مقایسه جامع فولاد ضد زنگ 420 و 304: بررسی دقیق ویژگی ها، تفاوت ها و کاربردها

فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل به دلیل دوام، مقاومت در برابر خوردگی، ظاهر زیبا و کاربردهای فراوان خود همواره محبوبیت زیادی در صنایع مختلف داشته است. گرید ۴۲۰ و ۳۰۴، دو مورد از پرکاربردترین‌ گریدهای فولاد ضد زنگ هستند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند. در این مقاله قصد داریم با بررسی دقیق خواص فیزیکی، شیمیایی و دیگر ویژگی ها،  مقایسه ی کاملی از کاربرد و تفاوت این دو گرید استنلس استیل ارائه دهیم تا تصمیم گیری در انتخاب و خرید استیل مورد نیاز را تا حد ممکن برای خریداران آسان تر کنیم.

مقاومت در برابر خوردگی:

یکی از مهم ترین تفاوت های استیل 420 و 304 مقاومت آنها در برابر خوردگی است. توجه به این ویژگی برای تعیین طول عمر و برآورد هزینه های نگهداری مواد در محیط های مختلف ضروری است.

مقاومت در برابر خوردگی استنلس استیل 420:

●      مقاومت متوسط در برابر خوردگی

●      نسبتا بیشتر از گرید 304 مستعد زنگ زدگی و لکه دار شدن در محیط های پر رطوبت یا کلرید است

در بسیاری از کاربردها، استیل 420 مقاومت مطلوبی در برابر خوردگی فراهم می کند اما واقعیت این است که به اندازه استیل 304 مقاوم نیست. با این حال در محیط‌های خشک و کاربردهایی که برای مدت طولانی در معرض عناصر خورنده قرار نمی‌گیرد، عملکرد بسیار خوبی دارد.

مقاومت در برابر خوردگی استنلس استیل 304:

●      مقاومت عالی در برابر خوردگی

●      مناسب برای استفاده در محیط های دریایی، فرآوری شیمیایی و صنایع غذایی

درصد بالای کروم و نیکل در فولاد ضد زنگ 304 مقاومت بالایی در برابر خوردگی ایجاد می کند و آن را در برابر زنگ زدگی، لکه دار شدن و سوراخ شدن در محیط های مختلف بسیار مقاوم می کند. این امر باعث می شود که خرید ورق استیل 304 برای کاربردهایی که نیاز به قرار گرفتن طولانی مدت در معرض عناصر خورنده دارند، انتخاب ارجح باشد.

ترکیب شیمیایی:

ویژگی های متمایز استیل 420 و 304 تا حد زیادی توسط ترکیبات شیمیایی آنها تعیین می شود.  بنابراین آگاهی از این ترکیبات، اولین قدم برای درک مزایا و محدودیت های مربوط هر کدام از این گرید هاست.

ترکیب شیمیایی استنلس استیل 420:

•      کربن: 0.15 تا 0.4 درصد
•      کروم: 12 تا 14 درصد
•      منگنز: تا 1 درصد
•      سیلیکون: تا 1 درصد
•      فسفر: تا 0.04 درصد
•      گوگرد: تا 0.03 درصد

استیل 420 به عنوان فولاد ضد زنگ مارتنزیتی طبقه بندی می شود. درصد بالای کربن، سختی و استحکام آن را افزایش می دهد، و از سوی دیگر، کروم سطح متوسطی از مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند. این ویژگی باعث می شود فولاد ضد زنگ 420 برای کاربردهایی که ترکیبی از مقاومت در برابر سایش و دوام مورد نیاز است مناسب باشد.

ترکیب شیمیایی استنلس استیل 304:

•      کربن: تا 0.08 درصد
•      کروم: 18 تا 20 درصد
•      نیکل: 8 تا 10.5 درصد
•      منگنز: تا 2 درصد
•      سیلیکون: تا 1 درصد
•      فسفر: تا 0.045 درصد
•      گوگرد: تا 0.03 درصد

استیل 304 از خانواده فولادهای ضد زنگ آستنیتی است. درصد بالای کروم و نیکل به طور قابل توجهی مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی آن را بهبود می بخشد و آن را به یکی از پرکاربردترین و پرمصرف ترین فولادهای ضد زنگ تبدیل می کند.

خواص مکانیکی:

خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ، مانند مقاومت کششی، قدرت تسلیم و سختی، در تعیین مناسب بودن آن برای کاربردهای مختلف بسیار مهم است.

خواص مکانیکی استنلس استیل 420:

•      مقاومت کششی: 50000 تا 90000 psi (345 تا 620 مگاپاسکال)
•      قدرت تسلیم: 30000 تا 65000 psi (205 تا 450 مگاپاسکال)
•      سختی: معمولاً در هنگام عملیات حرارتی حدود 50 HRC

استیل 420 را می توان برای دستیابی به طیف گسترده ای از خواص مکانیکی تحت عملیات حرارتی قرار داد. این در حالی است که سختی بالا، آن را برای کاربردهایی که نیاز به لبه های تیز و مقاومت بالا در برابر سایش دارند، مانند ابزارهای برش و ابزار جراحی، به انتخابی ایده آل بدل می کند.

خواص مکانیکی استنلس استیل 304:

•      مقاومت کششی: تقریباً 73200 psi (505 مگاپاسکال)
•      قدرت تسلیم: تقریباً 31200 psi (215 مگاپاسکال)
•      سختی: معمولاً حدود 70-90 HRB (مقیاس سختی راکول B)

استیل 304 معمولا با استحکام کششی و قدرت تسلیم عالی خود شناخته می شود. اگرچه با عملیات حرارتی نمی توان آن را سخت کرد، اما می توان برای افزایش استحکام از روش کرنشی استفاده کرد که باعث می شود که برای طیف گسترده ای از کاربردهای ساختاری و معماری مناسب باشد.

