مقایسه فولاد ۳۱۰ و ۳۰۹: بررسی خواص، تفاوت‌ها و کاربردها
فولادهای گرید 309 و 310 از خانواده فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی هستند مقایسه فولاد 310 و 309 که به دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود، مقاومت بسیار بالایی در برابر حرارت و اکسیداسیون از خود نشان می‌دهند. این دو گرید معمولاً در شرایطی به‌کار می‌روند که دمای محیط یا تماس مستقیم با شعله، نیازمند استحکام و پایداری ساختاری بالایی باشد. در این مقاله به بررسی دقیق خواص فیزیکی، مکانیکی، ترکیب شیمیایی، مقاومت به خوردگی و کاربردهای فولاد 310 و 309 خواهیم پرداخت و آن‌ها را از جنبه‌های گوناگون با هم مقایسه می‌کنیم.
ترکیب شیمیایی
یکی از تفاوت‌های اصلی بین فولاد 310 و 309 در ترکیب شیمیایی آن‌هاست:
فولاد 309 معمولاً دارای 22 تا 24 درصد کروم (Cr) و 12 تا 15 درصد نیکل (Ni) است.
میزان بالاتر نیکل و کروم در فولاد 310 باعث افزایش پایداری ساختار آستنیتی و مقاومت بهتر آن مقایسه فولاد 310 و 309 در برابر اکسیداسیون در دماهای بالاتر می‌شود. این ترکیب همچنین باعث افزایش مقاومت به خوردگی در شرایط محیطی حاد و همچنین محیط‌های سولفیدی و اکسیدکننده می‌گردد.
مقایسه فولاد 310 و 309
هر دو گرید به‌عنوان فولادهای مقاوم به حرارت شناخته می‌شوند، اما فولاد 310 نسبت به 309 عملکرد بهتری در دماهای بالاتر دارد:
فولاد 309 معمولاً تا دمای حدود 1000 درجه سانتی‌گراد عملکرد مناسبی دارد.
فولاد 310 می‌تواند تا دمای حدود 1100 تا 1150 درجه سانتی‌گراد مقاومت کند.
همچنین فولاد 310 در برابر شوک‌های حرارتی شدید مقاوم‌تر است، مقایسه فولاد 310 و 309 به همین دلیل در محیط‌هایی مانند کوره‌های صنعتی که تغییرات دما ناگهانی اتفاق می‌افتد، ترجیح داده می‌شود.
مقاومت به اکسیداسیون
فولادهای آستنیتی با کروم و نیکل بالا در برابر اکسیداسیون در دمای بالا مقاومت زیادی دارند. با توجه به درصد بالاتر کروم در فولاد 310، این گرید دمقایسه فولاد 310 و 309 ر برابر اکسیداسیون به‌ویژه در حضور هوای داغ یا گازهای احتراق مقاوم‌تر از فولاد 309 است.
در شرایطی که اتمسفر حاوی گوگرد باشد (مانند احتراق زغال‌سنگ یا سوخت سنگین)، فولاد 309 گزینه مناسب‌تری است، زیرا فولاد 310 ممکن است به دلیل حضور نیکل بالا، در برابر سولفید شدن آسیب‌پذیرتر باشد.
خواص مکانیکی
مقایسه فولاد 310 و 309
از نظر استحکام کششی و خواص مکانیکی، تفاوت‌ها جزئی هستند ولی قابل توجه:
خواص فولاد 309 فولاد 310
استحکام کششی نهایی (MPa) حدود 620 حدود 620
مقاومت تسلیم (MPa) حدود 310 حدود 310
درصد افزایش طول حدود 45% حدود 45%
سختی برینل حدود 160 حدود 170
همان‌طور که مشاهده می‌شود، خواص مکانیکی در دمای اتاق تقریباً مشابه هستند، اما در دمای بالا، فولاد 310 شکل‌پذیری و پایداری بهتری دارد.
قابلیت ماشین‌کاری و جوشکاری
هردو گرید قابلیت جوشکاری خوبی دارند و می‌توان آن‌ها را بامقایسه فولاد 310 و 309 استفاده از فرآیندهایی مانند GTAW (جوش آرگون)، SMAW و MIG جوش داد. با این حال، به دلیل نیکل بیشتر در فولاد 310، این فولاد ممکن است هنگام ماشین‌کاری کمی سخت‌تر باشد و نیاز به ابزار دقیق‌تری داشته باشد.
پیش‌گرم کردن قبل از جوشکاری معمولاً الزامی نیست، اما در قطعات ضخیم می‌تواند به جلوگیری از ترک‌خوردگی کمک کند.
کاربردها
به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی متمایز، هر یک از این دو فولاد در کاربردهای خاص خود بهتر عمل می‌کنند:
فولاد 309:
اجزای داخلی کوره‌های صنعتی
سیستم‌های اگزوز صنعتی
تجهیزات مقاوم در برابر گوگرد
مبدل‌های حرارتی
فولاد 310:
دیواره‌ها و مشعل‌های کوره‌ها
تجهیزات احتراق مستقیم
پوشش‌های مقاوم به حرارت
نازل‌های کوره و راکتورهای شیمیایی
مقایسه اقتصادی
از لحاظ قیمت، فولاد 310 معمولاً گران‌تر از فولاد 309 است، چرا که نیکل و کروم بیشتری مقایسه فولاد 310 و 309 در ترکیب آن استفاده شده. بنابراین در مواردی که نیازی به مقاومت حرارتی بسیار بالا نیست، فولاد 309 انتخاب به‌صرفه‌تری است.
جمع‌بندی نهایی
ویژگی فولاد 309 فولاد 310
مقاومت به حرارت تا 1000°C تا 1150°C
مقاومت به اکسیداسیون خوب عالی
مقاومت به سولفید شدن بهتر ضعیف‌تر
قیمت کمتر بیشتر
نیکل و کروم کمتر بیشتر
کاربرد صنعتی عمومی دمای بالا و شرایط سخت‌تر
در نهایت انتخاب بین فولاد 309 و 310 بستگی به نیاز عملیاتی، دمای کاری، شرایط محیطی (اکسیدکننده یا سولفیدی) و بودجه پروژه دارد. اگر مقاومت حرارتی بسیار بالا و پایداری در برابر اکسیداسیون مد نظر باشد، فولاد 310 گزینه بهتری است؛ اما اگر نیاز به عملکرد خوب در محیط‌های گوگردی و قیمت پایین‌تر دارید، فولاد 309 منطقی‌تر خواهد بود.
