Thép không gỉ Duplex có khả năng cực kì cao, hợp kim có khả năng hóa bền qua biến dạng. Cấu trúc tế vi bao gồm pha austenit và ferrit. Do đó, thép không gỉ song pha (duplex) thể hiện tính chất của cả thép không gỉ austenit và thép không gỉ ferrit

Do kết hợp những tính chất của hai họ thép nên có những tính chất sẽ thỏa hiệp giữa hai họ thép thuần austenit hoặc thuần ferrit này. Trong tất cả các trường hợp, độ dẻo dai của thép song pha cao hơn thép khôn gỉ ferrit. Độ bền của thép không gỉ song pha trong một số trườn hợp cao gấp hai lần so với thép austenit.

Trong khi thép song pha có khả năng chống ăn mòn do ứng suất, chúng không có khả năng chống lại dạng ăn mòn này giống như thép không gỉ ferrit.

Tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ Duplex kém bền nhất lại lớn hơn khả năng chống ăn mòn của các loại thép không gỉ được sử dụng phổ biến nhất, tức là 304 và 316.

Thép không gỉ duplex đều có từ tính, một tính chất được sử dụng để phân biệt chúng vowis các mác thép không gỉ họ Austenit.

Tổ chức gồm hai pha như hình ảnh dưới đây:

Tên mác thép và tiêu chuẩn

Thép không gỉ song pha được sử dụng chủ yếu là thép 2205 bởi vì khả năng chống ăn mòn cao và độ bền cao của nó. Tên của mác thép 2205 là do thành phần nguyên tố bao gồm 22% crom và 5% niken. Những nguyên tố khac được cho bảng bên dưới.

Kí hiệu UR52N+ là kí hiệu của thép siêu duplex với độ bền cao và khả năng chống ăn mòn đặc biệt. Mác thép này khác với mác 2205 là có thêm thành phần đồng. Điều này làm tăng khả năng chống ăn mòn trong môi trường clorua nóng và các axit có tính khử mạnh, như axit sunfuric. Mác UR52N+ là tên thương mại được sử dụng rộng rãi của tập đoàn Usinor. Một số mác tương đương cho bởi bảng dưới đây.

Table 1. Một số tiêu chuẩn cho thép không gỉ song pha

Thành phần nguyên tố của thép song pha

Thành phần nguyên tố hóa học của thép không gỉ song pha 2205 và thép siêu duplex UR52N+ được cho trong bảng 2 dưới đây:

Bảng 2. Thành phần nguyên tố điển hình của thép không gỉ song pha

Tính chất của thép không gỉ song pha

Cơ tính của thép không gỉ song pha được cho trong bảng 3

Bảng 3. Cơ tính điển hình của hai loại thép không gỉ song pa

Tính chất vật lý của chúng được cho trong bảng 4 dưới đây.

Bảng 4. Tính chất vật lý điển hình của hai mác thép không gỉ song pha

Khả năng chống ăn mòn

Thép không gỉ song pha có khả năng chống ăn mòn cực kì cao. Chúng có khả năng chống ăn mòn tinh giới, ứng suất. Thận chí trong môi trường axit HCl và H2SO4.

Khả năng chống ăn mòn của thép siêu duplex cao hơn thép song pha 2205.

Khả năng bền nhiệt

Thép không gỉ song pha có thành phần crom cao do đó có khả năng chống ăn mòn, giảm độ cứng ở nhiệt độ đến trên 300°C.

Ở nhiệt độ thấp thép không gỉ song pha có tính dẻo tốt hơn thép không gỉ ferrit và mactenxit. Thép không gỉ song pha có thể sử dụng đến nhiệt độ tối thiểu -50°C.

Chế tạo thép không gỉ song pha

Thép không gỉ song pha không có khả năng hóa bền bằng nhiệt luyện tương tự thép không gỉ ferrit và austenit. Tuy nhiên chúng thể óa bền qua gia công nguội.

Thép được ủ và làm nguội nhanh từ nhiệt động xung quanh 1100°C.

Khả năng gia công cơ khí

Mặc dù có khả năng gia công, nhưn độ bền cao của thép làm việc gia công cơ khí trở nên khó khăn. Ví dụ, gia công của thép song pha chậm hơn 20% so với thép 304.

Ứng dụng của thép không gỉ song pha

Những ứng dụng tiêu biểu của thép không gỉ song pa:

• Quá trình hóa học, vận chuyển và lưu trữ
• Thăm dò dầu khí và giàn khoan ngoài khơi
• Lọc dầu khí
• Môi trường biển
• Thiết bị kiểm soát ô nhiễm
• Sản xuất giấy và bột giấy
• Nhà máy xử lý hóa chất

Dạng cung cấp thép

Thép không gỉ được cung cấp ở nhiều dạng khác nhau: tấm, ống…

Tìm đọc thêm về các họ thép không gỉ:

1. Thép không gỉ
2. Thép không gỉ Ferrit
3. Thép không gỉ Austenit
4. Thép không gỉ mactenxit
5. Thép không gỉ song pha
6. Thép không gỉ hóa bền tiết pha

Công bố !

Dữ liệu này chỉ mang tính chất tham khảo và không được coi là sự thay thế cho thông số kỹ thuật đầy đủ mà từ đó nó được rút ra. Đặc biệt, các yêu cầu về tính chất cơ học rất khác nhau tùy theo nhiệt độ, sản phẩm và kích thước sản phẩm. Thông tin dựa trên kiến ​​thức hiện tại của chúng tôi và được cung cấp một cách thiện chí. Tuy nhiên, Công ty sẽ không chấp nhận bất kỳ trách nhiệm pháp lý nào đối với bất kỳ hành động nào được thực hiện bởi bất kỳ bên thứ ba nào dựa trên đó.

Vì các sản phẩm chi tiết có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau và do Công ty không có quyền kiểm soát việc sử dụng chúng; Công ty loại trừ cụ thể tất cả các điều kiện hoặc bảo đảm được thể hiện hoặc ngụ ý theo quy chế hoặc về kích thước, thuộc tính và / hoặc sự phù hợp cho bất kỳ mục đích cụ thể nào.

Mọi lời khuyên mà Công ty đưa ra cho bất kỳ bên thứ ba nào chỉ được đưa ra nhằm mục đích hỗ trợ của bên đó và không chịu trách nhiệm pháp lý về phía Công ty. Bất kỳ hợp đồng nào giữa Công ty và khách hàng sẽ phải tuân theo Điều kiện bán hàng của công ty. Mức độ trách nhiệm của Công ty đối với bất kỳ khách hàng nào được quy định rõ ràng trong các Điều kiện đó; một bản sao có sẵn theo yêu cầu.

Share0

Tweet

Share

Thép không gỉ hóa bền tiết pha là pha là thép hợp kim của crôm và niken với mục đích tối ưu kết hợp tính chất của thép không gỉ mactenxit và thép không gỉ austenit. Giống như thép không gỉ Mactenxit, thép hóa bền tiết pha có khả năng nâng cao độ bền qua nhiệt luyện và có khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ austenit. 

Độ bền của thép đạt được sau nhiệt luyện thép không gỉ là quá trình hóa bền tiết pha của nền mactenxit và nền austenit. Việc hóa bền đạt được thông qua việc thêm các nguyên tố như đồng nhôm, titan, Nb hoặc molipđen.

Mác thép nổi tiếng nhất trong họ thép hóa bền tiết pha là mác 17-4 PH. Tên của mác mác thép này đến từ thành phần của mác thép bao gồm 17%Crom và 4%Ni. Nó đồng thời bao gồm 4%Cu và 0,3%Nb. Thép 17-4PH còn được biết tới với tên mác 630.

Ưu điểm của thép hóa bền tiết pha là có thể cung cấp ở dạng “xử lý nhiệt sẵn”, dạng này có thể sẵn sàng để gia công. Sau khi gia công cơ khi hoặc dạng chế tạo khác, quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp có thể tăng bền cho thép. Nó còn được biết đến với cái tên hóa già. Do thực hiện ở nhiệt độ thấp nên các chi tiết không bị cong vênh.

Tìm hiểu thêm về các họ thép không gỉ:

1. Thép không gỉ
2. Thép không gỉ Ferrit
3. Thép không gỉ Austenit
4. Thép không gỉ mactenxit
5. Thép không gỉ song pha

Đặc tính của thép không gỉ hóa bền tiết pha

Thép hóa bền tiết pha được chia làm ba nhóm chính dựa trên cấu trúc tế vi của thép sau khi nhiệt luyện. Ba nhóm này là: Mactenxit (Ví dụ: 17-4 PH),

Precipitation hardening stainless steels are characterised into one of three groups based on their final microstructures after heat treatment. The three types are: martensitic (e.g. 17-4 PH), Một nửa austenit (e.g. 17-7 PH) và austenitic (e.g. A-286).

Thép hóa bền tiết pha mactenxit

Thép hóa bền tiết pha mactenxit có cấu trúc chủ yếu là austenit ở nhiệt độ ủ khoảng 1040 đến1065°C. Khi làm nguội (tôi) xuống nhiệt độ phòng, xảy ra chuyển biến austenit thành máctenxit

Thép hóa bền tiết pha nửa austenit

Không giống như thép hóa bền tiết pha mactenxit, thép hóa bền tiết pha nửa austenit được ủ mền để gia công nguội. Loại thép này vẫn giữ được cấu trúc austenit ở nhiệt độ thường nhưng sẽ chuyển biến thành mactenxit ở nhiệt độ thấp.

Thép hóa bền tiết pha Austenit

Thép hóa bền tiết pha Austenit duy trì cấu trúc austenit sau khi ủ và hóa bền bằng hóa già. Ở nhiệt độ ủ từ 1095 đến 1120°C, pha hóa bền tiết pha được hòa tan. Nó được duy trì trong dung dịch rẵn. Khi nâng nhiệt trở lại từ 650 đến 760°C, quá trình tiết pha xảy ra. Quá trình tiết pha làm tăng độ cứng và độ bền của vật liệu. Độ cứng được duy trì thấp hơn thép hóa bền tiết pha mactenxit và hóa bền tiết pha nửa austenit.

Tính chất của thép hóa bền tiết pha

Độ bền của thép hóa bền tiết pha

Giới hạn chảy của thép hóa bền tiết pha khoảng từ 515 đến 1415 MPa. Độ bền của thép hóa bền tiết pha từ 860 đến 1520 MPa. Độ giãn dài khoảng 1 đến 25%.  Gia công nguội trước khi hóa già có thể làm tăng độ bền của thép.

Nhiệt luyện thép hóa bền tiết pha

Điểm mấu chốt trong tính chất của thép hóa bền tiết pha của được thông qua nhiệt luyện. Sau khi xử lý nhiệt dung dung dịch và ủ thép hóa bền tiết pha, việc sử dụng nhiệt độ thấp có thể đạt được tính chất của chúng. Quá trình xử lý nhiệt này được thực hiện ở nhiệt độ thấp do đó không gây nứt, cong vênh chi tiết. Trong quá trình hóa bền kích thước chi tiết có giảm nhẹ. Thép co xấp xỉ  0.05% trong điều kiện H900 và 0.10% cho H1150.

Tính chất đạt được của thép 17-4 PH đạt được sau khi xử lý nhiệt dung dịch rắn được cho trong bảng dưới đây. Điều kiện được thiết kế cho nhiệt độ   °F.

Bảng 1. Tính chất cơ học của thép sau xử lý nhiệt và hóa già

Thành phần nguyên tố của thép hóa bền tiết pha

Bảng  2. Thành phần nguyên tố hóa học điển hình của thép 17-4PH

Tính chất cơ tính điển hình của thép hóa bền tiết pha

Bảng  3. Tính chất cơ học điển hình của thép hóa bền tiết pha 17-4PH

Tính chất vật lý điển hình của thép hóa bền tiết pha

Bảng 4. Tính chất điển hình của thép 17-4PH

Mác thép tương đương

Thép không gỉ 17-4 PH tương đương với các mác thép cho bởi bảng 5 dưới đây

Bảng 5. Kí hiệu thay thế cho tên mác thép 17-4PH

Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ hóa bền tiết pha

Thép hóa bền tiết pha có khả năng chống ăn mòn từ trung bình tới cao trong các môi trường. Chúng có khả năng kết hợp giữa độ bền cao hơn khi so sánh dòng thép không gỉ mác ten xit đầu 400, và tương đương với mác thép không gỉ austenit 304.

Trong môi trường clorua ấm, thép 17-4PH nhạy cảm với với ăn mòn lỗ và đường. Khi hóa già trên 550 °C, thép 17-4 PH có khả năng chống ăn mòn ứng suất cao. Khả năng chống ăn mòn ứng xuất cao hơn đạt được khi hóa già ở nhiệt độ cao hơn.

