Thép không gỉ - Giới thiệu về các hạng, tính chất và ứng dụng
Anh ta nhận thấy rằng một số mẫu của anh ta đã bị rỉ sét và rất khó khắc. Những hợp kim này chứa khoảng 13% crôm. Ứng dụng đầu tiên của những loại thép này là trong ngành dao kéo mà sau đó, Sheffield trở nên nổi tiếng thế giới. Công việc đồng thời ở Pháp đã dẫn đến sự phát triển của thép không gỉ austenitic đầu tiên.
Nhu cầu hàng năm của thép không gỉ
Nhu cầu sử dụng thép không gỉ trên toàn thế giới đang tăng với tốc độ khoảng 5% mỗi năm. Tiêu thụ hàng năm hiện nay là hơn 20 triệu tấn và đang tăng lên trong các lĩnh vực như ngành xây dựng và thiết bị gia dụng. Các ứng dụng mới đang được tìm thấy liên tục cho vẻ ngoài hấp dẫn, chống ăn mòn, bảo trì thấp và độ bền của thép không gỉ. Thép không gỉ tuy đắt hơn các loại thép tiêu chuẩn nhưng nó có khả năng chống ăn mòn cao hơn, bảo trì thấp và không cần phải sơn hoặc các lớp phủ bảo vệ khác. Những yếu tố này có nghĩa là thép không gỉ có thể có hiệu quả kinh tế hơn một khi tuổi thọ và chi phí vòng đời lâu dài.Tính chất của thép không gỉ
Các đặc tính có lợi của thép không gỉ có thể được nhìn thấy khi so sánh với thép nhẹ carbon tiêu chuẩn. Mặc dù thép không gỉ có một loạt các tính chất, nói chung, khi so sánh với thép nhẹ, thép không gỉ có:
·
Chống ăn mòn cao hơn
·
Độ dẻo lạnh cao hơn
·
Tốc độ làm việc cao hơn
·
Cường độ nóng cao hơn
·
Độ dẻo cao hơn
·
Sức mạnh và độ cứng cao hơn
·
Một ngoại hình hấp dẫn hơn
·
Bảo trì thấp hơn
Chống ăn mòn của thép không gỉ
Tất cả thép không gỉ là hợp kim dựa trên sắt có chứa tối thiểu khoảng 10,5% Chromium. Chromium trong hợp kim tạo thành lớp oxit trong suốt tự bảo vệ. Lớp oxit này cho thép không gỉ chống ăn mòn của chúng. Bản chất tự phục hồi của lớp oxit có nghĩa là khả năng chống ăn mòn vẫn còn nguyên vẹn bất kể phương pháp chế tạo nào. Ngay cả khi bề mặt vật liệu bị cắt hoặc hư hỏng, nó sẽ tự lành và khả năng chống ăn mòn sẽ được duy trì.Ngược lại, thép carbon thông thường có thể được bảo vệ khỏi sự ăn mòn bằng cách sơn hoặc các lớp phủ khác như mạ kẽm. Bất kỳ sửa đổi của bề mặt tiếp xúc với thép bên dưới và ăn mòn có thể xảy ra.
Sự ăn mòn của các loại thép không gỉ khác nhau sẽ khác nhau với các môi trường khác nhau. Điểm phù hợp sẽ phụ thuộc vào môi trường dịch vụ. Ngay cả số lượng dấu vết của một số yếu tố có thể thay đổi đáng kể khả năng chống ăn mòn. Clorua nói riêng có thể có ảnh hưởng xấu đến khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ.
Các loại có hàm lượng Chromium, Molypden và Niken cao có khả năng chống ăn mòn cao nhất.
Kháng đông lạnh (Nhiệt độ thấp.)
Khả năng chống đông được đo bằng độ dẻo hoặc độ bền ở nhiệt độ dưới 0. Ở nhiệt độ đông lạnh, độ bền kéo của thép không gỉ Austenit cao hơn đáng kể so với nhiệt độ môi trường. Họ cũng duy trì độ dẻo dai tuyệt vời.Không nên sử dụng thép làm cứng Ferritic, martensitic và kết tủa ở nhiệt độ dưới 0. Độ dẻo dai của các lớp này giảm đáng kể ở nhiệt độ thấp. Trong một số trường hợp, sự sụt giảm này xảy ra gần với nhiệt độ phòng.
Làm cứng thép không gỉ
Làm việc các lớp thép không gỉ cứng có lợi thế là tăng đáng kể sức mạnh của kim loại có thể đạt được chỉ đơn giản thông qua gia công nguội. Một sự kết hợp của các giai đoạn làm việc lạnh và ủ có thể được sử dụng để cung cấp cho các thành phần chế tạo một sức mạnh cụ thể.Một ví dụ điển hình của việc này là bản vẽ dây. Dây được sử dụng làm lò xo sẽ được làm cứng đến độ bền kéo cụ thể. Nếu cùng một dây được sử dụng làm dây buộc có thể uốn cong, nó sẽ bị ủ, dẫn đến vật liệu mềm hơn.
