Danh mục sản phẩm

Dự án tiêu biểu

Giới thiệu về thép không gỉ

Sơ lược:

Nhóm thép không gỉ (Inox) hình thành từ họ thép hợp kim, được khởi nguồn từ năm 1913 tại Sheffield, nước Anh; Harry Brearley đã thử một số hợp kim để làm thép nòng súng, và Ông nhận thấy một số mẫu cắt không thấy bị gỉ và thực tế rất khó tẩm thực. Khi Ông tìm hiểu sâu về vật liệu kì thú này, thấy rằng thép có chứa 13% Cr. Kết quả này dẫn đến phát triển của dao kéo từ thép không gỉ và cũng từ đây, Sheffield trở nên nổi tiếng. Công trình phát triển ngẫu nhiên này cũng đã được thực hiện ở Pháp cùng khoảng thời gian đó đã làm cho sự phát triển tột đỉnh của họ thép không gỉ austenit đầu tiên này.

Tiêu thụ thép không gỉ trên thế giới ngày càng gia tăng. Đó là sự tăng trưởng nhu cầu về xây dựng và công trình công nghiệp – nơi mà thép không gỉ được sử dụng để làm trang trí và chống gỉ, yêu cầu về bảo dưỡng thấp và có độ bền. Rất nhiều ngành công nghiệp khác đang chấp nhận thép không gỉ vì các lý do trên cũng như nó không có nhiều đòi hỏi về xử lý sản phẩm, sơn phủ khi được đem sử dụng, chỉ có điều là giá thành của nó cao hơn thép Carbon thường. Minh chứng cho sự ứng dụng rộng rãi là các nhà sản xuất đồ gia dụng, họ là những nhà cung cấp ngày càng tăng sản phẩm, về mặt truyền thống biết đến là “hàng trắng-whitegoods”, được sản xuất từ thép không gỉ

Họ thép không gỉ

Thép không gỉ là hợp kim cơ sở sắt có chứa tối thiểu 10.5%Cr; Cr sẽ tạo lớp Oxyt bảo vệ thụ động, đó là lý do vì sao nhóm thép này có tính chất đặc trưng “không gỉ” hay chống ăn mòn. Khả năng của lớp oxyt là tính tự “hàn gắn – self heal”, nghĩa là thép có khả năng chịu ăn mòn, cho dù phần bề mặt tiếp tục bị hao mòn. Đây là điều không đúng đối với thép Carbon thường và hợp kim thấp khi mà chúng được bảo vệ ăn mòn nhờ lớp phủ kim loại như kẽm Zn hoặc cadmi Cd hoặc lớp phủ vô cơ như sơn.

Mặc dù tất cả các loại thép không gỉ phụ thuộc vào sự có mặt của Cr, các kim loại khác được bổ sung để tăng cường các tính chất của chúng. Sự phân loại thép không gỉ không theo tên kim loại chính mà dựa vào cấu trúc luyện kim (metallurgical structure) của chúng – các khái niệm sử dụng để kí hiệu cho sự sắp xếp của nguyên tử hình thành biên hạt, và chúng được quan sát với độ phóng đại lớn của kính hiển vi quang học qua phần mẫu được đánh bóng. Tùy thuộc vào thành phần hóa học nhất định của thép, cấu trúc có thể là các pha bền austenit hay ferrit, hỗn hợp “song pha” của cả hai, pha martenxit được hình thành khi thép được nguội nhanh từ nhiệt độ cao, hoặc cấu trúc hóa bền bởi sự tiết pha vi mô.

Quan hệ giữa sự khác nhau của họ thép không gỉ được chia theo hình 1. Một số sánh khác về tính chất của họ thép khác nhau được liệt kê ở Bảng 1.

1-cac-ho-thep-khong-gi

Hình 1. Các họ thép không gỉ.

Thép không gỉ austenit

Nhóm thép này có chứa ít nhất 16%Cr và 6% Ni (mác thép cơ sở 304 được quy định là 18/8) và phạm vi này phụ thuộc vào tính hợp kim cao hay “siêu austenit” như mác 904L với 6%Mo.

