1. مفهوم پایه فولاد ضد زنگ 304
فولاد ضد زنگ 304 یک ماده فولاد ضد زنگ جهانی است که متعلق به فولاد ضد زنگ آستنیتی است. فولاد ضد زنگ آستنیتی با مقاومت در برابر خوردگی، چقرمگی و ماشینکاری خوب مشخص میشود. ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ 304 عمدتاً شامل حدود 18٪ کروم (Cr) و حدود 8٪ نیکل (Ni) است و بقیه عمدتاً آهن (Fe) و مقدار کمی عناصر دیگر است. وجود کروم یک لایه محافظ اکسید کروم متراکم روی سطح فولاد ضد زنگ ایجاد میکند که میتواند به طور موثر از واکنش محیطهای خورنده مانند اکسیژن و رطوبت با فلز داخل فولاد ضد زنگ جلوگیری کند و در نتیجه مقاومت خوبی در برابر خوردگی ایجاد کند. نیکل به تثبیت ساختار آستنیت و افزایش چقرمگی و شکلپذیری فولاد ضد زنگ کمک میکند.
فولاد ضد زنگ 304 به طور گسترده در بسیاری از زمینهها مانند تجهیزات فرآوری مواد غذایی، وسایل آشپزخانه، دکوراسیون معماری، تجهیزات شیمیایی و غیره استفاده میشود. در صنعت فرآوری مواد غذایی، مقاومت در برابر خوردگی آن ایمنی و بهداشت مواد غذایی را تضمین میکند. در دکوراسیون معماری، میتوان از آن برای ساخت نردهها، درها و پنجرهها و غیره استفاده کرد که هم زیبا و هم بادوام هستند.
2. درباره عملیات سطحی "2B"
"2B" یک حالت پردازش رایج از سطح فولاد ضد زنگ است. این یک پرداخت سطح است که با فرآیندهایی مانند عملیات حرارتی، اسیدشویی و حذف روغن نورد سرد پس از نورد سرد به دست میآید. فولاد ضد زنگ پس از این عملیات سطحی دارای درخشندگی خاص، ظاهری نسبتاً صاف و هموار و زبری سطح کم است.
در مقایسه با سایر روشهای عملیات سطحی، فولاد ضد زنگ با سطح 2B ماشینکاری بهتری دارد. به عنوان مثال، هنگام ساخت محصولات فولادی ضد زنگ در آینده، سطح 2B برای خم شدن، مهر زدن و سایر عملیات پردازش آسانتر است و میتواند کیفیت ظاهری خوبی را پس از پردازش حفظ کند. همچنین برای برخی از موقعیتهایی که به درخشندگی خاصی نیاز دارند اما نیازی به درخشندگی زیاد مانند آینه ندارند، مانند پوسته لوازم آشپزخانه، سطح بیرونی برخی از تجهیزات صنعتی و غیره مناسب است.
فولاد ضد زنگ 304 2B به ماده فولاد ضد زنگ 304 اشاره دارد که تحت عملیات سطحی 2B قرار گرفته است. این ماده عملکرد عالی فولاد ضد زنگ 304 و ویژگیهای عملیات سطحی 2B را با هم ترکیب میکند و به طور گسترده در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار گرفته است.
3. مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ 304 2B چگونه است؟
مقاومت در برابر خوردگی در محیطهای خورنده عمومی
فولاد ضد زنگ 304 2B مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی در محیطهای جوی عمومی دارد. این به این دلیل است که حاوی حدود 18٪ کروم است که با اکسیژن موجود در هوا واکنش میدهد و یک لایه محافظ اکسید کروم (Cr₂O₃) متراکم و پیوسته را روی سطح فولاد ضد زنگ تشکیل میدهد. این لایه محافظ بسیار پایدار است و میتواند به طور موثر از رطوبت، اکسیژن و سایر آلایندههای موجود در هوا (مانند دی اکسید گوگرد) از فرسایش بیشتر ماتریس فلزی داخل فولاد ضد زنگ جلوگیری کند. به عنوان مثال، در محیطهای شهری یا محیطهای داخلی، حتی اگر برای مدت طولانی در معرض هوا قرار گیرد، فولاد ضد زنگ 304 2B به راحتی زنگ نمیزند و ظاهر آن میتواند روشن و جدید باقی بماند.