Khả năng chống ăn mòn thếp ở dạng dung dịch (trạng thái ủ) và không nên sử dụng trước khi xử lý nhiệt.

Khả năng bền nhiệt của thép hóa bền tiết pha

Thép hóa bền tiết pha 17-4 PH có khả năng chống oxy hóa tốt. Với mục đích tránh suy giảm cơ tính, chi tiết không nên sử dụng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hóa già. Không nên xử dụng cho tiết trong thời gian dài ở nhiệt độ trong khoảng 370-480°C nếu độ dẻo dai ở nhiệt độ phòng là quan trọng.

Chế tạo thép không gỉ hóa bền tiết pha

Việc chế tạo tất cả các loại thép không gỉ chỉ nên được thực hiện bằng các dụng cụ dành riêng cho vật liệu thép không gỉ hoặc các dụng cụ và bề mặt gia công phải được làm sạch kỹ lưỡng trước khi sử dụng. Các biện pháp phòng ngừa này là cần thiết để tránh nhiễm bẩn chéo thép không gỉ bởi các kim loại dễ bị ăn mòn có thể làm biến màu bề mặt của sản phẩm chế tạo.

Gia công lạnh thép không gỉ hóa bền tiết pha

Quá trình gia công lạnh thép hóa bền tiết pha như cán, uấn có thể thực hiện nhưng nên thực hiện trong điều kiện đã ủ hoàn toàn.

Gia công nóng thép hóa bền tiết pha

Quá trình gia công nóng thép hóa bền tiết pha 17-4 PH nên được thực hiện trong khoảng 950°-1200°C. Sau khi gia công nóng yêu cầu xử lý nhiệt hoàn toàn. Bao gồm ủ và làm nguội thép xuống nhiệt độ phòng hoặc thấp hơn. Sau đó chi tiết cần được hóa bền tiết pha để đạt được cơ tính yêu cầu.

Khả năng gia công cơ khí

Trong điều kiện ủ, thép hóa bền tiết pha 17-4 có khả năng gia công cơ khí tốt, tương đương thép không gỉ 304. Sau khi nhiệt luyện, khả năng gia công cơ khí trở nên khó khăn.

Thép cacbon và thép dụng cụ tốc độ cao thông thường được sử dụng trong điều kiện bôi trơn. Khi yêu cầu các giới hạn dung sai nghiêm ngặt, các thay đổi kích thước do xử lý nhiệt phải được tính đến.

Khả năng hàn của thép hóa bền tiết pha

Thép hóa bền tiết pha có thể hàn nhanh chóng tương tự với các mác thép đầu 300. Mác thép 17-4PH có thể hàn không cần nung nóng sơ bộ.

Ứng dụng của thép không gỉ hóa bền tiết pha

Do độ bền cao của thép hóa bền tiết pha, do đó hầu hết các ứng dụng của thép hóa bền tiết pha được sử dụng trong ứng dụng liên quan tới vụ trụ và công nghiệp công nghệ cao.

Những ứng dụng bao gồm:

• Bánh răng
• Van và các thành phần khác của động cơ
• Trục độ bền cao
• Cánh tuabin
• Khuôn mẫu
• Thùng chất thải hạt nhân

Dạng cung cấp

Thép 17-7PH cung cấp dưới dạng:

• Thanh tròn
• Thanh lục giác

Công bố !

Dữ liệu này chỉ mang tính chất tham khảo và không được coi là sự thay thế cho thông số kỹ thuật đầy đủ mà từ đó nó được rút ra. Đặc biệt, các yêu cầu về tính chất cơ học rất khác nhau tùy theo nhiệt độ, sản phẩm và kích thước sản phẩm. Thông tin dựa trên kiến ​​thức hiện tại của chúng tôi và được cung cấp một cách thiện chí. Tuy nhiên, Công ty sẽ không chấp nhận bất kỳ trách nhiệm pháp lý nào đối với bất kỳ hành động nào được thực hiện bởi bất kỳ bên thứ ba nào dựa trên đó.

Vì các sản phẩm chi tiết có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau và do Công ty không có quyền kiểm soát việc sử dụng chúng; Công ty loại trừ cụ thể tất cả các điều kiện hoặc bảo đảm được thể hiện hoặc ngụ ý theo quy chế hoặc về kích thước, thuộc tính và / hoặc sự phù hợp cho bất kỳ mục đích cụ thể nào.

Mọi lời khuyên mà Công ty đưa ra cho bất kỳ bên thứ ba nào chỉ được đưa ra nhằm mục đích hỗ trợ của bên đó và không chịu trách nhiệm pháp lý về phía Công ty. Bất kỳ hợp đồng nào giữa Công ty và khách hàng sẽ phải tuân theo Điều kiện bán hàng của công ty. Mức độ trách nhiệm của Công ty đối với bất kỳ khách hàng nào được quy định rõ ràng trong các Điều kiện đó; một bản sao có sẵn theo yêu cầu.

Share0

Tweet

Share

Thép không gỉ Ferrit là một họ thép không gỉ, thuộc thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt cao. Thành phần crom tối thiểu 10,5% đảm bảo khả năng hình thành một lớp oxit thụ động. Thép không giả Ferrit có hàm lượng cacbon rất thấp với tỷ lệ Cr/C khoảng 150.

Lịch sử phát triển

Kỹ sư sinh ra ở Canada Frederick Mark Becket (1875-1942) ở Union Carbide đã công nghiệp hóa thép không gỉ Ferrit vào khoảng những năm 1912, dựa trên cơ sở “sử dụng silic thay thế cacbon để giảm cacbon trong thép, do đó tạo ra thép cacbon thấp trong thực tế”. Ông đã phát hiện ra thép cacbon thấp hợp kim với 25-27% Crom và trở thành hợp kim crom cao đầu tiên được biết tới như sự ra đời của thép không gỉ.

Thép không gỉ Ferrit chỉ được phát hiện ra năm 1980s với các đủ các điều kiện mới cho sự phát triển của chúng. Ví dụ như khả năng nấu luyện cacbon thấp. Nhu cầu sử dụng thép không gỉ tăng lên, trong khi giá Niken cao và biến động.

Tổng quan về thép không gỉ Ferrit

Thép không gỉ Ferrit có cấu trúc kiểu “lập phương tâm khối” và có cấu trúc ở nhiệt độ phòng tương tự với sắt nguyên chất. Nguyên tố hợp kim chính là com chiếm 11 đến 17%, mặc dù có mác crom chiến đến 29%. Do cacbon luôn giữ ở giá trị thấp nên độ bền của thép bị giới hạn. Thép không thể hóa bền qua nhiệt luyện như thép không gỉ Mactenxit và giới hạn bền ở trạng thái Ủ khoảng 275 đến 350 MPa.

Thép Ferrit thường có giá thấp hơn họ thép không gỉ Austenit do không sử dụng nguyên tố Niken. Chúng thường được nghĩ có khả năng chống ăn mòn thấp. Tiu nhiên những mác thép ổn định như 1.4509 và 1.4521 có khả năng chống ăn mòn tương đương với các mác 1.4301 (304) và1.4401 (316). Những nhược điểm chính của thép không gỉ Ferrit:

• Gới hạn độ dẻo dai – Không được chấp nhận ở nhiệt độ dưới 0
• Tính định hình – Tốt cho việc dập sâu nhưng không tạo hình kéo dài do độ dẻo thấp hơn
• Tính hàn – Sự phát triển hạt nhanh chóng ở các phần dày (lớn hơn khoảng 3mm) dẫn đến độ bền mối hàn kém so với Austenit.

Chúng là vật liệu từ mền do đó có công dụng trong một số ứng dụng khác.

Phân loại thép không gỉ Ferrit

Thép không gỉ Ferrit có thể chia thành năm nhóm, với ba nhóm tương tự tiêu chuẩn (nhóm 1 đến 3) và hai nhóm tương tự các thép riêng biệt (nhóm 4 và 5).

Nhóm 1 (Mác 409/410L)

Đây là nhóm có thành phần crom thấp nhất trong tất cả các mác thép không gỉ và rẻ nhất trong năm nhóm. Nhóm được sử dụng cho môi trường ăn mòn nhẹ và có thể chấp nhận rỉ cục bộ. Lớp 409 ban đầu được tạo ra cho bộ giảm thanh của hệ thống xả ô tô nhưng giờ đây có thể được tìm thấy trong ống xả ô tô và vỏ bộ chuyển đổi xúc tác. Lớp 410L thường được sử dụng cho container, xe buýt và khung màn hình LCD.12

Nhóm 2 (Mác 430)

Hầu hết các nhóm thép không gỉ Ferrit ở nhóm hai. Chúng có thành phần crom cao, kết quả là có khả năng chống ăn mòn cao trong môi trường axit, khí SO2, và nhiều axit hữu cơ. Trong một số ứng dụng, mác thép này có thể dùng để thay thế thép không gỉ 304. Mác thép 430 thông thường được sử dụng trong những thiết bị nội thất, bao gồm trống máy giặt, máy rửa bát, dao kéo, dụng cụ nấu ăn và dụng cụ sản xuất thực phẩm.

Nhóm 3 (Mác 430Ti, 439, 441, Và các mác khác)

Có các đặc tính về khả năng hàn và định hình tốt hơn so với thép tấm Ferit Nhóm 2, thép Nhóm 3 có thể được sử dụng để thay thế loại Austenit 304 trong nhiều ứng dụng hơn, bao gồm trong bồn rửa, ống trao đổi, hệ thống xả và các bộ phận hàn của máy giặt.1

Nhóm 4 (Mác 434, 436, 444, Và mác khác)

Với thành phần Molip đen cao, thép không gỉ mactenxit trong nhóm 4 có khả năng nâng cao khả năng chống ăn mòn trong nước nóng, các thiết bị máy nước nóng năng lượng mặt trời, các bộ phận của hệ thống xả, ấm điện, các phần tử lò vi sóng và đồ trang trí ô tô. Đặc biệt, lớp 444 có khả năng chống rỗ tương đương (PRE) tương tự như thép không gỉ Austenit loại 316, cho phép nó được sử dụng trong môi trường ngoài trời ăn mòn hơn.32

Nhóm thép không gỉ đặc biệt này được đặc trưng bởi hàm lượng crom tương đối cao và bổ sung molypden. Kết quả là thép có khả năng chống ăn mòn và đóng cặn (hoặc oxy hóa) tuyệt vời. Trên thực tế, khả năng chống ăn mòn của lớp 447 tương đương với khả năng chống ăn mòn của kim loại titan. Thép nhóm 5 thường được sử dụng trong môi trường ven biển và ngoài khơi có tính ăn mòn cao

Tìm đọc thêm về các họ thép không gỉ:

1. Thép không gỉ
2. Thép không gỉ Ferrit
3. Thép không gỉ Austenit
4. Thép không gỉ mactenxit
5. Thép không gỉ song pha
6. Thép không gỉ hóa bền tiết pha

Share0

Tweet

Share

Tổng hợp về các họ thép không gỉ Mactenxit, Ferrit, Austenit, Duplex hóa bền song pha. Lịch Sử hình thành, đặc tính của các họ thép không gỉ và những kiến thức cần thiết khi nghiên cứu cũng như ứng dụng thép không gỉ.

1. Lịch sử, khai niệm và phân loại thép không gỉ

1.1. Lịch sử thép không gỉ

Thép chống gỉ và chống axit đã tồn tại gần 100 năm.Việc sử dụng thép không gỉ trong ngành công nghiệp bắt đầu vào năm 1912 khi đơn xin cấp bằng sáng chế cho các loại thép có khả năng chống ăn mòn cao được đệ trình. Những khởi đầu khiêm tốn này đã dẫn đến sự phát triển (đặc biệt là từ năm 1950) của một nhóm vật liệu bao gồm hơn 120 loại thép không gỉ được sử dụng trong mọi lĩnh vực trên toàn thế giới.

Sản lượng thép trên thế giới hàng năm khoảng 400 triệu tấn và thép không gỉ chiếm 2%. Việc sử dụng và sản xuất thép không gỉ hoàn toàn bị chi phối bởi các quốc gia công nghiệp phương Tây và Nhật Bản. Trong khi việc sử dụng thép nói chung đã trì trệ sau năm 1975, nhu cầu thép không gỉ vẫn tăng từ 3-5% mỗi năm.

Dạng sản phẩm chủ yếu của thép không gỉ là tấm cán nguội, còn lại là các sản phẩm khác. Việc sử dụng thép không gỉ bị chi phối bởi mội số lĩnh vực: sản phẩm tiêu dùng, thiết bị cho ngành công nghiệp dầu khí, hóa chất, ngành công nghiệp chế biến và ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống.