Sức mạnh nóng
Lớp Austenitic duy trì cường độ cao ở nhiệt độ cao. Điều này đặc biệt đúng với các loại có chứa hàm lượng crôm và / hoặc silic, nitơ và các nguyên tố đất hiếm cao (ví dụ: lớp 310 và S30815). Các loại ferritic crôm cao như 446 cũng có thể cho thấy độ nóng cao.Hàm lượng crôm cao của thép không gỉ cũng giúp chống lại sự co giãn ở nhiệt độ cao.
Độ dẻo của thép không gỉ
Độ dẻo có xu hướng được cho bởi độ giãn dài trong quá trình kiểm tra độ bền kéo. Độ giãn dài cho thép không gỉ Austenit khá cao. Độ dẻo cao và tốc độ làm cứng cao cho phép thép không gỉ Austenit được hình thành bằng cách sử dụng các quy trình nghiêm ngặt.Cường độ cao
Khi so sánh với thép nhẹ, thép không gỉ có xu hướng có độ bền kéo cao hơn. Thép không gỉ song có độ bền kéo cao hơn thép austenit.Độ bền kéo cao nhất được nhìn thấy trong martensitic (431) và các lớp làm cứng kết tủa (17-4 PH). Các loại này có thể có sức mạnh gấp đôi so với 304 và 316, là loại thép không gỉ được sử dụng phổ biến nhất.
Phản ứng từ của thép không gỉ
Phản ứng từ là lực hút của thép với nam châm. Các lớp Austenitic thường không có từ tính mặc dù phản ứng từ có thể được tạo ra ở các lớp austenitic thấp do làm việc lạnh. Các loại niken cao như 316 và 310 sẽ vẫn không nhiễm từ ngay cả khi việc làm lạnh.Mối quan hệ của thép không gỉ
Mặc dù khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ đến từ sự hiện diện của Chromium, các yếu tố khác được thêm vào để tăng cường các tính chất khác. Những yếu tố này làm thay đổi cấu trúc vi mô của thép.Thép không gỉ được nhóm vào các lien kết dựa trên cấu trúc vi kim luyện kim của nó. Cấu trúc vi mô có thể bao gồm các pha ổn định austenite hoặc ferrite, hỗn hợp song song của hai loại, martensite hoặc cấu trúc cứng có chứa các thành phần vi kết tủa.
Thép không gỉ Austenitic
Thép không gỉ Austenitic chứa tối thiểu 16% crôm và 6% niken. Chúng bao gồm từ các lớp cơ bản như 304 cho đến siêu austenitic như 904L và 6% Molybdenum.Bằng cách thêm các yếu tố như Molypden, Titanium hoặc Đồng, các tính chất của thép có thể được sửa đổi. Những sửa đổi này có thể làm cho thép phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao hoặc tăng khả năng chống ăn mòn. Hầu hết các loại thép trở nên giòn ở nhiệt độ thấp nhưng Niken trong thép không gỉ austenit làm cho nó phù hợp với nhiệt độ thấp hoặc các ứng dụng đông lạnh.
Thép không gỉ Austenitic thường không từ tính. Chúng không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt. Thép không gỉ Austenitic nhanh chóng làm việc cứng với làm việc lạnh. Mặc dù chúng làm việc chăm chỉ, nhưng chúng là loại thép không gỉ dễ hình thành nhất.
Các yếu tố hợp kim chính đôi khi được phản ánh trong tên của thép. Như một tên gọi chung cho thép không gỉ 304 là 18/8, cho 18% crôm và 8% niken.
Ứng dụng Austenitic không gỉ
Các ứng dụng cho thép không gỉ Austenit bao gồm:Bồn rửa nhà bếp
Các ứng dụng kiến trúc như lợp và ốp
Tấm lợp và máng xối
Cửa và cửa sổ
Lan can
Băng ghế và khu vực chuẩn bị thức ăn
Thiết bị chế biến thực phẩm
Bộ trao đổi nhiệt
Lò nướng
Bể hóa chất
Thép không gỉ Ferritic
Thép không gỉ Ferritic bao gồm các loại như 430 và chỉ chứa crôm là nguyên tố hợp kim chính. Số lượng crom hiện tại dao động từ 10,5 đến 18%.Chúng được biết đến với khả năng chống ăn mòn vừa phải và tính chất chế tạo kém. Tính chất chế tạo có thể được cải thiện bằng cách sửa đổi hợp kim và đạt yêu cầu ở các cấp độ như 434 và 444. Thép không gỉ Ferritic không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt và luôn được sử dụng trong điều kiện ủ.
Thép không gỉ Ferritic có từ tính. Chúng cũng không dễ bị ăn mòn do sức căng.
Ứng dụng không gỉ Ferritic
Thép không gỉ Ferritic thường được sử dụng trong:
·
Khí thải xe
·
Những ống dẫn nhiên liệu
·
Dụng cụ nấu ăn
·
Kiến trúc trang trí
·
Thiết bị trong nước
Thép không gỉ Martensitic
Carbon cao và hàm lượng crôm thấp hơn là đặc điểm nổi bật của thép không gỉ martensitic khi so sánh với thép không gỉ ferritic.Thép không gỉ Martensitic bao gồm 410 và 416. Thép martensitic cứng không thể được tạo thành lạnh. Chúng có từ tính, có khả năng chống ăn mòn vừa phải và khả năng hàn kém.