در محیطهای آب شیرین، فولاد ضد زنگ 304 2B نیز مقاومت خوبی در برابر خوردگی نشان میدهد. این عمدتاً به دلیل لایه غیرفعالسازی پایدار آن است که میتواند در برابر فرسایش اکسیژن محلول در آب مقاومت کند. با این حال، در آب با غلظت بالایی از یونهای کلرید (Cl⁻)، مانند آب دریا یا برخی از فاضلابهای صنعتی آلوده، مقاومت در برابر خوردگی آن تا حدودی تحت تأثیر قرار میگیرد. یونهای کلرید میتوانند به لایه محافظ اکسید کروم نفوذ کرده و یکپارچگی لایه غیرفعالسازی را از بین ببرند و در نتیجه باعث خوردگی موضعی فولاد ضد زنگ، مانند حفرهدار شدن، شوند.
مقاومت در برابر خوردگی در محیطهای شیمیایی
فولاد ضد زنگ 304 2B میتواند مقاومت خوبی در برابر خوردگی را در برخی از محیطهای شیمیایی ضعیف اسیدی و ضعیف قلیایی حفظ کند. به عنوان مثال، در محدوده pH 4-9، لایه غیرفعالسازی آن میتواند نسبتاً پایدار وجود داشته باشد تا از واکنش مواد شیمیایی با ماتریس فلزی جلوگیری کند. با این حال، مقاومت در برابر خوردگی آن در محیطهای اسیدی قوی (مانند اسید هیدروکلریک، اسید سولفوریک) یا قلیایی قوی (مانند هیدروکسید سدیم) کاهش مییابد. محیطهای اسیدی قوی لایه محافظ اکسید کروم را حل میکنند و ماتریس فلزی را در معرض دید قرار میدهند و با اسید واکنش میدهند. اگرچه محیطهای قلیایی قوی به سرعت محیطهای اسیدی قوی را دچار خوردگی نمیکنند، اما فولاد ضد زنگ 304 2B را در محلولهای قلیایی با دمای بالا و غلظت بالا نیز دچار خوردگی میکنند.
برای برخی از محیطهای شیمیایی حاوی مواد اکسید کننده، مانند اسید نیتریک، فولاد ضد زنگ 304 2B مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد. اسید نیتریک میتواند لایه غیرفعالسازی را روی سطح فولاد ضد زنگ تقویت کند و مقاومت در برابر خوردگی آن را بیشتر بهبود بخشد. با این حال، اگر محیط حاوی موادی مانند یونهای کلرید باشد که لایه غیرفعالسازی را از بین میبرند، مقاومت در برابر خوردگی آن نیز به روشی پیچیده تحت تأثیر قرار میگیرد.
مقاومت در برابر خوردگی در محیط با دمای بالا
در محدوده دمای متوسط (به طور کلی زیر 500 درجه سانتیگراد)، مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ 304 2B اساساً میتواند حفظ شود. با این حال، با افزایش دما، سرعت اکسیداسیون آن افزایش مییابد و لایه محافظ اکسید کروم روی سطح ممکن است تغییر کند. در یک محیط با دمای بالا و اکسیژن، فولاد ضد زنگ ممکن است اکسید شده و یک لایه اکسید ضخیمتر تشکیل دهد. اگر لایه اکسید بتواند پیوسته و متراکم باقی بماند، همچنان میتواند نقش محافظتی خاصی ایفا کند. اما اگر لایه اکسید پوسته پوسته شود یا ترک بخورد، باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ میشود.
در محیطی با دمای بالا و عناصر خورنده مانند گوگرد، مانند محیط گاز دودکش حاوی گوگرد که در برخی از فرآیندهای احتراق صنعتی ایجاد میشود، فولاد ضد زنگ 304 2B ممکن است توسط سولفیدها دچار خوردگی شود. سولفیدها با لایه محافظ اکسید کروم روی سطح فولاد ضد زنگ واکنش میدهند و یکپارچگی لایه محافظ را از بین میبرند و سپس باعث خوردگی فولاد ضد زنگ میشوند.
