لفائف · صفائح · ألواح

معرفة الفولاذ

الفولاذ المقاوم للصدأ 304: التركيب والخصائص والاستخدامات

شرح تركيب وخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ 304، والفرق عن 304L، والسلوك المغناطيسي، وحدود مقاومة التآكل، وأهم الاستخدامات.

يُعد 304 من أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي انتشاراً. يدخل في معدات المطابخ والأغذية والمشروبات والخزانات والأجهزة المنزلية والكسوات والأجزاء المشكلة.

في المواصفات الأمريكية يظهر عادةً بالصيغة Type 304 / UNS S30400. أما EN 1.4301 / X5CrNi18-10 فهو مرجع أوروبي شائع للمقارنة. ويُستخدم أيضاً وصف 18/8 للإشارة تقريباً إلى مستوى الكروم والنيكل.

هذه الأسماء تعرّف العائلة والدرجة، لكنها لا تكفي وحدها لأمر شراء كامل. يجب أيضاً تحديد معيار المنتج والأبعاد والتفاوتات وتشطيب السطح ووثائق الفحص. وللتعرف إلى عائلات الستانلس الأخرى، راجع الفولاذ المقاوم للصدأ .

نظرة سريعة على 304

بيانات أساسية للفولاذ المقاوم للصدأ 304
البندالمرجع الشائع
العائلةأوستنيتي
نوع ASTM / AISI304
UNSS30400
مرجع EN شائع1.4301 / X5CrNi18-10
الوصف المختصر18/8
تركيب نموذجي منشورنحو 18.1% Cr و8.1% Ni
الأشكال المسطحة الشائعةلفائف وصفائح مدرفلة على البارد أو الساخن، ألواح، شرائط دقيقة

مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←

ماذا يعني الرقم 304؟

304 فولاذ أوستنيتي من الكروم والنيكل. يساعد الكروم على بقاء الغشاء الخامل الذي يحمي السطح من التآكل، بينما يساعد النيكل على تثبيت البنية الأوستنيتية ويؤثر في الليونة وقابلية التشكيل.

لهذا يختلف سلوكه عن الدرجات الفريتية مثل 430 أو المارتنسيتية مثل 410، خصوصاً أثناء التشكيل وعند فحص الاستجابة للمغناطيس.

عند شراء صفيحة أو لفافة، يجب ربط الدرجة بمعيار المنتج المحدد.

التركيب الكيميائي

القيم التالية مرجع عملي للمنتجات المسطحة S30400. قد تختلف بعض الحدود في القضبان أو المنتجات الخاضعة لمعايير أخرى، لذلك يكون معيار العقد هو أساس القبول.

تركيب مرجعي لـ S30400 في المنتجات المسطحة
العنصر% كتلية
C≤ 0.07
Si≤ 0.75
Mn≤ 2.00
P≤ 0.045
S≤ 0.030
Cr17.5–19.5
Ni8.0–10.5
N≤ 0.10
Feالباقي

مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←

يجب التمييز بين حدود المواصفة والتركيب النموذجي الذي ينشره المنتج. على سبيل المثال، تنشر Outokumpu لمنتج Core 304/4301 قيماً نموذجية تقارب 0.04% C و18.1% Cr و8.1% Ni.

توجد تفاصيل المصادر في مرجع بيانات 304 .

مخطط مبسط لتركيب الفولاذ 304 يوضح قاعدة من الحديد مع نحو 18 بالمئة كروم و8 بالمئة نيكل.
الوصف 18/8 يختصر التركيب العام، أما الحدود الدقيقة فتحددها مواصفة المنتج.

ماذا تعني 18/8 و18/10؟

يُستخدم 18/8 كثيراً كوصف مختصر للفولاذ 304. وهو يشير تقريباً إلى نسبة الكروم والنيكل.

لكنه ليس مواصفة هندسية كاملة؛ فهو لا يحدد الخواص الميكانيكية أو تفاوت السماكة أو السطح أو شهادات المادة.

أما 18/10 الذي يظهر على بعض أدوات المائدة، فلا ينبغي اعتباره درجة هندسية مستقلة وأعلى تلقائياً من 304 المحدد بمواصفة واضحة.