Loại thép không gỉ được sử dụng rộng rãi nhất là thép loại 18/9 austenit, theo tiêu chuẩn của AISI là 304 và 304L, chiếm hơn 50% sản lượng thép không gỉ toàn cầu. Loại phổ biến thứ hai là thép Ferit như AISI 410, tiếp theo là thép austenit hợp kim molypden AISI 316 và 316L (các ký hiệu theo tiêu chuẩn của Mỹ(AISI).

Khoảng năm 1910, nghiên cứu các vấn đề về vật liệu và dẫn đến việc khám phá và phát triển thép không gỉ. Tại Sheffield, Anh, H. Brearly đang cố gắng phát triển một loại vật liệu mới cho các thùng súng hạng nặng chống ăn mòn. Crom là một nguyên tố hợp kim được nghiên cứu và ông cho biết rằng vật liệu có hàm lượng crom cao sẽ không bị ăn mòn, hợp kim hóa với hàm lượng 9-16% crom và nhỏ hơn 0,7% cacbon thép không gỉ đầu tiên được tìm ra.

1.2. Khái niệm về thép không gỉ

Thép không gỉ hay còn gọi là inox (inert oxidized steel-không bị oxy hóa) là loại thép có chứa tối thiểu khoảng 10,5% Crom và các nguyên tố hợp kim khác như: Ni, Mo, Mn, Si… Thép không gỉ có tính chống ăn mòn cao trong các môi trường axit đặc, chịu mài mòn, độ bền cao, chịu nhiệt tốt, không gỉ sét trong nước biển, và không bị oxy hóa ở nhiệt độ cao.

1.3. Phân loại thép không gỉ

Thép không gỉ thường được chia thành năm nhóm: thép không gỉ mactenxit, thép không gỉ ferit, thép không gỉ austenit, thép duplex và thép không gỉ hóa bền tiết pha căn cứ vào tổ chức của thép. Tổ chức của thép sau thường hóa phụ thuộc vào hàm lượng Cr và Ni đương lượng và được xác định thông qua giản đồ Schaeffler như dưới đây:

Thép không gỉ một pha ferit chứa hàm lượng Cr trong khoảng 10,5% đến 30%. Để đảm bảo tổ chức thuần ferit và tránh tạo cacbit, hàm lượng C trong thép được giữ ở mức rất thấp sao cho tỷ lệ Cr/C khoảng 150 như các mác 08Cr13 hay 12Cr17. Ngoài ra, để nâng cao một số tính chất riêng biệt, thép có thể được hợp kim hóa với một số nguyên tố khác như Mo, Si, Al, Ti hay Nb. Để cải thiện khả năng gia công, một số nguyên tố như S hay Se có thể được đưa vào thép.

Thép không gỉ ferit có tính sắt từ, có độ dẻo và khả năng gia công biến dạng tốt. Do chỉ có một pha ferit trong tổ chức nên độ bền, độ cứng của thép thấp cả ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao. Đây là loại thép không thể nhiệt luyện tăng bền cũng như khả năng hóa bền biến dạng thấp. Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ ferit nhìn chung là tốt.

 Thép không gỉ một pha austenit là loại thép chỉ tồn tại một pha austenit trong tổ chức. Tổ chức này đạt được bằng cách sử dụng các nguyên tố hợp kim mở rộng vùng austenit như Ni, Mn hay N. Thép không gỉ austenit chứa Cr cao (>16 ÷18%)  và Ni cao (  6 ÷ 8%). Ngoài ra, thép có thể hợp kim hóa thêm Mn với hàm lượng có thể lên tới 15%.

Thép có kiểu mạng lập phương tâm mặt nên thép có tính dẻo cao, có khả năng hóa bền biến dạng mạnh. Tuy dẻo nhưng lại khó biến dạng nguội (uốn, gò) song lại làm tăng mạnh độ bền, độ cứng cho sản phẩm. Thép này có tổ chức một pha nên không thể hóa bền bằng nhiệt luyện. Để nâng cao tính chống mài mòn phải làm cho thép có một pha austenit đồng nhất. Khi nung lên đến một nhiệt độ nhất định thép này có thể tiết cacbit crom ở biên giới hạt làm tăng nguy cơ ăn mòn biên giới hạt. Để khắc phục hiện tượng này có thể cho thêm một số nguyên tố tạo cacbit mạnh như Ti hay Nb.

Thép không gỉ song pha (duplex) có tổ chức gồm hỗn hợp hai pha là ferit và austenit. Hàm lượng ferit trong thép có thể dao động trong khoảng (30-70)% tuy nhiên tốt nhất khi tỷ lệ a:f khoảng 50-50. Các nguyên tố hợp kim chính là crom và niken. Ngoài ra nitơ, molypden, đồng, silic và vonfram có thể được thêm vào để điều khiển thành phần pha và nâng cao tính chống ăn mòn cho thép. Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ duplex giống như thép không gỉ austenit có thành phần hợp kim tương tự. Tuy nhiên, thép không gỉ song pha có giới hạn bền kéo, giới hạn chảy và nâng cao khả năng chống ứng suất tốt hơn các dòng thép austenit. Độ bền của thép không gỉ song là giữa thép không gỉ austenit và ferrit. Nhược điểm chính của dòng thép không gỉ duplex là sự tiết ra các pha liên kim khi là việc ở nhiệt độ cao là tăng tính giòn của thép.

Thép không gỉ hóa bền tiết pha có thành phần và tổ chức gần với họ austenit song có hàm lượng Cr, Ni thấp hơn đôi chút (13 ÷ 17% Cr và 4 ÷ 7% Ni), có thêm Al, Cu, Mo, và tổ chức austenit chưa ổn định. Dòng thép này vừa có tính công nghệ vừa có cơ tính cao: rất dễ biến dạng và gia công cắt thép ở trạng thái mềm, sau đó hóa bền bằng hóa già ở nhiệt độ thấp nhờ đó tránh được biến dạng và oxy hóa.

Nhiệt luyện loại thép này thường là ủ ở 1050^oC, nguội ngoài không khí thu được tổ chức austenit mềm, dễ biến dạng dẻo và gia công cắt gọt. Gia công lạnh ở 0 ÷ (-75)^oC để austenit chuyển biến mactenxit, cuối cùng hóa già ở 525^oC khoảng 1 giờ các pha hóa bền NiAl, Ni₃Al tiết ra làm tăng mạnh độ bền.

Thép không gỉ mactenxit là nhóm thép có thể tăng bền và có độ cứng cao bằng tôi và ram. Các thép trong họ thép không gỉ mactenxit thường đặc trưng bởi độ bền cao nhưng khả năng chống ăn mòn còn thấp so với họ thép không gỉ austenit và ferit. Thép không gỉ mactenxit với hàm lượng cacbon cao làm độ bền tăng và độ dẻo dai giảm đi đáng kể cùng với đó tính hàn cũng kém đi vì thế một số thép không gỉ mactenxit 13% Cr với hàm lượng cacbon cao không được sử dụng trong các kết cấu hàn. Ngoài ra để tăng độ bền nhiệt và khả năng chống mài mòn có thể bổ sung các nguyên tố tạo cacbit mạnh như Mo, V, W hoặc bổ sung Ni để tăng độ dai cho thép. Lưu huỳnh được thêm vào để cải thiện khả năng gia công cắt gọt. Thép không gỉ mactenxit có khả năng chống ăn mòn trong môi trường ẩm, trong môi trường khí quyển, môi trường kiềm, dung dịch loãng của axit vô cơ, hữu cơ. Nói chung, với hàm lượng crom thấp và cacbon cao thì họ thép không gỉ mactenxit khả năng chống ăn mòn thấp hơn các loại thép không gỉ khác.

2. Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim tới tính chất thép không gỉ

Mỗi nguyên tố hợp kim đều có một ảnh hưởng đến tính chất của thép. Sự kết hợp giữa các nguyên tố hợp kim có trong thép cũng rất quan trọng. Để hiểu được lý do tại sao cùng là thép không gỉ song pha nhưng trong mỗi loại thép khác nhau lại có các thành phần khác nhau và với những thành phần khác nhau sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất của các loại thép khác nhau.

Các nguyên tố hợp kim đều có tính chất và tác dụng cụ thể đối với tính chất của thép. Đó là sự kết hợp của tất cả các yếu tố hợp kim và các nguyên tố tạp chất thì quyết định độ sạch và giá trị của hợp kim đó. Hàm lượng của một số nguyên tố cũng quyết định độ cứng của của thép không gỉ.

1. Chromium (Cr): Đây là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất trong thép không gỉ. Nó là nguyên yếu tố đem lại cho thép tính chống gỉ của họ chống ăn mòn cơ bản. Khả năng chống ăn mòn tăng lên khi tăng hàm lượng crom. Nó cũng tăng khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao. Crom làm mở rộng vùng ferrit trên giản đồ pha.
2. Nickel (Ni): Việc bổ sung niken là để mở rộng vùng Austenit. Nickel thường làm tăng độ dẻo dai. Nó cũng làm giảm tỷ lệ ăn mòn và do đó thuận lợi trong môi trường axit. Trong môi trường có nước thép cứng nickel cũng được sử dụng để tạo thành các hợp chất liên kim được sử dụng để tăng độ bền.
3. Molypden (Mo): Molypden làm tăng đáng kể khả năng chống ăn mòn chung và cục bộ. Nó làm tăng độ bền cơ học phần nào và mở rộng vùng ferrit mạnh mẽ. Nó làm tăng cơ tính và mở rộng vùng a (ferit) trên giản đồ pha Fe – Fe₃ Trong thép không gỉ song pha thì molybden thúc đẩy sự hình thành các pha liên kim trong ferit. Điều này cũng tồn tại trong thép không gỉ ferit – austenit và thép không gỉ austenit. Còn trong thép không gỉ mactenxit thì molypden có tác dụng làm tăng độ cứng của thép, hình thành cacbit khi nhiệt luyện ở nhiệt độ cao. Trong thép mactenxit, nó sẽ tăng độ cứng ở nhiệt độ ủ cao hơn do ảnh hưởng của nó lên lượng cacbon.
4. Silic (Si): Silic làm tăng khả năng chống oxy hóa, cả ở nhiệt độ cao và đặc biệt là ở nhiệt độ thấp hơn. Silic mở rộng vùng cấu trúc ferit.
5. Mangan (Mn): Mangan thường được sử dụng trong thép không gỉ để cải thiện độ dẻo nóng. Ảnh hưởng của nó lên ferrite / austenite cân bằng thay đổi theo nhiệt độ: ở nhiệt độ thấp mangan là chất ổn định austenite nhưng ở nhiệt độ cao sẽ ổn định ferrite. Mangan làm tăng khả năng hòa tan của nitơ và được sử dụng để thu được hàm lượng nitơ cao trong thép Austenit.
6. Cacbon (C): Cacbon cũng làm tăng đáng kể độ bền cơ học. Cacbon làm giảm khả năng chống ăn mòn giữa các hạt. Trong thép không gỉ Ferit sẽ làm giảm mạnh cả độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn. Trong thép mactenxit và mactenxit-austenit, cacbon làm tăng độ cứng và độ bền. Trong thép mactenxit tăng độ cứng, độ bền nói chung và cacbon làm giảm độ dẻo dai của các loại thép này.
7. Nitơ (N): Nitơ là một nguyên tố làm thúc đẩy mạnh cấu trúc austenit. Nó cũng làm tăng đáng kể cơ tính. Nitơ làm tăng khả năng chống ăn mòn cục bộ, đặc biệt là khi kết hợp với molypden. Trong thép không gỉ ferit, nitơ sẽ giảm mạnh tính dẻo dai và khả năng chống ăn mòn. Trong thép không gỉ mactenxit và thép mactenxit-austenit, nitơ tăng cả độ cứng và độ bền nhưng làm giảm độ dẻo dai.
8. Lưu huỳnh (S): Lưu huỳnh luôn luôn có trong thép không gỉ làm tăng khả năng gia công. Ở trong thép không gỉ với hàm lượng lưu huỳnh nhỏ, lưu huỳnh sẽ làm giảm tính chống ăn mòn, độ dẻo dai và các thuộc tính chế tạo như là hàn.

