Tin tức & Sự kiện

Tìm hiểu chi tiết về thành phần của thép không gỉ

Thép không gỉ là vật liệu có ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp. Thành phần chính xác của thép không gỉ xác định các đặc tính của nó, vì vậy bạn phải biết nó chứa những gì. 

Tổng quan về thành phần của thép không gỉ


Không phải mọi loại thép đều là hợp kim thép không gỉ: thép không gỉ được đặc trưng bởi hàm lượng crom tối thiểu là 10,5%. Hai thành phần thường được sử dụng khác là niken và mangan. Ngoài những thứ này, bạn cũng sẽ tìm thấy molypden, silicon và carbon với số lượng khác nhau. 

Sự hiện diện và tỷ lệ phần trăm của các nguyên tố hợp kim ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu . Vì vậy, mức độ chịu nhiệt, độ bền, độ bền và khả năng chống gỉ phụ thuộc vào loại bạn đang sử dụng. 

Các đặc tính quan trọng khác của thép không gỉ bao gồm mức độ hàn và khả năng gia công của nó - khả năng thép được nối với một bộ phận thép khác hoặc được cắt, khoan hoặc phay bằng máy. Tất cả những đặc điểm này phụ thuộc vào thành phần hóa học của thép không gỉ. 

Thép không gỉ
Thép không gỉ được đặc trưng thành phần chính là crom, niken và mangan
 

Tìm hiểu các tác nhân hợp kim trong thép không gỉ


Thép không gỉ chủ yếu là sắt với crom, niken và mangan, tùy thuộc vào loại của nó. Hãy thảo luận chi tiết về những điều này.
 

1.Sắt


Sắt là thành phần chính trong bất kỳ loại thép nào, cung cấp phần lớn thành phần. Thông thường, bạn sẽ thấy nó dao động từ 50% đến 70% ở thép không gỉ, nếu không muốn nói là nhiều hơn. 

Các loại thép không gỉ khác nhau có thành phần sắt như sau:
  • Thép không gỉ Austenitic chứa hàm lượng sắt cao khoảng 70%.
  • Thép không gỉ Ferritic có hàm lượng sắt cao nhất khoảng 70-75%.
  • Các loại thép không gỉ Martensitic có hàm lượng sắt thấp hơn khoảng 50%. 

Hàm lượng sắt trong thép không gỉ quyết định đặc tính chống ăn mòn của nó . Nói chung, càng có nhiều sắt thì khả năng chống ăn mòn của thép càng kém. 

Quá nhiều sắt sẽ tạo ra lớp oxit thụ động dày hơn vì nó phản ứng với crom tạo thành oxit sắt-crom, sẽ kém ổn định hơn. Nó cũng sẽ dẫn đến sự suy giảm crom cục bộ ở một số khu vực, khiến nó dễ bị ăn mòn. Nhưng hàm lượng sắt ít hơn sẽ cung cấp cho thép của bạn một lớp oxit mỏng hơn nhưng ổn định. 
 

2. Crom


Kim loại này có tầm quan trọng đáng kể đối với thép không gỉ, vì nó cung cấp cho thép khả năng chống ăn mòn nhờ lớp oxit thụ động. Lớp oxit crom này có khả năng tự phục hồi và có thể tự phục hồi nếu bị hư hỏng.

Nhưng vai trò của crom trong thép không gỉ không chỉ là khả năng chống ăn mòn: nó còn làm tăng độ cứng, độ bền và cải thiện khả năng hàn bằng cách giảm xu hướng nứt của thép khi hàn. 

Hàm lượng crom nằm trong khoảng 16-26% trong thép không gỉ austenit. Trong thép ferit, nó thay đổi rất nhiều nhưng luôn ở mức trên 10,5%. Và trong thép không gỉ martensitic, nó ở mức khoảng 14-18%. 
 

3. Niken


Niken là thành phần thiết yếu của thép không gỉ. Nó là một kim loại austenit và tạo ra thép austenit có hình dạng tinh thể đặc trưng. Vì vậy, thép austenit rất giàu niken. Niken có hai vai trò hàng đầu trong thép không gỉ: chống ăn mòn và độ bền. Nó cũng tạo ra một lớp oxit bảo vệ chống ăn mòn. 

Độ bền kéo của hợp kim thép tỷ lệ thuận với hàm lượng niken của nó: thêm niken có thể làm cho thép của bạn cứng hơn và tăng độ bền kéo. Vì vậy, bạn có thể sử dụng các loại chứa nhiều niken trong môi trường có tính ăn mòn cao, như hệ thống hàng hải và trong các ngành đòi hỏi cường độ cao, như hàng không vũ trụ. 

Bạn có thể sử dụng hai loại niken: hợp kim niken và gang niken. Trước đây có các vật liệu khác như molypden và đồng. Và gang niken là một chất thay thế chi phí thấp cho hợp kim niken có chứa niken, cacbon và sắt. 
 