Ứng dụng của thép không gỉ Martensitic
Thép không gỉ Martensitic thường được sử dụng cho:
·
Lưỡi dao, kéo
·
Dụng cụ phẫu thuật
·
Chốt
·
Trục
·
Lò xo
Thép không gỉ song
Thép không gỉ song có hàm lượng crôm cao và niken thấp. Điều này mang lại cho các cấu trúc thép không gỉ song công bao gồm cả pha austenitic và ferritic. Chúng bao gồm các hợp kim như 2304 và 2205. Các hợp kim này được đặt tên như vậy do thành phần tương ứng của chúng - 23% crôm, 4% niken và 22% crôm, 5% niken.Bằng cách có cả austenite và ferrite trong cấu trúc vi mô, tính năng thép không gỉ song công của cả hai lớp. Mặc dù có sự thỏa hiệp giữa hai loại ‘thuần túy, các lớp song công có thể cung cấp một số giải pháp thuộc tính độc đáo. Các lớp kép có khả năng chống ăn mòn ứng suất, nhưng không bằng các lớp ferritic. Độ dẻo dai của các lớp song công là vượt trội so với các lớp ferritic - nhưng kém hơn so với các lớp austenitic.
Quan trọng nhất, khả năng chống ăn mòn của thép song công là bằng, hoặc vượt trội so với thép không gỉ 304 và 316. Điều này đặc biệt là như vậy đối với sự nỗ lực xâm phạm của clorua.
Lớp song công dễ dàng hàn. Họ cũng có độ bền kéo cao.
Ứng dụng không gỉ kép
Thép không gỉ thường tìm thấy ứng dụng trong các lĩnh vực như:
·
Bộ trao đổi nhiệt
·
Ứng dụng hàng hải
·
Cây khử muối
·
Cây ngâm thực phẩm
·
Lắp đặt dầu khí ngoài khơi
·
Nhà máy hóa chất
Kết tủa các lớp cứng
Các lớp làm cứng kết tủa có chứa cả Chromium và Niken. Chúng phát triển độ bền kéo rất cao với xử lý nhiệt. Các lớp làm cứng kết tủa thường được cung cấp trong điều kiện xử lý bằng phương pháp xử lý bằng phương pháp cơ bản cho phép gia công thép. Sau khi gia công hoặc tạo hình, thép có thể được ủ trong quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp. Vì xử lý nhiệt được thực hiện ở nhiệt độ thấp, không bị biến dạng trong quá trình công việc.630 là lớp làm cứng kết tủa phổ biến nhất. Loại này còn được gọi là 17-4 PH do thành phần gồm 17% crôm, 4% niken, 4% đồng và 0,3% niobi.
Ứng dụng làm cứng kết tủa
Thép không gỉ cứng kết tủa thường được sử dụng cho:Thiết bị công nghiệp giấy và bột giấy
Ứng dụng hàng không vũ trụ
Các cánh tua-bin
Thùng chất thải hạt nhân
Linh kiện cơ khí
Phân loại tiêu chuẩn của thép không gỉ
Hệ thống đánh số bằng thép không gỉ ba chữ số AISI cũ (ví dụ 304 và 316) vẫn được sử dụng phổ biến. Các lớp mới được xác định theo hệ thống SAE và ASTM sử dụng số UNS 1 chữ cái + 5 chữ số. Một ví dụ về điều này là thuật ngữ mới cho 304, đó là S30400. Các chỉ định khác bao gồm các số BS và EN cũ như 304S31 và 58E.Một số loại không được bao phủ bởi số tiêu chuẩn và có thể là loại độc quyền hoặc được đặt tên bằng cách sử dụng tiêu chuẩn cho các sản phẩm chuyên dụng như dây hàn.
Lớp chọn thép không gỉ
Quá trình lựa chọn cấp cho thép không gỉ là một sự thỏa hiệp giữa các tính chất mong muốn của thành phẩm.Khi chọn một loại thép không gỉ cụ thể, cần xem xét các đặc tính chính cần có, chẳng hạn như chống ăn mòn và chịu nhiệt. Xem xét quan trọng cũng phải được đưa ra cho các thuộc tính thứ cấp, như tính chất vật lý và cơ học. Nếu các thuộc tính thứ cấp không đầy đủ, có thể không thể sản xuất một cách kinh tế và sản xuất sản phẩm cần thiết.
Một ví dụ về điều này là thép không gỉ 303. Nó có khả năng gia công tuyệt vời do bổ sung Lưu huỳnh. Tuy nhiên, Sulphur cũng cho khả năng hàn kém, chống ăn mòn và định dạng kém.
Chọn đúng loại sẽ đảm bảo sản phẩm sẽ có tuổi thọ lâu không gặp sự cố kết hợp với chế tạo và lắp đặt hiệu quả.
Nhận xét
Đăng nhận xét