4. چگونه کیفیت فولاد ضد زنگ 304 2B را قضاوت کنیم؟
بازرسی ظاهری
تراز سطح: سطح فولاد ضد زنگ 304 2B با کیفیت خوب باید صاف و هموار باشد. سطح را با دست خود لمس کنید و نباید ناهمواری یا موج آشکاری وجود داشته باشد. صفحه را در مکانی با نور خوب قرار دهید و مشاهده کنید که آیا نور منعکس شده یکنواخت است یا خیر. اگر سطح موجدار باشد، انعکاس نور تحریف میشود. این به این دلیل است که در طول فرآیند تولید، اگر فرآیند نورد مطابق استاندارد نباشد، سطح ناهموار خواهد بود.
یکنواختی رنگ: رنگ آن باید یکنواخت و ثابت باشد. فولاد ضد زنگ 304 2B با کیفیت بالا معمولاً رنگ نقرهای روشن را نشان میدهد و هیچ لکه رنگی، اختلاف رنگ یا زردی در کل سطح وجود ندارد. اگر رنگ سطح فولاد ضد زنگ ناهموار باشد، ممکن است در طول فرآیند پردازش آلوده شده باشد یا ترکیب خود ماده ناهموار باشد. به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ با ناخالصیهای بیشتر ممکن است تغییرات موضعی در رنگ سطح داشته باشد.
بازرسی خراش و نقص: سطح را از نظر خراش، سایش یا فرورفتگی با دقت بررسی کنید. خراشهای جزئی ممکن است بر ظاهر تأثیر بگذارند، اما خراشهای عمیقتر ممکن است به لایه غیرفعالسازی روی سطح فولاد ضد زنگ آسیب برسانند و مقاومت در برابر خوردگی آن را کاهش دهند. با تابش نور جانبی مایل، خراشها و نقصهای ظریف روی سطح را میتوان واضحتر مشاهده کرد. این خراشها ممکن است در حین حمل و نقل، پردازش یا ذخیرهسازی ایجاد شده باشند.
تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی
محتوای کروم (Cr) و نیکل (Ni): عناصر آلیاژی اصلی فولاد ضد زنگ 304 کروم و نیکل هستند. محتوای کروم حدود 18٪ و محتوای نیکل حدود 8٪ است. تجزیه و تحلیل دقیق ترکیب شیمیایی به تجهیزات حرفهای مانند طیفسنج نیاز دارد. با تشخیص محتوای کروم و نیکل، میتوان تعیین کرد که آیا فولاد ضد زنگ با استاندارد 304 مطابقت دارد یا خیر. اگر محتوای کروم و نیکل کافی نباشد، مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی فولاد ضد زنگ کاهش مییابد. به عنوان مثال، محتوای کروم کم منجر به تشکیل ناقص لایه غیرفعالسازی سطح میشود و باعث میشود فولاد ضد زنگ به راحتی زنگ بزند.
بازرسی عنصر ناخالصی: بررسی کنید که آیا عناصر ناخالصی مضر زیادی وجود دارد یا خیر، مانند گوگرد (S) و فسفر (P). گوگرد و فسفر چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ را کاهش میدهند. در فولاد ضد زنگ 304 2B با کیفیت بالا، محتوای گوگرد و فسفر باید در سطح بسیار پایینی کنترل شود. به طور کلی، محتوای گوگرد نباید از 0.03٪ و محتوای فسفر نباید از 0.045٪ تجاوز کند. اگر محتوای عنصر ناخالصی خیلی زیاد باشد، فولاد ضد زنگ ممکن است ترک بخورد یا مقاومت در برابر خوردگی آن در حین پردازش یا استفاده بدتر شود.
آزمایش خواص فیزیکی
آزمایش سختی: میتوان از یک سختیسنج برای آزمایش سختی فولاد ضد زنگ 304 2B استفاده کرد. سختی مناسب نشان میدهد که ماده در حین پردازش و استفاده مقاومت خوبی در برابر سایش و مقاومت در برابر تغییر شکل دارد. برای فولاد ضد زنگ 304 2B، سختی آن معمولاً حدود سختی برینل (HB) 187 است. اگر سختی خیلی زیاد باشد، ممکن است بر عملکرد پردازش آن تأثیر بگذارد، مانند خم شدن، مهر زدن و سایر عملیات دشوار میشود. اگر سختی خیلی کم باشد، ممکن است در حین استفاده مستعد خراش و تغییر شکل باشد.