4. Mangan


Thành phần thép không gỉ thiết yếu này làm giảm độ giòn và cải thiện tính chất cơ học của nó. Mangan không ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ vì nó không tạo ra lớp oxit. Tuy nhiên, nó ngăn chặn sự ăn mòn rỗ bằng cách ổn định cấu trúc tinh thể austenit của thép. 

Mangan cũng cải thiện độ cứng, độ bền và độ bền của kim loại, khiến nó ít bị nứt và gãy hơn. Điều này rất hữu ích vì bạn có thể sử dụng thép gốc mangan cho các ứng dụng phải đối mặt với nhiều áp lực, chẳng hạn như xây cầu. 

Bạn sử dụng mangan điện phân hoặc ferromanganese để sản xuất thép không gỉ. Mangan điện phân là dạng kim loại tinh khiết hơn được sử dụng trong các hợp kim hiệu suất cao. Ferromanganese là mangan trộn với sắt để tạo thành hợp kim thép không gỉ cấp thấp hơn. 
 

5. Các yếu tố khác 


Thép không gỉ có thể có các thành phần khác, tùy thuộc vào loại của nó. 
 

- Carbon


Bạn sẽ tìm thấy carbon trong thép không gỉ để làm cho chúng cứng hơn nhưng lượng carbon phải được kiểm soát. Quá nhiều carbon có thể gây ra sự hình thành cacbua, cản trở quá trình gia công kim loại và làm cho hợp kim kém khả năng chống ăn mòn. Thông thường, hàm lượng carbon trong thép không gỉ là 0,03% hoặc thấp hơn.
 

- Silicon


Silicon cải thiện khả năng chịu nhiệt độ cao của thép không gỉ và làm cho nó ít bị oxy hóa hơn. Nó hoạt động tương tự như crom và niken và tạo thành lớp oxit silic ổn định trên bề mặt vật liệu.
 

- Molypden


Đây là một yếu tố khác mà bạn thêm vào thép không gỉ để cải thiện khả năng chống ăn mòn, đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt như nước biển hoặc điều kiện axit. Thép có chứa molypden cũng cứng hơn nhưng vẫn có thể hàn được.
 

- Đồng


Đồng cũng có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ, đặc biệt là chống lại các ion clorua và axit sulfuric. Nó cũng bảo vệ chống lại sự nứt ăn mòn do ứng suất. 

Thép không gỉ Austenitic có thể chứa titan để ổn định cấu trúc austenit ở nhiệt độ cao hơn và chống ăn mòn rỗ. Thép chứa titan cũng có khả năng hàn tốt. 
 

- Nitơ


Bạn có thể sử dụng nitơ để cải thiện độ bền và khả năng chống ăn mòn của vật liệu này. Nó chủ yếu giúp chống ăn mòn rỗ: ăn mòn cục bộ nơi các tác nhân ăn mòn tạo ra các lỗ nhỏ trên bề mặt thép.
 

- Phốt pho và lưu huỳnh


Phốt pho và lưu huỳnh thường được coi là chất gây ô nhiễm trong sản xuất thép không gỉ , vì vậy bạn hạn chế chúng ở mức thấp. Quá nhiều phốt pho gây ra sự hình thành photphua giòn và quá nhiều lưu huỳnh gây ra sự hình thành sunfua. Chúng gây ra nứt và ăn mòn và cũng dẫn đến độ bền thấp hơn. Nhưng với số lượng nhỏ hơn, lưu huỳnh và phốt pho có thể cải thiện khả năng gia công của thép không gỉ. 

Thành phần thép không gỉ
Có nhiều thành phần trong hợp kim thép không gỉ
 

Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần thép không gỉ


Một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến thành phần của thép không gỉ. Một số trong số này bao gồm:
 

1.Tạp chất


Các tạp chất phổ biến trong quá trình sản xuất thép không gỉ là lưu huỳnh và phốt pho. Đôi khi, nitơ cũng có thể là tạp chất. Những tạp chất này ảnh hưởng đến thành phần hóa học của thép không gỉ. 

Ví dụ, chúng gây ra sự hình thành sunfua và phốt pho và làm giảm độ bền tổng thể của thép không gỉ. Chúng cũng làm giảm độ dẻo của thép và sự hiện diện của chúng cũng làm giảm tỷ lệ phần trăm tổng thể của các nguyên tố khác trong hợp kim. 
 

2. Phương pháp xử lý


Phương pháp xử lý, chẳng hạn như cán nóng và cán nguội, ảnh hưởng đến thành phần thép không gỉ ở cấp độ vi cấu trúc bằng cách tạo ra sự khóa các tinh thể ở một hình dạng cụ thể. Việc lựa chọn các nguyên tố bạn thêm vào ở giai đoạn xử lý cũng ảnh hưởng đến thành phần cuối cùng của thép không gỉ . 
 