3. Tính chất chống ăn mòn và cơ tính của thép không gỉ

3.1. Tính chống ăn mòn

Tính chống ăn mòn là tính chất quan trọng của thép không gỉ và được sử dụng rộng rãi. Nguyên tắc chống ăn mòn là chúng tạo thành một màng thụ động trên bề mặt vật liệu rất mỏng trong môi trường oxy hóa lớp này là một oxyt bảo vệ vật liệu trong môi trường oxy hóa. Với hàm lượng crom từ 11% làm giảm tốc độ ăn mòn do tạo thành lớp màng thụ động bảo vệ vật liệu. Độ thụ động tăng mạnh khi hàm lượng crom tăng đến 17%. Đây là lý do tại sao nhiều loại thép không gỉ chứa khoảng 17-18% crom.

Yếu tố hợp kim quan trọng nhất do đó là crom, và một số nguyên tố khác như molypđen, niken và nitơ cũng góp phần vào khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. Các yếu tố hợp kim khác có thể góp phần chống ăn mòn trong môi trường đặc biệt ví dụ Đồng trong môi trường axit sulfuric hoặc Si, Ce và nhôm ở nhiệt độ cao ăn mòn trong một số loại khí. Một số loại thép không gỉ cần oxy hóa để tạo thành lớp màng thụ động. Lớp thụ động có thể thay thế cho lớp sơn chống ăn mòn

Ăn mòn có thể chia làm ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa:

• Ăn mòn hóa học

Ăn mòn hoá học: là quá trình phá huỷ kim loại do tác dụng hoá học của môi trường với kim loại. Vì vậy ăn mòn hoá học chỉ xảy ra trong môi trường các chất điện ly dạng lỏng và môi trường không khí.

Cũng có thể định nghĩa sự ăn mòn hoá học là sự ăn mòn kim loại do tác dụng đơn thuần của phản ứng hoá học giữa vật liệu kim loại với môi trường xung quanh có chứa chất xâm thực (O₂, S₂, Cl₂,…), hay nói cách khác là quá trình ăn mòn hoá học xảy ra trong môi trường khí và trong các môi trường các chất không điện ly dạng lỏng.

Fe + O₂= FeO

• Ăn mòn điện hóa

Ăn mòn điện hoá là quá trình ăn mòn mà trong đó có phát sinh ra dòng điện. Vì vậy quá trình ăn mòn kim loại do điện hoá chỉ xảy ra khi kim loại tiếp xúc với môi trường điện ly. Cũng có thể hiểu ăn mòn điện hoá là sự ăn mòn do phản ứng điện hoá xảy ra ở 2 vùng khác nhau trên bề mặt kim loại. Quá trình ăn mòn điện hoá có phát sinh dòng điện tử chuyển động trong kim loại và dòng các ion chuyển động trong dung dịch điện ly theo một hướng nhất định từ vùng điện cực này đến vùng điện cực khác của kim loại). Tốc độ ăn mòn điện hoá xảy ra khá mãnh liệt so với ăn mòn hoá học.

Ví dụ: Nhúng mẫu Zn vào dung dịch loãng H₂SO₄

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂ ↑

ở đây kẽm bị hoà tan trong dung dịch H₂SO₄ loãng và hidro (H₂) thoát ra. Tốc độ ăn mòn của Zn trong H₂SO₄ loãng tăng vọt lên.

Zn → Zn²⁺+2e

Ăn mòn điện hóa của kim loại gồm ba quá trình cơ bản: anod, catod và dẫn điện.

Quá trình anod là quá trình ôxy hóa điện hóa, trong đó kim loại có điện thế âm hơn chuyển vào dung dịch dưới dạng ion và giải phóng điện tử, kim loại bị ăn mòn theo phản ứng:

M → Mⁿ⁺ + ne

Quá trình catod là quá trình khử điện hóa, trong đó các chất ôxy hóa (Ox) nhận điện tử do kim loại bị ăn mòn giải phóng:

Mⁿ⁺ + ne → M

3.2. Nguyên nhân gỉ và nguyên lý chế tạo thép không gỉ

Như đã biết thép thường và hợp kim thấp (và trung bình) có hai pha ferit với điện thế âm (-0,44V) và cacbit (xêmentit, cacbit hợp kim) với điện thế dương, nên chúng tạo nên các cặp vi pin, trong đó anod là ferit bị hòa tan. Như vậy, thép càng nhiều cacbon cũng như được nhiệt luyện để xêmentit (cacbit) trở nên nhỏ mịn hơn (do đó làm thép bền, cứng lên) sẽ làm cho thép bị ăn mòn (gỉ) mạnh hơn do tạo nên nhiều các cặp vi pin. Chính vì lẽ đó, thép càng ít cacbon và càng sạch tạp chất càng có tính chống ăn mòn cao, song các thép thông thường vẫn không thể có tính chống ăn mòn thỏa mãn các yêu cầu của công nghiệp hóa học. Khí quyển luôn chứa hơi nước và các khí thải công nghiệp (CO, CO₂, H₂S, SO₂…) tạo nên trên bề mặt thép lớp màng dung dịch điện giải, xúc tiến quá trình ăn mòn điện hóa. Khí hậu nước ta có mọi yếu tố thúc đẩy mạnh sự ăn mòn thép và kim loại (nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ mặt trời, biển, ô nhiễm…) nên vấn đề chống ăn mòn kim loại có vị trí càng quan trọng.

Vậy nguyên nhân thép bị ăn mòn điện hóa là do nó có tổ chức hai pha với điện thế chênh lệch nhau lớn. Xuất phát từ nguyên nhân này có thể có hai nguyên lý để nâng cao mạnh mẽ tính chống ăn mòn của thép và tạo ra thép không gỉ là:

1) Nâng cao điện thế điện cực của ferit lên gần bằng điện thế điện cực của cacbit, dòng điện ăn mòn nhỏ đi, tính chống ăn mòn tăng lên rõ rệt,

2) Làm cho thép có tổ chức một pha austenit hoặc ferit với thành phần đồng nhất, sẽ loại trừ sự tạo nên các cặp vi pin, tính chống ăn mòn sẽ là tốt nhất.

Tương ứng sẽ có hai loại thép không gỉ chủ yếu (hai pha và một pha) với các đặc điểm chung là:

– Thành phần cacbon thấp, càng thấp thì lượng cacbit càng ít, tính chống ăn mòn càng tốt lên.

– Thành phần crôm và hợp kim cao, mọi thép không gỉ đều có nhiều hơn 12,5%Cr, ngoài ra có thể có lượng khá lớn Ni, Mn.

3.3. Tính chất cơ học của thép không gỉ

 Thép không gỉ thường được lựa chọn do khả năng chống ăn mòn của chúng, nhưng chúng đồng thời cũng lựa chọn để làm vật liệu xây dựng nhờ tính chất cơ học của thép không gỉ như độ bền, độ bền nhiệt độ cao, độ dẻo dai. Sự khác biệt về tính chất cơ học của các loại thép không gỉ khác nhau có lẽ được nhìn thấy rõ ràng nhất trong các đường cong biến dạng trong hình dưới. Trên thép mactenxit, giới hạn chảy và độ bền kéo cao nhưng độ dẻo thấp, thép austenit giới hạn chảy thấp nhưng độ dẻo rất cao. Thép ferrit-austenit và thép ferit nằm ở mức giữa hai thép mactenxit và austenit.

Các loại thép ferit thường có giới hạn chảy cao hơn thép austenit, trong khi thép ferrit-austenit có giới hạn chảy cao hơn đáng kể so với cả thép austenit và ferit. Độ dẻo của thép ferit và ferit-autenit có cùng độ lớn.

Thép Mactenxit và ferrit-mactenxit được đặc trưng bởi độ bền cao và độ bền của nó bị ảnh hưởng mạnh bởi xử lý nhiệt. Thép mactenxit thường được sử dụng trong điều kiện nhiệt độ cao. Trong điều kiện này, độ bền tăng theo hàm lượng cacbon. Thép với hàm lượng trên 13% crôm và hàm lượng cacbon trên 0,15% là thép mactenxit. Giảm hàm lượng cacbon làm gia tăng hàm lượng ferit và do đó giảm độ bền của thép xuống. Độ dẻo của thép mactenxit là tương đối thấp. Thép ferit-mactenxit có độ bền cao trong điều kiện cứng và nóng, hàm lượng cacbon tương đối thấp và độ dẻo tốt. Chúng cũng có độ cứng cao thậm chí biến cứng trên toàn bộ tiết diện và các loại thép này do đó sẽ giữ được các tính chất cơ học tốt của chúng ngay cả khi tiết diện chi tiết lớn.

4. Ứng dụng của thép không gỉ

Các lĩnh vực ứng dụng chủ yếu của loại thép này là trong:
• Thiết bị và dụng cụ y tế
• Kiến trúc và xây dựng
• Công nghệ ô tô và vận tải
• Hàng gia dụng và hàng tiêu dùng
• Dụng cụ chế biến thức ăn
• Công nghệ biển và đóng tàu
• Ứng dụng xây dựng nhà máy hóa chất, dụng cụ đựng hóa chất

5. Nhiệt luyện thép không gỉ

Bài viết về nhiệt luyện thép không gỉ: Giới thiệu về nhiệt luyện thép không gỉ

Khi nói về nhiệt luyện thép không gỉ bao gồm các dạng ủ, tôi. Trong các họ thép không gỉ chỉ có họ thép 420 có thể hóa bền qua nhiệt luyện (tôi với Ram). Còn lại các họ thép khác chủ yếu liên quan tới dạng ủ hoặc ủ tôi.  Kiến thức về nhiệt luyện thép không gỉ sẽ được chúng tôi trình bày trong các bài tiếp theo liên quan tới chủ đề thép không gỉ.

Tìm đọc thêm về các họ thép không gỉ:

1. Tìm đọc thêm về các họ thép không gỉ:
   1. Thép không gỉ
   2. Thép không gỉ Ferrit
   3. Thép không gỉ Austenit
   4. Thép không gỉ mactenxit
   5. Thép không gỉ song pha
   6. Thép không gỉ hóa bền tiết pha

Share0

Tweet

Share

Thép không gỉ được biết tới với khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt, độ bền cao, bóng sáng và nhiều ưu điểm khác. Thép không gỉ được phân thành 5 loại, dựa trên sự khác nhau về thành phần hóa học các nguyên tố trong chúng. Thép không Mactenxit là một dạng thép không gỉ có độ bền cao, khả năng chống ăn mòn vừa phải và độ bền. Những ưu điểm trên làm cho thép không gỉ được lựa chọn nhiều trong các ứng dụng khác nhau. Dưới đây chúng tôi sẽ thảo luận về tính chất, thành phần hóa học, những ưu điểm và ứng dụng của thép không gỉ mactenxit.

THÉP KHÔNG GỈ MACTENXIT LÀ GÌ?

Thép không gỉ mactenixt là một họ thép của thép không gỉ, bởi vì thành phần hóa học của nó, do đó có thể hóa bền và tăng độ cứng thông qua quá trình nhiệt luyện. Thông qua nhiệt luyện thép không gỉ mactenxit là sự lựa chọn tốt cho chế tạo thiết bị y tế, van cơ khí, các bộ phận tuốc bin, chi tiết cơ khí và nhiều ứng dụng đa dạng khác.

THÀNH PHẦN CỦA THÉP MACTENXIT

Tương tự tất cả các thép không gỉ khác, thành phần chính của thép không gỉ mactenxit gồm crom chiếm khoảng 11,5-18% thành phần khối lượng. Các thành phần phổ biến khác bao gồm cacbon lên tới 1,2% và niken. Thành phần cacbon cao trong họ thép này cung cấp cho thép cấu trúc phân tử bền nhưng ít niken làm cho khả năng chống ăn mòn kém hơn so với các họ thép không gỉ khác. Ngoài ra còn có thành phần các nguyên tố hợp kim như Mangan, Molipden, và niken được đồng thời thêm vào.

Quá trình xử lý thép máctenxit

Làm nguội nhanh họ thép mactenxit

Mác thép thông dụng nhất của mactenxit là mác 410 và mác 420, 440A. Các mác thép này nhiệt luyện tương tự thép cacbon. Độ cứng tối đa của thép sau tôi phụ thuộc vào thành phần cacbon ban đầu. Tham khảo các dạng nhiệt luyện thép không gỉ trong web của chúng tôi.

Thép có thể được hóa bền bằng cách nâng nhiệt độ lên đến nhiệt độ austenit sau đó làm nguội nhanh. Bởi vì khả năng hóa bền của thép cao nên thường được gọi là thép hóa bền không khí.

Thép sau tôi có độ cứng cao nhưng giòn, vật liệu này thường được nung trở lại nhiệt độ thấp để khử ứng suất hoặc ở nhiệt độ cao hơn với mục đích cụ thể khác.

Quá trình ủ không hoàn toàn được thực hiện khi nung nóng thép đến nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn; ủ hoàn toàn đạt được khi nung nóng trên nhiệt độ giới hạn. Để hiểu về khái nhiệm nhiệt độ giới hạn cần hiểu về giản đồ pha.