الفرق بين 304 و304L

304L هو الإصدار منخفض الكربون، ويُعرّف عادةً بـ UNS S30403 ويُقارن أوروبياً مع EN 1.4307.

304: C ≤ 0.07%
304L: C ≤ 0.030%

خفض الكربون يقلل الميل إلى التحسس خلال بعض الدورات الحرارية. لذلك يُستخدم 304L كثيراً في التركيبات الملحومة عندما يكون التآكل بين الحبيبات محل اهتمام.

الحرف L يعني Low Carbon، وليس مقاومة أعلى تلقائياً للكلوريدات.

خصائص فيزيائية نموذجية

خصائص فيزيائية تمثيلية للفولاذ 304
الخاصيةالقيمة
الكثافة7.9 g/cm³ · 7,900 kg/m³
معامل المرونة عند 20°C200 GPa
التمدد الحراري 20–100°C16.0 × 10⁻⁶ /K
التوصيل الحراري عند 20°C15 W/(m·K)
السعة الحرارية النوعية عند 20°C500 J/(kg·K)
المقاومية الكهربائية عند 20°C0.73 Ω·mm²/m

مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←

للحسابات المرتبطة بالوزن، راجع كثافة الفولاذ .

الخواص الميكانيكية تعتمد على المعيار

لا توجد قيمة واحدة لقوة الخضوع تصلح لكل منتجات 304. قد تختلف المتطلبات بين اللفائف المدرفلة على البارد والساخن والألواح.

أمثلة على متطلبات ميكانيكية لـ 304 / 1.4301
المرجعالمنتجRp0.2 / الخضوعمقاومة الشدالاستطالة
EN 10088-2لفائف وصفائح باردة≥ 230 MPa540–750 MPa45%
EN 10088-2لفائف/صفائح ساخنة وألواح≥ 210 MPa520–720 MPa45%
على أساس ASTM A240بارد وساخن وألواح≥ 170 MPa (25 ksi)≥ 485 MPa (70 ksi)40%

مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←

لا تُخلط هذه الصفوف باعتبارها مجموعة واحدة من القيم. من المواصفات المهمة للمنتجات المسطحة ASTM A240/A240M .

مقاومة التآكل وحدود الكلوريدات

يؤدي 304 جيداً في كثير من البيئات الداخلية والجوية المعتدلة وفي تطبيقات صناعية غير شديدة العدوانية.

تزداد الحاجة إلى الحذر عند وجود كلوريدات أو شقوق ضيقة أو رواسب أو درجات حرارة أعلى. قد يبدأ التنقر أو التآكل داخل الشقوق حتى لو كانت المادة نفسها مطابقة للدرجة 304.

ولهذا لا توجد قيمة واحدة عالمية لتركيز الكلوريد يمكن اعتبارها حداً آمناً لكل التطبيقات. في البيئات الساحلية أو البحرية أو العمليات المحتوية على كلوريدات، يجب تقييم ظروف الخدمة الفعلية. وقد تكون درجة تحتوي على الموليبدينوم مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أكثر ملاءمة، لكن القرار يستند إلى تقييم منفصل.

لشرح آليات التنقر والتآكل داخل الشقوق والبقع الصدئية، راجع هل يصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ؟ .

التشكيل واللحام والمغناطيسية

304 مناسب للثني والكبس والسحب. ومع زيادة التشغيل على البارد ترتفع مقاومته نتيجة التصلد بالتشوه.

وقد يتحول جزء من الأوستنيت إلى مارتنسيت، لذلك قد تكون الزوايا المكبوسة أو الحواف المقصوصة أكثر استجابة للمغناطيس من السطح الملدن المستوي.

في الحالة الملدنة يُوصف 304 عادةً بأنه غير مغناطيسي عملياً أو ضعيف المغناطيسية. اختبار المغناطيس لا يثبت الدرجة.

كما يتمتع بقابلية جيدة للحام. وعندما يكون خطر التحسس بعد اللحام مهماً، يدخل 304L عادةً في المقارنة.

للمقارنة بين العائلات وفهم أثر التشكيل وفريت اللحام، راجع مغناطيسية الفولاذ المقاوم للصدأ .

