.00 درصد
• نیکل: در کمترین حالت 00 درصد و در بیشترین حالت 12.00 درصد
• کربن: 06 درصد
• منگنز: 00 درصد
• فسفر: 045 درصد
• سولفور: 0.03 درصد
• سیلیکون: 0.75 درصد
• تیتانیوم: در بیشترین حالت 70 درصد
• نیتروژن: 0.10 درصد
• آهن: در حالت تعادل

درصد جرمی عناصر تشکیل‌دهنده آلیاژ 321H

• کروم: در کمترین حالت 00 درصد و در بیشترین حالت 19.00 درصد
• نیکل: در کمترین حالت 00 درصد و در بیشترین حالت 12.0 درصد
• کربن: در کمترین حالت 04 درصد و در بیشترین حالت 0.10 درصد
• منگنز: 2.00 درصد
• فسفر: 0.045 درصد
• سولفور: 0.03 درصد
• سیلیکون: 0.75 درصد
• تیتانیوم: در بیشترین حالت 70 درصد
• نیتروژن: 10 درصد
• آهن: در حالت تعادل

خواص فیزیکی آلیاژ 321

– چگالی: 286 پوند بر اینچ مکعب یا 7.920 گرم بر سانتی‌متر مکعب

– ظرفیت گرمایی ویژه: 0.12 بی تی یو بر پوند بر درجه فارنهایت (در دمای 32 الی 212 درجه فارنهایت) یا 500 ژول بر کیلوگرم در کلوین (در دمای 0 الی 212 درجه سانی گراد)

– مدول الاستیسیته: 28 M psi یا 193 گیگاپاسکال

– رسانای گرمایی (در دمای 100 درجه سانتی‌گراد یا 212 درجه فارنهایت): 3 بی تی یو بر ساعت بر مجذور فوت بر فوت بر درجه فارنهایت یا 16.0 وات بر متر در درجه کلوین

– محدوده ذوب: 2550 الی 2635 درجه فارنهایت یا 1398 الی 1446 درجه سانتی‌گراد

– مقاومت الکتریکی: 72 میکرواهم در سانتی‌متر در دمای 20 درجه سانتی‌گراد

ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 321

– در دمای 68 الی 212 درجه فارنهایت (20 الی 100 درجه سانتی‌گراد): 9.2 میکرو اینچ بر اینچ بر درجه فارنهایت (0 میکرو سانتی‌متر بر سانتی‌متر در درجه سانتی‌گراد)

– در دمای 68 الی 1112 درجه فارنهایت (20 الی 600 درجه سانتی‌گراد): 5 میکرو اینچ بر اینچ بر درجه فارنهایت (18.9 میکرو سانتی‌متر بر سانتی‌متر در درجه سانتی‌گراد)

– در دمای 68 الی 1832 درجه فارنهایت(20 الی 1000 درجه سانتی‌گراد): 4 میکرو اینچ بر اینچ بر درجه فارنهایت (20.5 میکرو سانتی‌متر بر سانتی‌متر در درجه سانتی‌گراد)

خواص مکانیکی آلیاژ 321

• استحکام تسلیم: 30000 psi یا 205 مگاپاسکال
• استحکام کششی نهایی: 75000 psi یا 515 مگاپاسکال
• ازدیاد طول (در هر 2 اینچ): در کمترین حالت 40 درصد
• درجه سختی برینل: 217

مقاومت آلیاژ 321 در برابر خوردگی

آلیاژ 321 در برابر انواع خوردگی‌ها مقاوم است. میزان مقاومت این آلیاژ در برابر خوردگی، تقریباً با میزان مقاومت آلیاژ 304 برابر است. آلیاژهای تثبیت نشده(مانند آلیاژ 304)، هنگامی که در معرض بارش کاربید کروم(در دمای 1500 الی 1800 درجه فارنهایت یا 427 الی 816 درجه سانتی‌گراد) قرار می‌گیرند؛ دچار خوردگی مرزدانه‌ای می‌شوند. اما همانطور که گفته شد، آلیاژ 321 به دلیل اینکه به کمک عنصر تیتانیوم تثبیت شده است؛ دیگر دچار همچنین نقصی (خوردگی مرزدانه‌ای) نمی‌شود.

این آلیاژ را می‌توان در اکثر اسیدهای رقیق شده که در دمای کاری متوسط قرار دارند؛ بکار برد.

در محیط‌هایی که اسید فسفریک وجود دارد؛ این آلیاژ تنها در دماهای پایین می‌تواند عملکرد مطلوب را در اختیار شما قرار دهد.

همچنین این آلیاژ می‌تواند در محلول‌های اسیدی با 10 درصد خلوص، در دمای نسبتاً بالا نیز کاربرد داشته باشد.

آلیاژ 321 در برابر خوردگی پلی تیونیک اسید نیز بسیار مقاوم است. از این آلیاژ می‌توان در محیط‌هایی که محلول‌های سود سوزآور (بدون کلرید یا فلوئورید) وجود دارند نیز استفاده کرد (در دماهای متوسط). توجه داشته باشید که آلیاژ 321 در محلول‌های حاوی کلرید(حتی با درصد خلوص پایین) عملکرد بسیار ضعیفی دارد. در محلول‌های حاوی اسیدسولفوریک نیز شرایط به همین صورت است (عملکرد آلیاژ خوب نیست).

مونتاژ و پرداخت آلیاژ 321

آلیاژ 321 را می‌توان با استفاده از روش‌های معمول، تحت فرایند جوشکاری و پردازش قرار داد.

ماشین‌کاری آلیاژ 321

ماشین‌کاری آلیاژ 321 نسبت به آلیاژ 410 کمتر است؛ اما ماشین‌کاری این آلیاژ تقریباً شبیه ماشین‌کاری آلیاژ 304 است.

شکل‌دهی گرم

آلیاژ 321 در محدوده دمایی 2100 الی 2300 درجه فارنهایت (1149 الی 1260 درجه سانتی‌گراد) باید تحت فرایند شکل‌دهی داغ قرار بگیرد. توجه داشته باشید که این آلیاژ در دماهای پایین‌تر از 1700 درجه فارنهایت (927 درجه سانتی گراد) نباید تحت هیچ گونه عملیات حرارتی قرار بگیرد. بعد از کار گرم، به منظور رسیدن به حداکثر مقاومت در برابر خوردگی، باید به سرعت و به کمک آب، این آلیاژ را خنک نمود یا اینکه به طور کامل آن را آنیل کنید.

شکل‌دهی سرد

آلیاژ 321 کاملاً انعطاف‌پذیر است و به‌راحتی شکل مدنظر را به خود می‌گیرد.

جوشکاری

آلیاژ 321 را با استفاده از روش‌های معمول (اکثر روش‌ها) می‌توان جوشکاری کرد. همچنین توجه داشته باشید که پس جوشکاری، انجام عملیات حرارتی نیاز نیست.