Phân loại thép không gỉ mactenxit

Thép không gỉ mactenixit được chia thành hai dạng phân biệt dựa trên thành phần cabcon.

THÉP KHÔNG GỈ MACTENXIT CACBON THẤP

Thành phần cacbon trong thép không gỉ mactenxit cacbon thấp từ 0,05 đến 0,25%. Thành phần cacbon thấp giúp thép có khả năng chống ăn mòn cao hơn, nâng cao khả năng chế tạo.

THÉP KHÔNG GỈ MACTENXIT CACBON CAO

Thép không gỉ mactenxit cacbon cao có thành phần trong khoảng 0,61% đến 1,5%. Thành phần cacbon cao hơn làm cho thép có cấu trúc bền hơn và độ cứng cao hơn. Tuy nhiên thành phần cacbon cao làm cho thép giòn hơn và không dễ hàn cũng như tạo hình.

THÉP KHÔNG GỈ 410

Thép không gỉ 410 là họ thép cơ sở và sử dụng cho các ứng dụng thông thường của thép không gỉ mactenxit. Các ứng dụng bao gồm ốc vít, lò xo, chốt, dao kéo, phần cứng, kẹp súng, bộ phận micromet, cánh tua bin, màn than, thanh bơm, đai ốc, bu lông, phụ kiện, ổ bi, trục, cánh quạt, piston và van. Độ cứng có thể thay đổi nhẹ dựa vào chế độ nhiệt luyện thép.

Thông thường, thép 410 được cung cấp ở dạng Ủ, tuy nhiên THT có thể cung cấp ở dạng nhiệt luyện với độ cứng theo yêu cầu của khác hàng.

THÉP KHÔNG GỈ 420

Thép không gỉ 420 bao gồm thành phần cacbon trong khoảng 0,15 đến 0,45%, do đó thép có độ cứng cao sau tôi và ram.

Thép sau nhiệt luyện có độ cứng trong khoảng 40-50 HRC. Nhưng ứng dụng trong khuôn nhựa khuyến cáo nên lấy 50 HRC. Một số ứng dụng của thép không gỉ 420 bao gồm ốc vít, dao kéo, bộ phận máy móc, ống lót, dụng cụ phẫu thuật, súng cầm tay và trang trí van.

THÉP KHÔNG GỈ 440

Thép không gỉ 440 có khả năng hóa bền cao hơn hai thép 410 và 420, nhưng giới hạn khả năng tạo hình ở điều kiện ủ. Mác thép này sau nhiệt luyện có độ cứng trên 50 HRC, do đó rất phù hợp để chế tạo lưỡi dao. Độ cứng cao của mác thép này giúp duy trì độ sắc của dao.

Sử dụng điển hình bao gồm:

• Dao kéo
• Dụng cụ phẫu thuật
• Vòng bi

Loại 440A cũng được sử dụng trong các ứng dụng khác, nơi độ cứng cao là quan trọng cùng với khả năng chống ăn mòn

MÁC THÉP KHÔNG GỈ MACTENXIT KHÁC

Những mác thép không gỉ 410, 420 và 440 ở trên là phổ biến nhất, nhưng có các mác thép tương tự dựa trên tham chiếu với các mác thép trên. Ví dụ như mác thép không gỉ 403 có thành phần crom thấp hơn 410.

ĐẶC ĐIỂM THÉP KHÔNG GỈ MACTENXIT

Bên cạnh độ bền của nó, thép không gỉ mactenxit có rất nhiều tính chất khác phân biệt với họ không gỉ khác. Các mác thép không gỉ Mactenxit  ứng dụng rộng, từ việc chống lại các điều kiện ăn mòn tương đối nhẹ để tạo ra độ bền và độ cứng tối đa cho các bộ phận được tạo hình nguội. Các loại thép Martensitic được nhóm lại với nhau vì chúng có nhiều đặc điểm giống nhau mà các nhà sản xuất xem xét khi chỉ định các hợp kim thép.

KHẢ NĂNG HÀN

Thép không gỉ mactenxit có đặc điểm điển hình là cứng giòn, và hầu hết không phù hợp để hàn. Tuy nhiên khi tôi và ram thép không gỉ mactenxit có thể giảm giòn và tăng ứng dụng của nó. Thép sau quá trình tôi và ram bao gồm nung nóng và tôi (không khí). Thành phần cacbon cao trong thép không gỉ thông thường không khuyến khích hàn, mặc dù thép 410 hàn tương đối dễ.

TỪ TÍNH

Nhiều loại thép không gỉ mactenxit có từ tính. Từ tính giúp thép có thể dễ dàng phân loại, nhưng khó hàn và gia công. Thép không gỉ mactenxit ở dạng cung cấp và tôi đều có từ.

KHẢ NĂNG TẠO HÌNH

Khả năng tạo hình là khả năng kim loại được tạo thành các hình dạng khác nhau mà không bị vỡ hoặc nứt. Khả năng định hình của thép Martensitic giảm khi hàm lượng cacbon tăng lên. Các dạng cacbon thấp không phải là lý tưởng để tạo hình, nhưng nó hoàn toàn có thể.

CƠ TÍNH THÉP KHÔNG GỈ MACTENXIT

Thép không gỉ thường được lựa chọn do khả năng chống ăn mòn của chúng, nhưng chúng đồng thời cũng lựa chọn để làm vật liệu xây dựng nhờ tính chất cơ học của thép không gỉ như độ bền, độ bền nhiệt độ cao, độ dẻo dai. Sự khác biệt về tính chất cơ học của các loại thép không gỉ khác nhau có lẽ được nhìn thấy rõ ràng nhất trong các đường cong biến dạng trong hình dưới. Trên thép mactenxit, giới hạn chảy và độ bền kéo cao nhưng độ dẻo thấp, thép austenit giới hạn chảy thấp nhưng độ dẻo rất cao. Thép ferrit-austenit và thép ferit nằm ở mức giữa hai thép mactenxit và austenit.

Các loại thép ferit thường có giới hạn chảy cao hơn thép austenit, trong khi thép ferrit-austenit có giới hạn chảy cao hơn đáng kể so với cả thép austenit và ferit. Độ dẻo của thép ferit và ferit-autenit có cùng độ lớn.

Thép Mactenxit và ferrit-mactenxit được đặc trưng bởi độ bền cao và độ bền của nó bị ảnh hưởng mạnh bởi xử lý nhiệt. Thép mactenxit thường được sử dụng trong điều kiện nhiệt độ cao. Trong điều kiện này, độ bền tăng theo hàm lượng cacbon. Thép với hàm lượng trên 13% crôm và hàm lượng cacbon trên 0,15% là thép mactenxit. Giảm hàm lượng cacbon làm gia tăng hàm lượng ferit và do đó giảm độ bền của thép xuống. Độ dẻo của thép mactenxit là tương đối thấp. Thép ferit-mactenxit có độ bền cao trong điều kiện cứng và nóng, hàm lượng cacbon tương đối thấp và độ dẻo tốt. Chúng cũng có độ cứng cao thậm chí biến cứng trên toàn bộ tiết diện và các loại thép này do đó sẽ giữ được các tính chất cơ học tốt của chúng ngay cả khi tiết diện chi tiết lớn.

ỨNG DỤNG THÉP KHÔNG GỈ MACTENXIT

Thép không gỉ mactenxit được sử dụng rộng rãi trong các môi trường ăn mòn yếu và đòi hỏi độ bền cao. Với hàm lượng crom thấp và nguyên tố hợp kim thấp thép không gỉ mactenxit là một lựa chọn kinh tế hơn trong lúc các nguyên tố hợp kim trên thị trường càng ít dần, cũng như giá nguyên tố Niken ngày càng tăng. Họ thép mactenxit cơ bản 410 được phát minh bởi Harry Brearley vào năm 1913 là thép không gỉ đầu tiên được sản xuất và được thương mại hóa và tiêu chuẩn hóa trong những năm 1930 và 1940, các ứng dụng quan trọng của thép không gỉ mactenxit bao gồm dao kéo, dụng cụ phẫu thuật, lò xo, van, trục, vòng bi, thiết bị tuabin và thiết bị hóa dầu.

Thép không gỉ được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như y tế, dầu khí, xây dựng, sinh hoạt… Theo tiêu chuẩn Mỹ mác 410 được ứng dụng làm dao kéo không gỉ. tua bin khí, hơi nước, xô, ống lót. Thép 416 được bổ sung thêm hàm lượng lưu huỳnh hoặc selenium để tăng khả năng gia công, ứng dụng làm các loại ốc vít, bánh răng. Thép 420 ứng dụng làm các thiết bị nha khoa, phẫu thuật trong y tế, hoặc làm các loại khuôn dập không gỉ, thép 431 có khả năng chống ăn mòn ở cường độ cao ứng dụng trong lĩnh vực axit nitric.

SỰ KHÁC BIỆT GIỮA THÉP KHÔNG GỈ MACTENXIT VÀ CÁC HỌ THÉP KHÔNG GỈ KHÁC?

Như đã đề cập trước đó, thép không gỉ khác nhau về thành phần nguyên tố. Những yếu tố này quyết định tới ứng sử và ứng dụng có thể có của thép.

THÉP KHÔNG GỈ AUSTENIT

Đây là họ thép không gỉ có thành phần crom cao khi so sánh với các dạng thép không gỉ khác. Chúng đồng thời bao gồm mangan, nito và niken. Những thành phần này sẽ tạo nên khả năng chống ăn mòn cao của thép không gỉ astenit. Không giống như thép không gỉ mactenxit, thép austenit không có khả năng hàn, hóa biền bằng nhiệt luyện, khả năng gia công tạo hình thấp và là vật liệu không từ tính. Chúng chỉ có khả năng hóa bền bằng biến dạng nguội.

THÉP KHÔNG GỈ FERRIT

Thép không gỉ ferrit là họ thép có thành phần crom cao và thành phần cacbon thấp. Kết quả là ferrit trong thép không cứng như thép mactenxit nhưng khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép mactenxit và có từ tính. Họ thép này được ứng dụng trong công nghiệp ôt, trong dụng cụ nhà bếp, xây dựng và công nghiệp máy. Thép không gỉ Ferrit đồng thời không nhiệt luyện được, và hầu như được sử dụng ở trạng thái ủ.

THÉP KHÔNG GỈ HÓA BỀN TIẾT PHA

Thép không gỉ hóa bền tiết pha được thêm đồng, molipđen, nhôm và titan. Những kim loại này có thể cứng hơn thép Austenit ba hoặc bốn lần và có độ dẻo dai tương đối thấp. Thép PH thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, dầu khí và hạt nhân vì nó là sự pha trộn độc đáo giữa sức mạnh và khả năng định hình tốt.

THÉP KHÔNG GỈ HÓA BỀN QUA TÔI VÀ RAM

Một trong những lợi thế của thép không gỉ mactenxit là khả năng hóa bền sau nhiệt luyện. Khi dạng thép này được nâng nhiệt và làm nguội nhanh, cacbon và cacbit sẽ hòa tan vào austenit, sau đó không kịp tiết ra khi làm nguội nhanh. Tạo ra pha mactenxit, có thể đây cũng là nguyên nhân đặt tên cho họ thép không gỉ này.

HÓA GIÀ

Quá trình này làm cứng thép bằng cách nung nóng nó để tạo thành kết tủa ngăn cản sự di chuyển của các khuyết tật trong cấu trúc phân tử của thép. Việc ngăn chặn các khuyết tật này làm cho kim loại cứng hơn và chắc hơn. Sau khi gia nhiệt, nó sẽ được bảo quản trong nhiều giờ ở nhiệt độ cao cho đến khi quá trình hoàn tất. Quá trình này thường được sử dụng để tăng độ bền của thép Mactenxit.

Ủ

Ủ thép là quá trình nâng nhiệt và giữ nhiệt để cấu trúc thép được đồng nhất, khử ứng xuất. Quá trình này làm thép trở nên mền hơn và dễ gia công hơn.

Trong bước nhiệt luyện sơ bộ, dùng phương pháp ủ cân bằng trong khoảng nhiệt độ 840 ^oC đến 900 ^oC, thời gian ủ là một giờ. Tác dụng của việc ủ là khủ bỏ ứng suất trong quá trình gia công chế tạo phôi, làm đồng đền tổ chức, nhỏ mịn các hạt cacbit, ủ còn làm đồng nhất vật đúc hoặc mối hàn, đưa mẫu về trạng thái cân bằng tức có thành phần theo giản đồ pha.