الاستخدامات الشائعة

استخدامات شائعة للفولاذ 304
التطبيقسبب شيوع 304ما الذي يجب فحصه
معدات المطابخ والأجهزةقابلية التشكيل والمظهر والتنظيفمواد التنظيف والأملاح والحرارة
الأغذية والمشروباتسهولة التصنيع ومقاومة مناسبة في خدمات معتدلة كثيرةوسط العملية والتصميم الصحي واللوائح
الخزانات والمعدات الملحومةالتوفر وقابلية اللحامالمادة المخزنة والحرارة والرواسب
الكسوات والدرابزينالمظهر والمقاومة الجويةالأملاح الساحلية والتشطيب والصيانة
الأجزاء المشكلةأداء جيد في التشكيل الباردالتصلد والارتداد المرن والقوة النهائية

مرّر داخل الجدول لرؤية جميع الأعمدة ←

تطبيقات نموذجية للفولاذ 304 تشمل معدات مطبخ وخزان عملية وكسوة معمارية وجزءاً مشكلاً مع تنبيه للكلوريدات.
304 درجة متعددة الاستخدامات، لكن الملاءمة النهائية تعتمد على بيئة الخدمة.

هل 304 «درجة غذائية»؟

يُستخدم 304 بكثرة في معدات الأغذية والمشروبات، لكن اسم السبيكة وحده لا يُعد شهادة مطابقة للمنتج النهائي.

قد تشمل المتطلبات لوائح ملامسة الأغذية والتصميم الصحي وجودة اللحام وتشطيب السطح والتصريف ومواد التنظيف وطبيعة الوسط.

لذلك، عبارة “مصنوع من 304” تصف المادة، لكنها لا تكفي وحدها لإثبات ملاءمة كل استخدام غذائي.

كيف تُكتب مواصفة صفيحة أو لفافة 304؟

يُفضّل أن يتضمن الطلب:

  1. شكل المنتج — صفيحة أو شريط أو لفافة أو لوح.
  2. المعيار والدرجة — مواصفة المنتج والتسمية المعتمدة.
  3. الأبعاد والتفاوتات — السماكة والعرض والطول أو أبعاد اللفافة.
  4. تشطيب السطح — مثل 2B أو No.4 أو سطح مصقول.
  5. حالة التسليم — إذا كانت تؤثر في التشكيل أو الخواص.
  6. الشهادات والفحص — التتبع والاختبارات المطلوبة.

التسميات المقابلة بين الأنظمة مفيدة للمقارنة، لكنها لا تعني الاستبدال التلقائي بين المواصفات.

راجع أيضاً كيفية تحديد مواصفات الصفائح واللفائف .

الأسئلة الشائعة

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ 304؟

304 فولاذ أوستنيتي مقاوم للصدأ من الكروم والنيكل للاستخدامات العامة. يُعرّف عادةً بالرمزين Type 304 وUNS S30400 ويُستخدم في الصفائح واللفائف والألواح والأجزاء المشكلة والملحومة.

هل 304 هو نفسه 18/8؟

غالباً ما يوصف 304 بأنه 18/8 لأن محتوى الكروم والنيكل يقع تقريباً عند هذين المستويين. لكن 18/8 وصف مختصر وليس مواصفة كاملة للمادة.

ما الفرق بين 304 و304L؟

يملك 304L حداً أقل لمحتوى الكربون، ما يساعد على تقليل خطر التحسس والتآكل بين الحبيبات بعد بعض التأثيرات الحرارية مثل اللحام.

هل الفولاذ 304 مغناطيسي؟

يكون 304 الملدن عادةً ضعيف الاستجابة للمغناطيس، لكن التشغيل على البارد قد يكوّن مارتنسيت ويزيد الاستجابة في المناطق المشكلة أو المقصوصة أو شديدة التشوه.

هل يمكن أن يصدأ 304؟

نعم، قد يحدث تآكل موضعي. الكلوريدات والشقوق والرواسب وتلوث الحديد ودرجة الحرارة وحالة السطح كلها عوامل قد تؤثر في أداء 304.

هل 304 مناسب لتطبيقات الأغذية؟

يُستخدم 304 على نطاق واسع في معدات الأغذية والمشروبات، لكن اسم السبيكة وحده لا يثبت مطابقة المنتج النهائي لكل استخدام غذائي. يجب أيضاً مراعاة اللوائح والتصميم الصحي واللحام والسطح وبيئة التشغيل.