Phân loại, đặc điểm và xử lý nhiệt của vật liệu inox thông dụng
Thép không gỉ là thép hợp kim cao có khả năng chống ăn mòn trong không khí hoặc môi trường ăn mòn hóa học. Theo trạng thái tổ chức của thép ở trạng thái chuẩn hóa, nó có thể được chia thành thép không gỉ ferit, thép không gỉ austenit và thép không gỉ martensitic.
01
thép không gỉ ferit
Khi hàm lượng crom đạt 13%, hợp kim sắt-crom sẽ không có sự chuyển pha; khi hàm lượng crom đạt 12% thì có khả năng chống ăn mòn nên thép ferritic Cr13 trở thành thép không gỉ ferritic.
Tính năng: Thép không gỉ Ferritic có khả năng chống ăn mòn và chống oxy hóa tốt hơn, đặc biệt là khả năng chống ăn mòn ứng suất, nhưng tính chất cơ học của nó (cường độ năng suất cao hơn thép không gỉ austenit, nhưng độ bền va đập thấp hơn và độ giòn lớn hơn) và quá trình. Nó có hiệu suất kém và chủ yếu được sử dụng trong kết cấu chịu axit với ít ứng suất và được dùng làm thép chống oxy hóa.
1. Các loại thép và các loại thép không gỉ ferritic
⑴Cr13 loại: chẳng hạn như 0Cr13, 0Cr13Al (Al: F mở rộng, chống oxy hóa), v.v., thường được sử dụng làm thép chịu nhiệt, chống oxy hóa.
Loại ⑵Cr16-19: chẳng hạn như Cr17, Cr17Ti, Cr17Mo1Nb, v.v., có thể chịu được sự ăn mòn trong khí quyển, nước ngọt và môi trường axit nitric loãng.
Loại ⑶Cr25-28: chẳng hạn như Cr25Ti, Cr26Mo1, Cr28, v.v., là những loại thép chịu axit có khả năng chống lại môi trường ăn mòn mạnh.
2. Độ giòn của thép không gỉ ferritic
Nhược điểm của thép ferritic có hàm lượng crom cao là dễ gãy. Những lý do chính là:
⑴Hạt thô ban đầu:
① Cấu trúc ở trạng thái đúc là thô và không thể được tinh chế bằng cách biến đổi pha trong quá trình gia nhiệt và làm mát mà chỉ có thể được tinh chế bằng cách biến dạng và kết tinh lại; ② Ferrite không tạo ra sự ăn mòn giữa các hạt do khuếch tán nguyên tử nhanh (cùng nguyên tắc với F và khuếch tán Cr nhanh), có nhiệt độ nghiền hạt thấp và tốc độ nghiền hạt cao.
Giải pháp: Trong quá trình sản xuất, kiểm soát nhiệt độ rèn cuối cùng hoặc nhiệt độ cán cuối cùng ở mức 750 độ trở xuống; thêm một lượng nhỏ titan vào thép để ngăn chặn sự phát triển của hạt với Ti (C, N); tăng hàm lượng ferit trong thép không gỉ. Lượng austenite ở nhiệt độ cao được sử dụng để kiểm soát quá trình thô của hạt.
Pha ⑵ σ: Pha σ có độ cứng cao (HRC68 trở lên) và thường phân bố dọc theo ranh giới hạt nên gây ra độ giòn lớn và có thể thúc đẩy sự ăn mòn giữa các hạt. (Làm lạnh nhanh để giảm lượng mưa)
Độ giòn ⑶475 độ: (Sau khi nung trong thời gian dài ở nhiệt độ từ 400 đến 500 độ hoặc khi làm nguội chậm ở khoảng nhiệt độ này, thép trở nên rất giòn ở nhiệt độ phòng) Lý do: Khi nung ở nhiệt độ 475 độ, các nguyên tử crom trong ferit có xu hướng trật tự, nhiều ferit giàu crom được hình thành, duy trì mối quan hệ chặt chẽ với pha gốc, gây biến dạng mạng và ứng suất bên trong. Lúc này, độ bền của thép tăng lên, độ bền va đập giảm và độ giòn tăng lên.
⑷ Thép có chứa C, N, O và các tạp chất, tạp chất khác
3. Xử lý nhiệt thép không gỉ ferritic
⑴Cấu trúc cân bằng của thép không gỉ ferit là ferit + crom cacbua
⑵Mục đích: Để có được cấu trúc ferrite với thành phần đồng nhất, giảm lượng mưa cacbua, loại bỏ xu hướng ăn mòn giữa các hạt, loại bỏ lượng mưa pha σ và độ giòn 475 độ, thép không gỉ ferit thường được tôi, tôi luyện hoặc ủ sau khi cán nóng. Quá trình xử lý nhiệt. (Khi cacbua kết tủa, dễ xảy ra hiện tượng ăn mòn rỗ và ăn mòn giữa các hạt)
02
Thép không gỉ austenit
Thép không gỉ Austenitic được phát triển với thành phần điển hình là 18% Cr{1}}% Ni. (Loại 18-8 thép không gỉ austenit)
Tính năng: Khả năng chống ăn mòn cao (cao hơn thép không gỉ M, thấp hơn thép không gỉ F), độ dẻo cao, độ bền và độ bền nhiệt độ thấp, dễ dàng gia công thành thép có nhiều hình dạng khác nhau, hiệu suất hàn tốt, không từ tính, v.v. Nó có tính chất cơ học toàn diện tốt và là loại thép không gỉ được sử dụng rộng rãi nhất.