TÔI VÀ RAM

Tùy mác thép mà nhiệt độ tôi và ram các mác thép khác nhau. Thép không gỉ mactenxit có hàm lượng cacbon khá cao trong các loại thép không gỉ, có thể lên đến 1,2% C đối với mác thép 440C cùng với hàm lượng nguyên tố hợp kim cao do đó nhiệt độ tôi tương đối cao từ 950 ^oC đến 1050 ^oC. Nung phân cấp thường áp dụng đối với các mác thép hợp kim cao, thành phần phức tạp nói chung cũng như thép không gỉ mactenxit, nhiệt độ nung phân cấp thường được thực hiện ở 850^oC và được giữ nhiệt trong khoảng 10 phút đảm bảo rằng tất cả các phần của chi tiết đều đạt đến nhiệt độ đó. Những chi tiết lớn và nặng đôi khi được nung sơ bộ ở khoảng 530^oC trước khi nâng nhiệt lần nữa ở 850^oC. Các dòng 403, 410 và 416 ít cần nung sơ bộ hơn so với các dòng thép cacbon cao 414, 431, 420 và 440.

Thép không gỉ Mactenxit được tôi bằng cách nung nóng lên trên khoảng nhiệt độ chuyển biến austenit từ 925^oC đến 1050^oC và sau đó được làm nguội nhanh trong dầu hoặc không khí. Vì độ dẫn nhiệt của thép không gỉ Mactenxit thấp hơn so với thép cacbon và thép hợp kim thấp, ứng suất lớn trong quá trình gia nhiệt nhanh có thể là nguyên nhân gây nứt trong một số thành phần. Do đó cần phải cẩn thận trước khi ủ hoặc tôi.

Ram là phương pháp nhiệt luyện sau tôi nhằm điều chỉnh độ cứng sau tôi, cũng như khử bỏ ứng suất nhiệt sau qua trình tôi tạo ra. Độ cứng thường giảm từ 1 đến 3 HRC đối với ram thấp nhiệt độ khoảng từ 150 ^oC đến 250 ^oC tổ chức thu được mactenxit ram, tổ chức trôtxit ram khi ram ở nhiệt độ 300 ^oC đến 450 ^oC và tổ chức là xoocbit ram khi ram 500 ^oC đến 650 ^oC. Tùy thuộc vào điều kiện làm việc cũng như yêu cầu về cơ tính ta chọn chế độ ram khác nhau.

TỔNG KẾP

Trong bài viết này chúng tôi đã trình bày tổng quan để bạn hiểu về thép không gỉ mactenxit. Trong đó đặc điểm quan trọng nhất của họ thép này là có thể hóa bền bằng nhiệt luyện. Thích hợp cho những ứng dụng ăn mòn trung bình và yêu cầu độ bền, mài mòn cao.

Share0

Tweet

Share

Thép SAE 304 là mác thép không gỉ thông dụng nhất. Thép thuộc họ thép không gỉ Austenit, với thành phần bao gồm Crom (khoảng 18% đến 20%) và Niken (khoảng 8% đến 10,5%) là nguyên tố hợp kim chính.  Thép 304 có độ dẫn nhiệt và điện kém hơn thép cacbon. Thép có từ tính nhưng không nhiều. Nó có khả năng chống ăn mòn cao và khả năng tạo hình dễ do đó được ứng dụng nhiều trong thực tế.

Lịch sử hình thành

Thành phần thép được phát triển bởi W. H. Hatfield ở Firth-Vickers năm 1924 và được bán ra thị trường với tên thương mại “Staybrite 18/8”

Tiêu chuẩn

Thép SAE 304 là mác thép được phân loại theo tiêu chuẩn quốc tế SAE. Bên ngoài Hoa kỳ thép thường biết với tên thông thường khác là thép không gỉ A2, phù hợp với tiêu chuẩn ISI 3506 dùng cho ốc vít. Trong công nghiệp tên thương mại được biết tới với cái tên thép không gỉ 18/8. Trong hệ thống đánh số thống nhất nó được kí hiệu là UNS S30400. Tiêu chuẩn mác thép tương đương của Nhật Bản là SUS204. Nó đồng thời được phân loại theo tiêu chuẩn Châu Âu là 1.4301.

Thành phần hóa học và phân loại

Tùy thành phần của cacbon và các nguyên tố khác thép 304 còn có biến thể khác là thép 304L, thép 304H.

Thép 304L

Thép 304L là thép cacbon thấp trong họ thép không gỉ 304. Nó được sử dụng làm các máy đo lớn để cải thiện tính năng hàn. Một số sản phẩm dạng ống hoặc tấm 304L.

Thép 304H

Thép 304H, là loại thép 304 có thành phần cacbon cao, được sử dụng ở nhiệt độ cao. Dữ liệu thuộc tính được cung cấp trong tài liệu này là điển hình cho các sản phẩm dạng thanh được đề cập trong EN 10269: 2013. ASTM, EN hoặc các tiêu chuẩn khác có thể bao gồm các sản phẩm được bán. Điều hợp lý là mong đợi các thông số kỹ thuật trong các tiêu chuẩn này tương tự nhưng không nhất thiết phải giống với các thông số được đưa ra trong biểu dữ liệu này.

Bảng 1. Thành phần hóa học của thép không gỉ 304

Tính chất cơ học của thép 304

Bảng 2. Tính chất cơ học của tấm thép 304 dày 8 mm

Khả năng chống ăn mòn

Thép 304 có khả năng chống ăn mòn tốt trong khoảng rộng môi trường không khí và môi trường ăn mòn. Nó có thể bị ăn mòn lỗ và đường trong môi trường HCl ấm và ăn mòn ứng suất trên 60 °C. Nó được coi là có khả năng chống ăn mòn rỗ trong nước có hàm lượng clorua lên đến khoảng 400 mg / L ở nhiệt độ môi trường, giảm xuống còn khoảng 150 mg / L ở 60 ° C.

Với các điều kiện ăn mòn hơn, khi mà thép 304 quá nhạy cảm với ăn mòn lỗ và ăn mòn đường trong những ứng dụng liên quan tới axit, nó thông thường được thay thế bằng thép 316.

Ứng dụng chính

Thép 304 là thép austenit có thể dập sâu. Thép không gỉ 304 được sử dụng cho nhiều ứng dụng gia dụng và công nghiệp như thiết bị xử lý và chế biến thực phẩm, ốc vít,  các bộ phận máy móc, đồ dùng và đầu xe hơi. Inox 304 cũng được sử dụng trong lĩnh vực kiến trúc cho các điểm nhấn bên ngoài như tính năng chống nước và lửa. Nó cũng là một vật liệu cuộn dây phổ biến cho các thiết bị hóa hơi.

Share0

Tweet

Share

Thép không gỉ AISI 420 là mác thép không gỉ mactenxit theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ, tương đương với thép SUS420 thep tiêu chuẩn Nhật Bản. Thép có thành phần khoảng 13%Cr và C trong khoảng 0,15-0,4%. Thép được ứng dụng nhiều trong các chi tiết làm việc trong điều kiện mài mòn và ăn mòn tương đối như cánh tuocbin, khuôn nhựa,trục..

Ứng dụng

Những ứng dụng chính của thép không gỉ 420 như: lưỡi cắt, dụng cụ y tế, khuôn nhựa…Trong đó ở Việt Nam thép AISI420 đang ứng dụng nhiều để chế tạo khuôn nhựa

Thành phần hóa học(%)

Thép AISI 420 là mác thép theo tiêu chuẩn của Hoa Kỳ, tương đương mác SUS420 theo tiêu chuẩn Nhật, DIN 2083 (Đưc), 30X13 (Nga) và 420S45 (Anh).

Tính chất cơ học của thép

Nếu so sánh với thép C (C45 hay AISI 1045), thép không gỉ 420 có nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt thấp hơn. Do chứa nhiều nguyên tố hợp kim, nên độ dẫn nhiệt kém hơn làm ứng suất nhiệt khi nung nóng và làm nguội sẽ cao hơn so với thép C. Do vậy cần chú ý đến tốc độ nung và môi trường nguội khi tôi thép để tránh biến dạng, đặc biệt đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp.

So với hai loại thép không gỉ phổ biến là 304 (austenit) và 430 (ferit), thép không gỉ mactenxit 420 có giới hạn bền và giới hạn chảy vượt trội hẳn. Tuy nhiên, độ dẻo của thép không gỉ mactenxit 420  thấp hơn rất nhiều so với 2 loại thép austenite và ferit.

NHIỆT LUYỆN THÉP 420

Ủ thép 420

    Là công nghệ nhiệt luyện sơ bộ thường áp dụng trước và sau gia công cơ khí. Đối với thép không gỉ mactenxit 420 thường áp dụng hai phương pháp ủ là:

• Ủ mềm: là nguyên công thường áp dụng cho phôi trước khi gia công cơ khí. Do thép 420 có thể tôi được trong không khí nén nên sau đúc phôi thép thường có độ cứng khá cao, độ dẻo thấp nên gia công tạo hình sẽ khó khăn. Chính vì thế cần được ủ mềm ở nhiệt độ 880 ^oC trong thời gian 1 giờ và nguội cùng lò với tốc độ nguội rất chậm. Nhiệt độ và thời gian ủ này ta lựa chọn dựa trên một số tài liệu tham khảo hoặc ta cũng có thể dựa vào giản đồ pha. Có tài liệu sử dụng nhiệt độ ủ cho thép AISI420 là (840~900) ^oC trong thời gian 1h [13].
• Ủ khử ứng suất: áp dụng cho chi tiết sau gia công cơ khí. Nhiệt độ ủ khử ứng suất khoảng 650^oC trong 2 giờ sau đó nguội cùng lò.

Tôi thép 420

Khi nhiệt độ tôi tăng thì độ cứng tăng do hòa tan được nhiều cacbit vào nền nên hàm lượng C trong mactenxit cao. Tuy nhiên, khi nhiệt độ nung lớn trên 1050^oC, độ cứng có xu hướng giảm do lượng austenit dư trong thép tăng mạnh. Mặt khác, khi nhiệt độ nung thấp hơn 1050 ^oC, kích thước hạt austenit chưa hoặc ít thay đổi do quá trình sáp nhập hạt xảy ra chậm. Nếu nung quá nhiệt độ này, tốc độ lớn hạt tăng lên nhanh chóng, nên kích thước hạt tăng lên. Chính vì lý do này, nhiệt độ nung cho thép 420 thường được chọn thấp hơn 1050 ^oC. Chính vì vậy, đề tài sẽ tiến hành chọn nhiệt độ tôi cho thép 420 là 1040 ^oC.Thép không gỉ mactenxit là loại thép có thể áp dụng công nghệ tôi để nâng cao độ cứng cũng như khả năng chống mài mòn cho thép bởi loại thép này có hai pha ferit và cacbit ở trạng thái cân bằng đồng thời hàm lượng cacbon nằm trong dải của thép cacbon trung bình thấp. Ở trạng thái ủ thép có tổ chức hai pha là ferit và cacbit nhưng.

Khi nung nóng ở nhiệt độ trên 900^oC sẽ đạt được tổ chức hoàn toàn austenit và khi làm nguội trong không khí có thể tạo pha mactenxit. Do có độ dẫn nhiệt thấp hơn thép C nhưng cần có nhiệt độ tôi cao để hòa tan cacbit nên đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp cần được nung phân cấp.  Đối với chi tiết lớn có hình dáng phức tạp, thép không gỉ mactenxit được nung phân cấp đến khoảng 540°C sau đó tiếp tục nung đến nhiệt độ austenit hóa ở khoảng (925÷1065) °C. Sau thời gian giữ nhiệt nhất định tại nhiệt độ austenit hóa, thép không gỉ mactenxit được làm nguội bằng dầu hoặc không khí. Thép có độ thấm tôi cao vì hàm lượng Cr trong austenit rất lớn.

Quá trình nhiệt luyện thép về bản chất theo giản đồ pha như hình dưới đây:

Ram thép 420

Sau tôi thép cứng và giòn do đó cần ram thép để tăng dẻo dai cho thép, đáp ứng các ứng dụng trong thực tế. Tùy nhiệt độ thép mà quyết định độ cứng của thép.

