فولاد ضد زنگ 416 در مقابل 303: قابلیت ماشینکاری، ویژگی ها و کاربردها

چرا 416 و 303 درجه‌های ماشینکاری رایگان نامیده می‌شوند

هر دو 416 و 303 فولادهای ضد زنگ با گوگرد اضافه شده عمدی برای بهبود قابلیت ماشینکاری هستند. گوگرد با منگنز ترکیب می‌شود و اجزای نرم سولفید منگنز را تشکیل می‌دهد که تراشه‌ها را به قطعات کوتاه می‌شکند، نیروهای برش را کاهش می‌دهد و سطح را در ماشین‌های تراش اتوماتیک و CNC بهبود می‌بخشد. این امر آنها را برای تولید{4}}در حجم بالا از بست ها، اتصالات، شفت ها و قطعات ابزار محبوب می کند. مزیت-این است که همان ترکیبات سولفیدی در مقایسه با گریدهای استاندارد مانند 304 و 410 مقاومت در برابر خوردگی و کارایی گرم کمتری دارند.

ترکیب شیمیایی بر اساس ASTM A582

416 (UNS S41600) یک گرید مارتنزیتی با کروم اما بدون نیکل است. 303 (UNS S30300) یک گرید آستنیتی با کروم و نیکل است. جدول زیر محدودیت‌های ترکیب معمولی در ASTM A582 را برای محصولات نوار فهرست می‌کند.

عنصر	416 (UNS S41600)	303 (UNS S30300)
کروم (کروم) (%)	12.0 - 14.0	17.0 - 19.0
نیکل (Ni) (%)	-	8.0 - 10.0
کربن (C) (%)	حداکثر 0.15	حداکثر 0.15
گوگرد (S) (%)	0.15 دقیقه	0.15 دقیقه
منگنز (Mn) (%)	حداکثر 1.25	حداکثر 2.00
سیلیکون (Si) (%)	حداکثر 1.00	حداکثر 1.00
فسفر (P) (%)	حداکثر 0.060	حداکثر 0.20

توجه داشته باشید که 416 حاوی نیکل نیست، که هزینه آن را پایین‌تر نگه می‌دارد و به آن پاسخ مغناطیسی می‌دهد، در حالی که 303 به دلیل ساختار آستنیتی‌اش اساساً در شرایط آنیل شده غیر مغناطیسی باقی می‌ماند.

خواص مکانیکی و عملیات حرارتی

در شرایط آنیل شده، 416 دارای سختی حدود 20 HRC است و ماشینکاری آسان است. از آنجایی که 416 مارتنزیتی است، می توان 416 را با آستنیته کردن در حدود 980 درجه، کوئنچ در روغن و تمپر کردن در حدود 200 درجه سخت کرد تا به تقریباً 45 HRC برسد. این باعث می شود 416 برای قطعاتی که هم به ماشین کاری و هم به مقاومت در برابر سایش نیاز دارند، مانند ساقه سوپاپ و شفت پمپ مناسب باشد. 303 آستنیتی است و با عملیات حرارتی سخت نمی شود. در شرایط آنیل شده با سختی معمولی حدود 20 HRC استفاده می شود و استحکام آن را فقط با کار سرد می توان افزایش داد.

دارایی (آنیل شده، معمولی)	416	303
استحکام کششی (MPa)	517 - 655	517 - 655
قدرت تسلیم (MPa)	276 دقیقه	241 دقیقه
ازدیاد طول (%)	20 - 25	50
سختی (HB)	183 - 262	160 - 210
حرارت-قابل درمان	بله، تا حدود 45 HRC	خیر

مقاومت در برابر خوردگی و جوش پذیری

افزودن گوگرد مقاومت به خوردگی را در هر دو درجه کاهش می‌دهد. 416 در اتمسفرهای ملایم، آب شیرین و برخی از مواد غذایی{1}}مقاومت در برابر خوردگی متوسطی را ارائه می‌کند، اما برای محیط‌های دریایی یا به شدت اسیدی مناسب نیست و راحت‌تر از رفتار مشابه 304. 303 لکه‌دار می‌شود: در برابر خوردگی خفیف تا 4 محیط مقاوم است. هیچ کدام از این دو درجه برای جوشکاری توصیه نمی شود. آخال های سولفیدی می توانند باعث ترک خوردگی داغ، تخلخل و کیفیت پایین جوش شوند. اگر قطعه قابل جوشکاری مورد نیاز است، به یک-گرید گوگرد کم مانند 304L یا 410 بروید و ماشین را با سرعت کمی پایین تر قرار دهید.

مقایسه برنامه ها

416 برای میل سوپاپ، شفت پمپ، اتصال دهنده‌ها، چرخ دنده‌ها و سایر بخش‌هایی که نیاز به ترکیبی از ماشین‌کاری آزاد و مقاومت سایش شدنی دارند استفاده می‌شود. از آنجایی که 303 مغناطیسی نیست، برای محفظه ها و تجهیزات الکترونیکی که باید از تداخل مغناطیسی اجتناب شود نیز انتخاب شده است.

سوالات متداول

Q1: آیا می توان 416 را مانند فولاد ابزار سخت کرد؟
پاسخ: بله، 416 را می توان از حدود 980 درجه با روغن خاموش کرد و در حدود 200 درجه حرارت داد، که تقریباً به 45 HRC می رسد، که برای یک گرید ضد زنگ ماشینکاری رایگان غیرمعمول است.

Q2: چرا 303 حاوی کروم بیشتری نسبت به 416 است؟
A: 303 برای حفظ ساختار آستنیتی به 17-19٪ کروم به اضافه 8-10٪ نیکل نیاز دارد، در حالی که 416 برای ساختار مارتنزیتی خود فقط به 12-14٪ کروم نیاز دارد و نیکل ندارد.

Q3: آیا 416 و 303 مغناطیسی هستند؟
ج: 416 در همه شرایط مغناطیسی است زیرا مارتنزیتی است. 303 اساساً در شرایط آنیل شده، مغناطیسی نیست.

Q4: کدام درجه مقاومت در برابر خوردگی بهتری دارد؟
پاسخ: هر دو با افزودن گوگرد محدود می‌شوند. 303 معمولاً در محیط‌های خورنده خفیف کمی بهتر از 416 مقاومت می‌کنند، اما هیچ‌کدام نباید در خدمات کلرید-غنی یا به شدت اسیدی استفاده شوند.

Q5: آیا می توان این گریدها را جوش داد؟
پاسخ: جوشکاری برای هر دو درجه توصیه نمی شود. برای قطعات قابل جوش، از گریدهای گوگرد کم- مانند 304L یا 410 استفاده کنید و فرآیند ماشینکاری را بر این اساس تنظیم کنید.