عملیات حرارتی و کارایی: سفارشی کردن عملکرد

عملیات حرارتی و کارایی ملاحظات بسیار مهمی در فرآیندهای ساخت و ساز فولاد ضد زنگ هستند.

استنلس استیل 420:

•      دارای قابلیت قرار گرفتن در عملیات حرارتی برای دستیابی به طیف وسیعی از خواص مکانیکی
•      می توان با سرد کردن و تمپر کردن سختی آن را افزایش داد
•      جوشکاری دشوارتر به دلیل درصد کربن بیشتر

فولاد ضد زنگ 420 را می توان طبق نیاز از طریق فرآیندهای عملیات حرارتی برای افزایش سختی و استحکام سفارشی کرد. با این حال، درصد بالای کربن می تواند جوشکاری را چالش برانگیزتر کند چرا که برای جلوگیری از ترک خوردن، به تکنیک های تخصصی و پیش گرمایش نیاز دارد.

استنلس استیل 304:

•      معمولاً گزینه ی مناسبی برای قرار گرفتن در عملیات حرارتی به منظور افزایش سختی نیست
•      می توان برای بهبود استحکام، از روش های کرنشی استفاده کرد
•      شکل پذیری و جوش پذیری عالی

استیل 304 به دلیل سهولت در ساخت مشهور است. همچنین می توان آن را با استفاده از روش های استاندارد از جمله جوشکاری TIG و MIG، بدون خطر ترک خوردگی جوش داد. علاوه بر این شکل پذیری عالی آن باعث می شود که به راحتی به فرم های پیچیده تبدیل شود و برای کاربردهای مختلف در ساخت و ساز ایده آل باشد.

کاربردها:

خواص منحصر به فرد استنلس استیل 420 و 304 هر کدام از آن ها را برای کاربردهای مختلفی کارآمد می کند. آشنایی با این کاربردها می تواند به شما در انتخاب گرید متناسب با نیازهای خاص خودتان کمک کند.

کاربرد استنلس استیل 420:

●      ابزار و تیغه های برش: سختی بالا و حفظ لبه تیز از جمله ویژگی هایی است که استیل 420 به گزینه ای فوق العاده برای استفاده در چاقو، قیچی و سایر ابزارهای برش بدل می کند.

●      ابزار جراحی: توانایی استیل 420 در استریل شدن بدون خوردگی، آن را برای ابزارهای پزشکی مانند چاقوی جراحی و فورسپس ایده آل می کند.

●      قطعات مکانیکی و قالب ها: این فولاد ضد زنگ در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر سایش و دقت دارند، از جمله چرخ دنده ها، یاتاقان ها و قالب ها نیز استفاده می شود.

کاربرد استنلس استیل 304:

●      تجهیزات آشپزخانه: استیل 304 به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و جذابیت زیبایی شناختی، به طور گسترده در سینک، کارد و چنگال، ظروف آشپزی و لوازم خانگی استفاده می شود.

●      ظروف و تجهیزات فرآوری شیمیایی: استیل 304 در برابر خوردگی شیمیایی مقاوم است و برای صنایع غذایی، آشامیدنی و همچنین فرآوری های دارویی و شیمیایی یکی از بهترین گزینه هاست.

●      کاربردهای سازه ای در معماری: استحکام، شکل پذیری و مقاومت در برابر عوامل محیطی فولاد ضد زنگ 304 را برای استفاده در اجزای ساختاری و سازه های معماری از جمله نرده ها، قاب پنجره ها و سقف ایده آل می کند.

هزینه و در دسترس بودن: متعادل کردن بودجه و عملکرد

ملاحظات هزینه هنگام انتخاب مواد برای هر پروژه، بسیار حائز اهمیت است. آگاهی از هزینه و میزان در دسترس بودن استیل ضد زنگ 420 و 304 می تواند به شما در انتخاب مقرون به صرفه کمک کند.

استنلس استیل 420:

●     قیمت میلگرد استیل 420، به دلیل داشتن نیکل کمتر، معمولاً ارزان تر است

●      به راحتی در دسترس است اما به اندازه 304 در کاربردهای صنعتی عمومی رایج نیست

استنلس استیل 304:

●      گران تر به دلیل درصد نیکل بالاتر

●      به طور گسترده در دسترس است و معمولاً توسط تأمین کنندگان انبار می شود

هزینه بالاتر فولاد ضد زنگ 304 با عملکرد برتر آن در مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری و تطبیق پذیری توجیه می شود و آن را به سرمایه گذاری ارزشمندی برای بسیاری از کاربردها تبدیل می کند.

نتیجه گیری: انتخاب درست

انتخاب بین فولاد ضد زنگ 420 و 304 به نیازهای خاص شما و کاربرد مورد نظر بستگی دارد. اگر برای ابزارهای برش یا ابزار جراحی به ماده ای با سختی عالی و مقاومت در برابر خوردگی متوسط نیاز دارید، فولاد ضد زنگ 420 یکی از گزینه های پیش روست. از طرف دیگر، اگر برای تجهیزات آشپزخانه، ظروف شیمیایی یا کاربردهای سازه ای، به مقاومت در برابر خوردگی، شکل‌پذیری و جوش‌پذیری بالاتر نیاز دارید، فولاد ضد زنگ 304 بهترین گزینه است.