1. Các loại thép, tính chất và ứng dụng điển hình
⑴Cr-Ni thép không gỉ dòng: 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni11Nb, 00Cr18Ni10, 00Cr17Ni7Cu2, (thêm Ti và Nb làm giảm sự ăn mòn ranh giới hạt; thêm Cu làm giảm sự ăn mòn ứng suất và mở rộng phần tử A)
⑵Cr-Mn-N series, Cr-Mn-Ni-N series thép không gỉ (thêm Mn và N có thể thay thế Ni)
Typical steel types: 1Cr17Mn13N, 1Cr18Mn8Ni5N (Analysis: WCr﹪>12﹪ thép không gỉ; chứa Mn, Ni, N là thép không gỉ austenit, nếu có chứa Cr, Al thì là thép không gỉ F)
Việc tăng cường dung dịch rắn của N giúp thép có độ bền, độ dẻo và độ dẻo dai cao hơn.
⑶ Thép không gỉ austenit siêu bền: Sự biến đổi martensite một phần xảy ra trong quá trình biến dạng nguội, do đó thép được tăng cường bởi martensite trên cơ sở gia công nguội.
Bổ sung: Biến dạng giữa Ms và Md gây ra sự biến đổi pha M và biến dạng lớn hơn Md làm ổn định A về mặt cơ học.
2. Cấu trúc cân bằng và xử lý nhiệt của thép không gỉ austenit
Cấu trúc cân bằng của thép không gỉ austenit loại 18-8 là cấu trúc pha phức austenite + ferit + cacbua. Austenite một pha thực tế thu được thông qua xử lý dung dịch rắn. Mục đích là hòa tan cả ferit và cacbua thành A để thu được A một pha.
03
thép không gỉ martensitic
1. Thép không gỉ Martensitic chứa 12--18% Cr. So với thép không gỉ ferritic, đặc điểm thành phần của nó là:
⑴Giới hạn trên của hàm lượng crom thấp hơn (nếu quá nhiều là F)
⑵ Nó cũng chứa một lượng nhất định các nguyên tố ổn định pha như cacbon và niken. (Không quá nhiều niken)
⑶ Khả năng chống ăn mòn và khả năng hàn của loại thép này kém hơn thép không gỉ austenit và ferit, độ dẻo kém hơn thép không gỉ A, nhưng vì nó có sự kết hợp tốt hơn giữa các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn (nó có khả năng chống ăn mòn nhất định, chịu một tải nhất định)
2. Dùng để sản xuất các bộ phận cơ khí, dụng cụ phẫu thuật y tế, dụng cụ đo lường, vòng bi không gỉ, lò xo, v.v.
3. So sánh toàn diện khả năng chống ăn mòn và tính chất cơ học của thép không gỉ A (austenite), F (ferite) và M:
Thép không gỉ M có khả năng chống ăn mòn kém, nhưng có thể chịu được tải trọng nhất định; Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình, độ bền trung bình nhưng có độ dẻo, dai tốt; Thép không gỉ F có khả năng chống ăn mòn và chống oxy hóa tốt, nhưng dễ gãy.
1. Các loại thép, thành phần và ứng dụng điển hình
⑴① Thép Cr 13% cacbon thấp: như 1Cr13, 2Cr13; ② Carbon thấp 17% Cr-2% Ni (Ni: A ổn định): Tăng cường dung dịch đa rắn Cr. ① và ② tương đương với thép cường lực chống ăn mòn: xử lý nhiệt là làm nguội + ủ ở nhiệt độ cao. (Hợp kim di chuyển điểm S sang trái nên tác dụng tương tự như thép điều chế)
⑵ Thép Cr 13% cacbon trung bình: chẳng hạn như 3Cr13, 4Cr13, tương đương với thép công cụ chống ăn mòn; làm nguội + ủ ở nhiệt độ thấp
⑶ Thép Cr 18% carbon cao: chẳng hạn như 9Cr18, v.v., tương đương với thép công cụ chống ăn mòn. Làm nguội + ủ ở nhiệt độ thấp
2. Xử lý nhiệt thép không gỉ martensitic
⑴Xử lý làm mềm: tương đương với xử lý nhiệt sơ bộ
Sau khi thép được rèn và cán, quá trình biến đổi martensitic sẽ xảy ra do làm mát không khí, khiến quá trình rèn trở nên cứng, gây ra các vết nứt trên bề mặt vật rèn và gây khó khăn cho việc gia công. ①Ủ nhiệt độ cao ②Ủ hoàn toàn
⑵Xử lý làm nguội và ủ
⑶Làm nguội và ủ ở nhiệt độ thấp