Các nguyên tố bổ sung như Mo, Ti hay Cu để biến đổi hoặc cải thiện tính chất của chúng, làm cho thép không gỉ thích ứng với các ứng dụng cụ thể ở nhiệt độ cao cũng như chịu ăn mòn. Nhóm thép này cũng thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ thấp do ảnh hưởng của hàm lượng Ni làm cho thép tránh đượchiện tượng ròn lạnh tại nhiệt độ thấp, Ni là nguyên tố đặc trưng của họ thép này.

Quan hệ giữa các mác thép austenit khác nhau được biểu thị ở hình 2.

2-quan-he-giua-cac-mac-thep-austenit

Hình 2. Thép không gỉ austenit

Thép không gỉ ferrit

Đây là những mác thép chỉ có Cr là nguyên tố chính với hàm lượng từ 10.5 đến 18%, như các mác thép 430 và 409. Chúng có tính chịu ăn mòn tương đối và tính chế tạo kém, do đó để cải thiện tính chất các mác hợp kim cao được sử dụng như các mác 434 và 444, và mác chủ đạo là của họ này là 3CR12.

Quan hệ giữa các mác thép không gỉ ferrit được biểu thị ở hình 3.
3-thep-khong-gi-ferit

Hình 3. Họ thép không gỉ ferit.

Thép không gỉ mactenxit

Thép không gỉ macstenxit cũng được trên việc bổ sung Cr làm nguyên tố hợp kim chủ đạo nhưng có hàm lượng C cao hơn và hàm lượng Cr thấp hơn (ví dụ. 12%Cr ở mác 410 và 416) so với kiểu thép ferit; Mác 431 có hàm lượng Cr tới 16%, nhưng cấu trúc của nó vẫn là mactenxit cho dù hàm lượng Cr cao và vì mác thép này có chứa 2%Ni.

Quan hệ giữa các họ thép không gỉ Mactenxit được biểu thị ở hình 4.

4-ho-thep-khong-gi-mactenxit

Hình 4. Họ thép không gỉ Mactenxit.

Thép không gỉ song pha

Thép không gỉ song pha như mác 2304 và 2205 (những quy định này cho biết thành phần Bi là 4% và Cr là 22%, Ni là 5% nhưng cả hai mác này có chứa them các nguyên tố hợp kim khác) có cấu trúc cấu thành bởi hỗn hợp autenite và ferit. Thép song phá ferrit – austenit tổ hợp một vài đặc điểm của mỗi nhóm: chúng chống chịu ăn mòn ứng suất, gẫu rằng không được cao như thép ferrit; có tính dẻo dai (toughness) vượt trội so với thép không gỉ ferit và kém hơn so với thép austenitic, và độ bền lớn hơn thép austenit (đã qua ủ), với cấp độ khoảng 2 lần. Ngoài ra, thép không gỉ xong pha có tính chống chịu ăn mòn tương đương hoặc tốt hơn mác 304 và 316, và nhìn chung tính chống ăn mòn lỗ (pitting corrosion resistance) tốt hơn 316. Có điều chúng bị khử tính dẻo dai ở nhiệt độ thấp hơn –50°C và sau khi để chiếu nhiệt (exposure) trên 300C, do đó, chúng chỉ được sử dụng trong phạm vi giới hạn của giải nhiệt độ này.

Quan hệ giữa các họ mác thép không gỉ song pha được biểu thị ở hình 5.

5-thep-khong-gi-song-pha

Hình 5. Họ thép không gỉ song pha.

Thép không gỉ hóa bền tiết pha

Những thép này có chứa Cr và Ni để có được độ bền kéo cao. Mác thép phổ biến nhất là mác 630 trong nhóm “17-4 PH”, với thành phần Cr 17%, Ni 4%, Cu 4% và Nb 0.3%. Ưu điểm lớn nhất của họ thép này có tính có thể “xử lý” được. Đó chính là tính gia công. Tiếp theo quá trình gia công, tạo hình,… thép có thể được hóa bền bằng quá trình xử lý nhiệt “hóa già” một bước ở nhiệt độ tương đối thấp, mà không gây ra các biến động kích thước của sản phẩm.

