|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|