3. Quy trình Xử lý nhiệt 


Bạn có thể sử dụng các quy trình xử lý nhiệt, chẳng hạn như ủ, làm nguội và ủ, để thay đổi cấu trúc vi mô của vật liệu và mang lại cho vật liệu khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt hơn . Ví dụ, nếu bạn làm nguội thép austenite, carbon của nó sẽ ở lại và tạo thành cấu trúc vi mô thép không gỉ martensitic. 

Xử lý nhiệt ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt, độ bền và độ dẻo của sản phẩm bằng cách ảnh hưởng đến thành phần của nó. 

Thành phần thép không gỉ
Quá trình xử lý ảnh hường đến thành phần thép không gỉ
 

Các loại thép không gỉ khác nhau và đặc tính của chúng là gì?


Thép không gỉ có nhiều dòng khác nhau, giúp phân loại các đặc tính của nó:
  • Series 200:  Series 200 có khả năng chống ăn mòn thấp hơn các dòng khác. Tuy nhiên, nó rẻ và chủ yếu được sử dụng ở những nơi quan trọng là độ cứng và chi phí. Ví dụ, các hộ gia đình sử dụng thép, chẳng hạn như dao kéo nhà bếp, hãy sử dụng dòng 200.
  • Series 300: Dòng này, còn được gọi là thép austenit cao cấp, là một trong những loại thép tốt nhất cho các ứng dụng công nghiệp. Nó chủ yếu chứa hàm lượng crom và niken cao, và một số loại cũng có thể chứa molypden và mangan. Bạn sử dụng nó khi bạn cần khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, chẳng hạn như trong chế biến thực phẩm hoặc hóa chất. 
  • Series 400: Series 400 chủ yếu là thép không gỉ martensitic và bạn sử dụng nó ở những nơi bạn cần độ bền, khả năng chống mài mòn và độ cứng cao hơn, chẳng hạn như trong các bộ phận máy bơm. Nó thường chứa crom và carbon.
  • Series 600: Dòng này bao gồm thép không gỉ song công. Nó là thép không gỉ chất lượng cao, có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và được sử dụng trong động cơ phản lực và tua bin khí. 
 

Các ứng dụng phổ biến nhất của thép không gỉ


Các ứng dụng công nghiệp của thép không gỉ tùy thuộc vào thành phần của nó. Những cái phổ biến bao gồm:
 
  • Hàng không vũ trụ: Ngành này yêu cầu các loại thép không gỉ có thể chịu được nhiệt độ cao và mức độ căng thẳng. Hãy xem xét các loại như 15-5 PH và 17-4 PH để sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ.
  • Ô tô: Ô tô cũng yêu cầu khả năng chịu nhiệt độ cao vì động cơ có thể nóng lên đáng kể. Bạn cũng cần khả năng chống va đập tốt để sử dụng trong ô tô. Thép không gỉ 409 và 430 là những ứng cử viên sáng giá ở đây.
  • Dầu khí: Ngành này đòi hỏi thép chịu được áp suất cao và nhiệt độ cao. Thép không gỉ 310 là một lựa chọn phổ biến.
  • Xử lý hóa học: Bạn yêu cầu các loại thép có khả năng kháng hóa chất tuyệt vời, chẳng hạn như các loại có chứa molypden, để sử dụng trong các tàu chở dầu xử lý hóa chất.
  • Chế biến thực phẩm: Ở đây, bạn yêu cầu thép không gỉ chống ăn mòn, tốt nhất là dòng 300. Lớp 304 và 316 phổ biến cho ngành này.
 

Thành phần của thép không gỉ ảnh hưởng đến tính bền vững của nó như thế nào?


Thành phần của thép không gỉ có thể ảnh hưởng đến mức độ bền vững của nó. Một số hợp kim dễ tái chế hơn các hợp kim khác, do đó thành phần của bạn quyết định khả năng tái chế của thép. Ví dụ, thép có chứa hàm lượng niken cao hơn sẽ khó tái chế hơn vì việc tái chế niken có chi phí cao đáng kể.

Tương tự như vậy, quá trình sản xuất thép không gỉ tác động đến môi trường phụ thuộc vào thành phần của nó. Vì crom có ​​điểm nóng chảy cao nên các loại thép có hàm lượng crom nhiều hơn sẽ sử dụng nhiều năng lượng hơn và có nhiều khí thải hơn các loại thép có hàm lượng crom ít hơn.
 

Kết luận


Thép không gỉ là hợp kim của sắt có hàm lượng crôm ít nhất 10,5%, nhưng thành phần cụ thể của thép không gỉ có thể thay đổi. Mỗi loại thép có thành phần khác nhau về các thành phần được sử dụng và tỷ lệ của chúng. 

Nói chung, các nguyên tố phổ biến nhất bạn sẽ tìm thấy trong vật liệu này là crom, niken và mangan. Các nguyên tố khác như molypden, đồng, titan, carbon và silicon cũng được sử dụng. Thành phần của thép không gỉ ảnh hưởng đến tính chất, ứng dụng và tính bền vững của nó.

Bài viết liên quan:
Tags thep khong gi