Thành viên của THT là tác giả chính trong công trình nghiên cứu nhiệt luyện cho thép 420. Bạn có thể liên hệ với chúng tôi để có thông tin chi tiết hơn

Kết nối với chúng tôi qua:

• Facebook: NhietluyenTHT
• Youtube: NhietluyenTHT
• Printerest: Nhiệt luyenTHT
• TWitter: Thanh51042753
• Instagram: nhietluyen.vn

Share0

Tweet

Share

Thép không gỉ mác AISI 410 là mác cơ bản của họ thép không gỉ mactenxit với độ bền cao và khả năng ăn mòn trung bình. Tính chất của mác thép thay đổi trong khoảng rộng bằng quá trình xử lý nhiệt, với giới hạn bền thay đổi từ 500 đến 1400 MPa. Thép có từ tính trong đêìu kiện ủ cũng như hóa bền (sau nhiệt luyện). Với thành phần cacbon cao nên hình thành cacbit hỗn hợp của crom giúp thép có khả năng chống mài mòn rất cao và khả năng giữ sắc cạnh sau khi nhiệt luyện. Thêm vào đó mác thép này có khả năng chống oxi hóa và làm việc ở nhiệt độ cao. Độ dẫn nhiệt tăng và hệ số giãn nở nhiệt giảm so với họ thép không gỉ austenit.

Tính chất vật lý:

• Giới hạn chảy: 2729°F / 1495°C
• Khối lượng riêng: 0.276 lb/in3 / 7.65 g/cm3
• Trọng lượng riêng: 7.65
• Modun đàn hồi khi kéo: 29 X 106 psi / 200 GPa

Tính chất cơ học:

Trạng thái Ủ

• Độ bền kéo tối thiểu (psi): 65,000
• Giới hạn chảy tối thiểu từ 0.2% (psi): 30,000
• Độ giãn dài trong 2” (%) : 20%
• Độ cứng : Rockwell B80

Trạng thái tôi + 350°F

• • • Độ bền kéo tối thiểu (psi): 205,000
    • Giới hạn chảy tối thiểu từ 0.2% (psi): 185,000
    • Độ giãn dài trong 2” (%): 8%
    • Độ cứng: Rockwell C40
• Tất cả các giá trị được chỉ định là giá trị tối thiểu gần đúng trừ khi được chỉ định khác. Giá trị được lấy từ các thông số kỹ thuật AMS và ASTM hiện hành.

Thành phần hóa học:

• • Cacbon: 0.08 – 0.15
  • Mangan: 1.00
  • Photpho: 0.040
  • Lưu huỳnh: 0.030
  • Silic: 1.00
  • Crom: 11.50-13.50
  • Sắt: Còn lại

Tất cả các giá trị được chỉ định là giá trị tối thiểu gần đúng trừ khi được chỉ định khác. Giá trị được lấy từ các thông số kỹ thuật AMS và ASTM hiện hành.

Nhiệt luyện:

Ủ hoàn toàn:

• Nâng nhiệt chậm đến 1500-1650°F (816-899°C), tôi (làm nguội) 1100°F (593°C) trong lò bằng khí

Ủ tới hạn:

• Nâng tới nhiệt độ 1350-1450°F (732-788°C), làm nguội trong khí.

Tôi:

• Nâng nhiệt tới 1700-1850°F (927 – 1010°C), tôi trong khí hoặc dầu.
• Sau đó ram để khử ứng suất.

Ram cao:

• Nâng nhiệt đến 1100 – 1400°F (593 – 760°C) trong 4 giờ,làm nguội trong khí.

Low Temperature Tempering:

• Nâng nhiệt lến 300 – 500°F (150 – 260°C) trong 0.5 đến 1 hours, làm nguội trong khí

Khả năng chống ăn mòn:

Thép không gỉ AISI 410 cung cấp khả năng chống ăn mòn trong khí, nước và một số hóa chất. Nó có khả năng chịu amonia, axit nitric, axit sunfuric, axit axetic loãng. Khả năng chống ăn mòn tối đa đạt được trong điều kiện tôi hoàn toàn. Nhiệt luyện có thể làm tăng hoặc suy giảm khả năng chống ăn mòn của thép so với trạng thái Ủ.

THT có kinh nghiệm nhiệt luyện chế tạo khuôn nhựa, dao và các sản phẩm khác từ thép AISI 420. Liên hệ: 0984892487

Share0

Tweet

Share

Tính chất thông thường: 

Thép 403 có khối lượng riêng 7,80 g/cm3. Thép thuộc họ thép không gỉ Mactenxit với thành phần silic và crom thấp hơn mác 410. Với thành phần mác thép có độ bền, dẻo dai phù hợp cho các ứng dụng như cánh máy nén khí, trục và các bộ phận khác của tuabin khác. Nó đạt độ cứng 80 HRB, và giới hạn bền kéo 485 MPa.

 Modun đàn hồi nằm trong khoảng 190-210 GPa. Mác 403 có nhiệt dung riêng  0.460 J/g-°C. So sánh với mác thép không gỉ Austenit họ 300, mác 403 có khả ăng chống mài mòn cao hơn nhưng khả năng chống ăn mòn và oxit hóa kém hơn.

In comparison to the austenitic 300 series, the Grade 403 is overall high on-resistance, but it is not as resistant to corrosion and oxidation as the 300 series. Thép này có thể bị rỉ trong điều kiện cụ thể và có từ tính.

Thanh thép không gỉ loại 403 có nhiều hình dạng – hình tròn, hình chữ nhật, hình vuông, phẳng, phôi, hình lục giác và hình dạng tùy chỉnh. Nó được sử dụng cho các gầu tuabin hơi, van và nắp gầu, cánh quạt, bộ phận máy bơm, điều khiển lò phản ứng hạt nhân, máy nén tuabin khí, ốc vít, trục.

Thành phần hóa học: 

Thép không rỉ 403, hay 1.4003 có thành phần hóa học gồm: Cacbon (0,15%), Mangan (1%), P (<0,040%), S (<0,03%), Si (0,5%), Cr (12,3%) , Fe (86%)

Rèn:  

Thép này khó rèn hơn thép cacbon, yêu cầu lực búa và số lần rèn cao hơn. Nhiệt độ rèn trong khoảng 1095-1205 °C. Nhiệt độ chính xác phụ thuộc vào biến dnagj.

Sau quá trình biến dnagj, rèn được làm nguội ngoài không khí. Nếu chi tiết lớn phải được rèn trong lò, không rèn ở dưới nhiệt độ 900°C.

NHIỆT LUYỆN: 

Ủ thép:

Tất cả chi tiết của thép hợp kim nên được nung và đồng đều nhiệt. Nhiệt độ nằm trong khoảng 1200°F (650°C) và 1400°F (760°C). Sau khi nung và giữ nhiệt, làm nguội ngoài không khí. Nó làm cho chi tiết có khả năng gia công cơ khí cao.

Nếu kim loại được Ủ, ở nhiệt độ thấp nó cung cấp độ cứng tối ưu cho gia công cơ khí. Nếu yêu cần mền, nên nâng niệt độ lên tới 1500°F/1650°F (815°C/900°C).  Sau ủ được làm nguội chậm trong lò.  Độ cứng khoảng 155 BHN. Thép mền được yêu cầu để gia công, tạo hình biến dạng nguội.

Hóa bền (Tôi): 

Không giống họ thép 300, mác thép 403 có thể hóa bền bằng nhiệt luyện. Nó tăng so với họ 300 thì thành phần Cr tăng 11 và tăng Mn tăng 1%. Quá trình hóa bền sẽ chuyển biến cấu trúc vật liệu. Tuy nhiên quá trình tăng độ cứng phụ thuộc vào thành phần của cacbon trong vật liệu. Để có thông tin về nhiệt luyện mác thép này liên hệ với chúng tôi để được tư vấn.

Ram: 

Ram thép hoàn toàn phụ thuộc vào yêu cầu cơ tính yêu cầu. Với chi tiết lớn thì thời gian ram dài hơn và làm nguội ngoài không khí.

Khoảng nhiệt độ ram trong khoảng 400-565 °C sẽ làm giảm độ bền và khả năng chống

Khả năng hàn: 

Để rèn thép 403 cần nung nóng sơ bộ ở nhiệt độ 350/400ºF (180/205ºC). Nó ngăn cản sự nứt vỡ có thể sảy ra với chi tiết hơn. Nên ủ sau khi hàn.

Ứng dụng thép 403:

Cánh máy nén khí: 

Thép 403 có thể giữ bền ở nhiệt độ cao, khả năng chống ăn mòn, nên phù hợp chế tạo cánh máy nén khí.

Ống xả oto: 

Khả năng chống ăn mòn và bền nóng trong điều kiện khí thải của thép cũng là lựa chọn tốt để chế tạo ống xả.

Động cơ Tuabin:

Ngành công nghiệp sản xuất điện phải rất cẩn thận trong việc lựa chọn vật liệu liên quan. Loại 403 là một lựa chọn tốt vì nó chịu được nhiệt độ cực cao, chống ăn mòn và duy trì sức mạnh của nó.

Share0

Tweet

Share

Ứng dụng và chức năng đa dạng của thép

Thép, như lưu ý, được sử dụng trong ngành oto. Bạn hãy nghĩ về số lượng ôt có trên đường trong những giờ cao điểm, tất cả xe có thân xe, cửa, động cơ, hệ thống treo và hệ thống nội thất đều làm bằng thép. 

Công thức hóa học của thép và phản ứng

Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết. bạn có thể tìm rất nhiều bài viết liên quan tới chủ đề Gang Thép trong trang web của chúng tôi !

Share0

Tweet

Share

Gang và thép là vẫn tiếp tục là hai loại vật liệu phổ biến nhất hiện nay. Trong bài viết này chúng tôi sẽ trình bày khái niệm và phân loại về loại gang thép thông dụng hiện nay.

1.Khái niệm chung về gang thép

Thép và gang là hợp kim của Fe-C (ngoài ra còn có nhiều nguyên tố khác). Thép có thành phần C nhỏ hơn 2.14%, trong khio gang có thành phần C lớn hơn. Một kiến thức quan trọng nhất trong kĩnh vực vật liệu học là giản đồ trạng thái, mô tả mối quan hệ giữa thành phần Fe và C trong vùng gang thép và các tổ chức tạo thành của gang thép theo nhiệt độ. Tùy vào thành phần cacbon và sắt, tại một nhiệt độ nhất định trong điều kiện cân bằng, gang thép sẽ có các pha, và tổ chức (kết hợp của các pha) khác nhau. Tham khảo: Giản đồ pha

Ngoài ra có thể sử dụng giản đồ đơn giản hơn để hiểu các pha có trong thép như hình 2 dưới đây:

Trong thép có các pha chính:

Khái niệm về pha là khái niệm quan trọng nhất đối với tôi khi nghiên cứu vật liệu. Pha là đơn vị nhỏ nhất quan sát trên ảnh tổ chức tế vi của thép, có thể tách dời cơ học.

+ Pha Ferit là dung dịch rắn xen kẽ của C trong sắt với nồng độ hòa tan lớn nhất khi ở nhiệt độ tới hạn (nhiệt độ trước khi chuyển thành pha austenit) 727 oC là 0.02%, ở nhiệt độ thấp chỉ hòa tan khoảng 0.006%. Tìm hiểu sâu hơn về cấu trúc tinh thể có thể thấy, do ở nhiệt độ thấp C có kích thước nguyên tử khá lơn, nên không thể chui vào trong các lỗ hổng của mạng ferrit (mạng lập phương tâm khối), lượng cacbon hòa tan không đáng kể này chủ yếu nằm ở các khuyết tật và biên giới hạt.

+ Pha Austenit là dung dịch rắn xen kẽ của cacbon trong sắt với thành phần cao hơn trong ferrit, có thể lên tới 2.14% C. Khác với ferrit, austenit không có tính sắt từ mà lại có tính thuận từ, nó chỉ tồn tại ở nhiệt độ cao (>727 oC). Do kiểu mạng lập phương tâm mặt có nhiều hệ trượt nên pha austenit này có độ dẻo cao.

Mối quan hệ quan trọng giữa hai pha Austenit và Ferrit là khi nung nóng pha ferrit lên trên đường tới hạn, một phần ferrit sẽ chuyển hóa thành austenit. Nếu làm nguội nhanh sẽ sinh ra pha mactenxit cứng là mục đích khi tôi thép. Nhưng chúng tôi sẽ trình bày sau này.

+ Xementit kí hiệu là Xe hay Fe3C với kiểu mạng phức tạp có thành phần C khoảng 6.67% theo tỷ lệ khối lượng nguyên tử của C trong Fe3C ( %C=12/ (12+56×3)). Như vậy khi hàm lượng cacbon phải đến một giá trị nhất định mới hình thành được hợp chất hóa học giữa Fe và C. Theo quan điểm của tôi, xementit là cabit cơ bản nhất. Do đó tư duy nghiên cứu những cacbit khác cũng tương tự. Đặc điểm của Xe là cứng và giòn, cùng với Ferrit sẽ tạo ra các tổ chức khác nhau của hợp kim Fe-C. Trong Xe chia ra làm bốn dạng:

-Xe thứ nhất: được hình thành từ trạng thái lỏng của thép, nên Xe thứ nhất có kích thước thô và thẳng (quan sát tổ chức tế vi – tổ chức nhìn qua hiển vi phóng đại). Xe thứ nhất được tạo ra từ điểm phải có nồng độ C >4.3%.