Đặc trưng của thép không gỉ

Các đặc trưng của nhóm thép không gỉ có thể được nhìn dưới góc độ so sánh với họ thép C “mềm” thường. Về mặt chung nhất, thép không gỉ có:

Tốc độ hóa bền rèn cao (hgher work hardening rate)
Độ dẻo cao hơn (hgher ductility)
Độ cứng và độ bền cao hơn (higher strength and hardness)
Độ bền nóng cao hơn (higher hot strength)
Chống chịu ăn mòn cao hơn (higher corrosion resistance)
Độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn (higher cryogenic toughness)
Phản ứng từ kém hơn (chỉ với thép austenit) (lower magnetic response (austenitic only))
Must retain corrosion resistant surface in the finished product.

Các tính chất đó thực ra đúng cho họ thép austenit và có thể thay đổi khá nhiều đối với các mác thép và họ thép khác.

Các tính chất đó liên quan đến các lĩnh vực ứng dụng thép không gỉ, nhưng cũng chịu ảnh hưởng của thiết bị và phương pháp chế tạo.

Bảng 1 (Phần A). Tính chất so sánh của họ thép không gỉ.

Nhóm hợp kim	Từ tính¹	Tốc độ hóa bền rèn	Chịu ăn mòn ²	Khả năng hóa bền
Austenit	Không	Rất cao	Cao	Rèn nguội
Duplex	Có	Trung bình	Rất cao	Không
Ferrit	Có	Trung bình	Trung bình	Không
Martensit	Có	Trung bình	Trung bình	Tôi & Ram
Hóa bền tiết pha	Có	Trung bình	Trung bình	Hóa già

1 =Sức hút của nam châm đối với thép. Chú ý, một số mác thép bị nam châm hút khi đã qua rèn nguội.

2= Biến động đáng kể giữa các mác thép trong mỗi nhóm, ví dụ, các mác không gia được có tính chịu ăn mòn thấp hơn, và khi có Mo cao hơn sẽ có tính kháng cao hơn.

Bảng 1 (Phàn B). Tính chất so sánh của họ thép không gỉ.

Nhóm hợp kim	Tính dẻo	Làm việc ở nhiệt độ cao	Làm việc ở nhiệt độ thấp ³	Tính hàn
Austenit	Rất cao	Rất cao	Rất tốt	Rất cao
Duplex	Trung bình	Thấp	Trung bình	Cao
Ferrit	Trung bình	Cao	Thấp	Thấp
Martensit	Thấp	Thấp	Thấp	Thấp
Hóa bền tiết pha	Trung bình	Thấp	Thấp	Cáo

3= Đo bằng độ dẻo dai hoặc độ dẻo ở gần 0C. Thép không gỉ Austenit giữ được độ dẻo ở nhiệt độ thấp.

Phân loại theo tiêu chuẩn

Có nhiều biến thể về thép không gỉ và học viện gang thép Mỹ (AISI) trước đây quy định một số mác theo chuẩn thành phần, và vẫn tieps tục được sử dụng rộng rãi như ngày nay. Ngày nay, SAE và ASTM dựa theo chuẩn của AISI để quy định các mác thép của mình, được đánh chỉ số UNS là 1 kí tự + 5 chữ số đối với các mác thép mới. Phạm vi đánh chỉ đầy đủ nhất của những họ thép không gỉ được sử dụng trong Hiệp hội gang thép (ISS), và sổ tay SEA/ASTM về hệ chỉ số hợp nhất. Các mác thép nào đó khác không có chỉ số chuẩn, mà đang được sử dụng ở các quốc gia khác hoặc các quy định quốc tế, hoặc quy định đối với sản xuất chuyên biệt như các chuẩn về thép dây hàn.

Công ty TNHH IDE VIỆT NAM

Địa chỉ: CT3-2 Khu đô thị Mễ Trì Hạ - Đường Phạm Hùng - Phường Mễ trì Hạ - Quận Nam Từ Liêm - Hà Nội - Việt Nam
SĐT: 043 787 7950 - 0903 244 199
Email: ide.vietnam2012@gmail.com