تشخیص چگالی: چگالی نظری فولاد ضد زنگ 304 حدود 7.93 گرم بر سانتیمتر مکعب است. با اندازهگیری چگالی، میتوان به طور مقدماتی تعیین کرد که آیا ماده با استاندارد مطابقت دارد یا خیر. اگر انحراف چگالی زیاد باشد، ممکن است نشان دهد که نقصهایی مانند حفرهها و ناخالصیها در داخل ماده وجود دارد یا ترکیب با الزامات مطابقت ندارد. با این حال، تشخیص چگالی به ابزارها و روشهای اندازهگیری دقیق نیاز دارد، مانند استفاده از روش زهکشی همراه با یک ترازوی با دقت بالا برای اندازهگیری حجم و جرم.
آزمایش مقاومت در برابر خوردگی
آزمایش اسپری نمک: این یک روش آزمایش معمولاً مورد استفاده برای شبیهسازی یک محیط خوردگی خشن است. نمونه فولاد ضد زنگ 304 2B را در یک محفظه آزمایش اسپری نمک قرار دهید و یک آزمایش اسپری را مطابق با استانداردهای خاص (مانند آزمایش اسپری نمک خنثی، غلظت محلول کلرید سدیم 5٪، دمای حدود 35 درجه سانتیگراد) انجام دهید. پس از یک دوره زمانی مشخص (مانند 24 ساعت، 48 ساعت یا 72 ساعت)، مشاهده کنید که آیا لکههای زنگ، حفرههای خوردگی و سایر پدیدهها روی سطح نمونه وجود دارد یا خیر. فولاد ضد زنگ 304 2B با کیفیت بالا نباید علائم آشکاری از خوردگی را در یک آزمایش اسپری نمک کوتاهتر نشان دهد.
آزمایش غوطهوری: با توجه به محیط استفاده احتمالی فولاد ضد زنگ، محلول شیمیایی مربوطه را برای آزمایش غوطهوری انتخاب کنید. به عنوان مثال، برای فولاد ضد زنگ مورد استفاده در صنعت فرآوری مواد غذایی، میتوان آن را در محلولی حاوی غلظت معینی از اسید استیک، اسید سیتریک یا کلرید سدیم غوطهور کرد تا محیط اسیدی و شور در غذا را شبیهسازی کند. پس از خیساندن برای یک دوره زمانی (مانند یک هفته یا یک ماه)، تغییر وزن، حالت سطح و غیره نمونه را بررسی کنید. اگر کاهش وزن کم باشد و هیچ خوردگی آشکاری روی سطح وجود نداشته باشد، به این معنی است که مقاومت در برابر خوردگی آن خوب است.
بازرسی کیفیت فرآیند
کیفیت پردازش لبه: اگر یک صفحه فولادی ضد زنگ است، بررسی کنید که آیا لبه مرتب و صاف است یا خیر. لبههای ورقهای فولادی ضد زنگ 304 2B با کیفیت بالا باید به خوبی برش داده شوند یا پردازش شوند، بدون وجود پلیسه، ترک و سایر نقصها. کیفیت لبه نه تنها بر ظاهر تأثیر میگذارد، بلکه بر پردازش و ایمنی بعدی استفاده نیز تأثیر میگذارد. به عنوان مثال، لبههای دارای پلیسه ممکن است در حین نصب اپراتور را خراش دهند یا باعث آببندی ضعیف در حین استفاده شوند.
دقت ابعادی: بررسی کنید که آیا ابعاد فولاد ضد زنگ با استانداردهای مشخص شده مطابقت دارد یا خیر. برای مواد فولادی ضد زنگ با اشکال مختلف مانند لولهها و صفحات، طول، عرض، ضخامت، قطر بیرونی و سایر ابعاد باید در محدوده تحمل مشخص شده باشد. اگر دقت ابعادی کافی نباشد، ممکن است در حین مونتاژ مشکلاتی ایجاد شود، مانند عدم اتصال محکم یا شکاف پس از نصب.