-Xe thứ hai: được tạo thành từ đường tới hạn hình thành austenit, từ pha rắn austenit tiết ra. Hàm lượng cabon trong khoảng 0.8 đến 2.14%.

-Xe thứ 3: được tạo thành trong vùng hàm lượng cabon nhỏ, trong vùng đường giới hạn ferrit. Loại ferrit này rất nhỏ mịn, nên khó phát hiện.

-Xe thứ 4: được hình thành do chuyển biến cùng tích austenit thành peclit.

Tổ chức chính trong thép Fe-C:

Trước hết cần hiểu khái niệm tổ chức, tổ được tạo ra từ sự kết hợp của các pha. Trong Fe-C ở trạng thái cân bằng (làm nguội và nung nóng chậm), tổ chức của thép là sự tổ hợp của hai pha chính ferrit và xementit.

+Tổ chức Peclit: Kí hiệu P = F + Fe3C

Peclit là hỗn hợp cùng tích của ferit và xementit được tạo thành từ austenit với 0.8%C và ở nhiệt độ 727 oC chuyển biến thành. Trong tổ chức này chiến 88% là ferrit và 12% khối lượng, nhờ kết hợp pha dẻo F và pha cứng Xe nên tổ chức này khá bền. Peclit có các dạng biến thể là xoocbit, truxit, bainit, với mức độ mịn của hạt khác nhau. Tùy vào hình dạng của peclit người ta chia làm peclit tấm và peclit hạt.

+Tổ chức Lêđêburit: Kí hiệu Le, hay Au + Xe hay P + Xe
Là tổ chức được tạo thành từ pha lỏng với thành phần cacbon khoảng 4.3%. Pha này xuất hiện trong gang.

Như vậy, tất cả các thép với hàm lượng cacbon, tổ chức và cơ tính rất khác nhau, nhưng khi được nung nóng lên trên đường tới hạn đề tạo pha austenit dẻo cao, dễ biến dạng. Chính vì vậy thép được coi là vật liệu dẻo, được cung cấp dưới dạng bán thành phẩm là cán nóng (dây, thanh, tấm, hình…). Các thép ít cacbon mền dẻo và có khả năng biến dạng nguội. Tính đúc của thép nói chung là thấp (do nhiệt độ nóng chảy cao, không có tổ chức cùng tinh) và ít được sử dụng để chế tạo vật đúc.

Ngược lại với thép, khi nung nóng gang không đạt được tổ chức một pha Austneit, mà bao giờ cũng có xementit nên không thể đem biến dạng nguội lẫn nóng. Nhưng ngược lại có nhiệt độ chảy thấp hơn, trong tổ chức có cùng tinh, khả năng điền đầy khuôn cao. Chính vì vậy gang là vật liệu đúc, chỉ được cung cấp dưới dạng đúc (các sản phẩm như chi tiết phức tạp: thân bệ, hộp, vỏ…). Gang có thành phần càng gần cùng tinh càng dễ đúc.

2. Phân loại gang thép cabon theo giản đồ pha

Căn cứ vào giản đồ pha chúng ta phân thành ba loại thép và ba loại gang khác nhau.

Thép: Tương ứng với giản đồ pha là hợp kim của Fe với C có thành phần nhỏ hơn 2.14%, và thành phần nguyên tố khác không đáng kể gọi là thép cacbon hay thép thường. Thép thường chia làm ba loại sau:

• Thép trước cùng tích: là thép có lượng cacbon biến đổi từ 0.1 đến 0.7%, tức là bên trái điểm cùng tích. Tổ chức tế vi gồm hai pha ferrit sáng và peclit tôi. Khi tăng thành phần cabon thì pha tối peclit tăng lên.

• Thép cùng tích: thép có thành phần cacbon khoảng 0.8%, tức là ứng với điểm S có tổ chức chỉ gồm peclit.

• Thép sau cùng tích: với thành phần >0.9% C( thường chỉ tới 1.5% C) tức là bên trái điểm cùng tích. Có tổ chức gồm peclit và xementit 2.

Khi phân loại về thép người ta trước hết phân thành thép cacbon, thép hợp kim. Hoặc tùy theo công dụng của thép để phân loại

Gang: tương ứng giản đồ pha Fe-C (fe-Fe3C) là gang trắng, rất ít được sử dụng vì quá giòn, không thể gia công được. Trong thực tế Gang được gồm gang xám, gang crom, gang trắng, gang cầu. Tìm hiểu về phân loại các mác gang tại đây: Phân loại các mác Gang

Theo sự khác nhau về tổ chức ta gặp ba loại gang trắng:

• Gang trắng trước cùng tinh với thành phần C nhỏ hơn 4.3% (thành phần C tại điểm cùng tinh). Tổ chức gồm P + XeII+ Le

• Gang trắng cùng tinh có thành phần C bằng 4.3% ứng với điểm cùng tinh, với tổ chức chỉ gồm Le
• Gang trắng sau cùng tinh là gang có thành phần lớn hơn 4.3%

Share0

Tweet

Share

Trong những bài viết trước chúng tôi đã đề cập tới những khác niệm cơ bản về gang và thép. Và rất nhiều bài chuyên sâu liên quan tới gang cầu, gang crom cao…Hầu như tất cả các mác thép thông dụng, nhiệt luyện các mác thép đã được đề cập trong trang web của chúng tôi. Bên cạnh cung cấp những kiến thức chuyên sâu, chúng tôi luôn cố gắng chia sẻ những thông tin chung, những kiến thức hữu ích cho đông đảo bạn đọc hơn.

Trong bài viết này chúng tôi sẽ chia sẻ phân biệt gang và thép. Một trong những câu hỏi mà nhiều bạn đọc thắc mắc gửi đến chúng tôi là “Gang là gì?” và “Thép là gì?” hay “Phân biệt gang và thép?”. Do đó trong bài viết này chúng tôi sẽ trả lời theo góc nhìn cơ bản nhất, có thể đâu đó còn những phản biên. Chúng tôi vui lòng được giải đáp và ghi nhận ý kiến của các chuyên gia, quý Thầy cô và các em học sinh, sinh viên.

Gng và thép đều là hợp kim với sắt có nguyên tố hợp kim chính là cacbon. Bạn cần lưu ý, cacbon là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất quyết định tính chất của gang và thép. Từ tính chất của vật liệu (gang thép) như độ cứng, khả năng chịu mài mòn, ăn mòn sẽ quyết định ứng dụng mong muốn. Trong đó tính chất quan trọng nhất là độ cứng, quyết định đến ứng dụng chịu mài mòn của bề mặt chi tiết. Nguyên nhân sự hiện diện của cacbon sẽ quyết định tổ chức tế vi của thép (gang) ở trạng thái ủ và xa hơn là nhiệt luyện (sau tôi hoặc ram thép). Ở trạng thái cung cấp, thành phần cacbon sẽ quyết định đến tổ chức của gang và thép như thế nào?. Trong gang, cacbon tồn tại ở dạng cacbit như trong gang crom, hoặc tồn tại ở dạng graphit như gang xám, gang cầu. Trong khi đó ở thép sự tồn tại của cacbon dưới dạng pha như F hoặc Xementit. Để hiểu tổ chức tế vi của gang và thép, cũng như phân loạt  gang thép thông dụng nhất cần hiểu về giản đồ trạng thái của chúng. Đây là giản đồ cho biết mối quan hệ giữa sắt và pha và nhiệt độ. Ở một nhiệt độ và thành phần %Fe và %C nhất định sẽ có tổ chức pha tương ứng.

Thép là gì?

Trong thép, thành phần nguyên tố hợp kim chính là cacbon, và thành phần nguyên tố khác là Mangan, silic và đồng. Trong thực tế, thép có thể chứa nguyên tố chính đến 2% khối lượng cacbon, 1,65% Mangan, 0,6% Si và 0,6%Cu theo khôi lượng. Thép thông thường được chia thành:

• Thép cacbon thấp
• Thép cacbon trung bình
• Thép cacbon cao
• Thép dụng cụ

Ngoài ra còn có cách phân biệt khác như thép sôi, hay thép lặng.

Trong thép, sự hiện diện của cacbon với thành phần thấp ở dạng xem kẽ trong F, khi tăng hàm lượng cabon lên sẽ hình thành cabit hay trong các sách của ta nói là XeI (trước cùng tích) và XeII sau cùng tích. Về thành phần pha, thép gồm hai pha chính là F +Xe. Lưu ý P là tổ chức không phải là pha. Khái niệm về pha khá hay, nhưng chuyên sâu nên tôi không đề cập tới trong bài viết này. Thép thông thường nóng chảy ở nhiệt độ 1325-1530^oC.

Gang là gì ?

Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó bao gồm 2-4% C về khối lượng. Trong gang Si chiến cao hơn thép (1-3% khối lượng) và chứa nhiều tạp chất hơn (P, S) hơn thép. Như kết quả, chúng ta có thể tham khảo gang như hệ hợp kim của Fe-C-Si.

So sánh với thép thì gang gòn hơn (độ dẻo dai thấp), nhưng ưu điểm của gang là có khả năng chảy loãng cao. Do đó dễ dàng đúc ra các chi tiết với hình dạng khác nhau. Trong quá trình đúc, ảnh hưởng nhiều yếu tốc như tốc độ đóng rắn, ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim và quá trình xử lý nhiệt. Nhiệt độ chảy của gang trong khoảng 1130- 1250^oC. Xa hơn, chúng ta có thể phân loại gang thành các nhóm phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của chúng.

• Gang trắng
• Gang xám
• Gang dẻo
• Gang cầu
• Gang crom cao

Sự khác nhau giữa gang và thép?

Từ những phân tích trên có thể cụ thể so sánh gang và thép. Cả gang và thép đều là hợp kim của sắt, theo đó Fe là nguyên chất có số hiệu nguyên tử 26 và khối lượng nguyên tử 56 trong bảo hóa học. Thực tế, hầu như không tồn tại sắt nguyên chất. Gang rẻ hơn hầu hết các loại thép. Đồng thời, nhiệt độ nóng chảy của gang thấp hơn khi so sánh với thép, nhưng độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn thấp hơn. Do đó, chìa khóa so sánh tính chất của gang và thép là thép có độ dẻo, khả năng uấn cao hơn trong khi đó gang cứng và có độ bền nén cao hơn. Thêm nữa, gang có tính chảy loãng tốt hơn thép.

Tổng kết so sánh giữa Gang và thép

Cả gang và thép là hợp chất của sắt với cacbon. Tuy nhiên, có một số đặc điểm khác nhau giữa chúng. Và do đó ứng dụng của Gang và thép trong thực tế cũng khác nhau. Sự khác biệt này đến từ thành phần Cacbon khác nhau trong gang và thép. Thành phần của gang cao hơn nên cứng hơn, trong khi đó thép không nhiệt luyện có độ cứng thấp hơn

Tài liệu tham khảo:

1. Wondris, E.F., et al. “Steel.” Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 14 Dec. 2017. Available here
2. Britannica, The Editors of Encyclopaedia. “Cast Iron.” Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 4 Aug. 2016. Available here

Share0

Tweet

Share

Thép bền nóng (heat – resistant Steel) là họ thép có khả năng chịu tải lâu dài ở nhiệt độ trên 500 oC. Đây là họ thép sử dụng trong nồi hơi, tuabin khí, động cơ phản lực, tên lửa…Trong bài viết này chúng tôi sẽ trình bày về thép bền nóng và nhiệt luyện họ thép này

THT chuyên xử lý nhiệt cho thép bền nóng. Liên hệ : 0984892487

Bài viết liên quan:

– Thép và hợp kim chịu nhiệt

– Tổng hợp về vật liệu chịu nhiệt

1.Yêu cầu đối với thép làm việc ở nhiệt độ cao

So với nhiệt độ thường, khi làm việc ở nhiệt độ cao, thép có sự suy giảm rõ rệt cơ tính và tính chống ăn mòn.

Khi làm việc ở nhiệt độ cao, kim loại bị biến dạng dẻo chậm chạp theo thời gian gọi là dão. Đánh giá độ bền của thép làm việc của thép ở nhiệt độ cao bằng chỉ tiêu riêng gọi là giới hạn và độ bền dão. Độ bền dão ứng với ứng suất gây ra phá hủy dão sau một thời gian nhất định (ví dụ 1000h).

Nâng cao nhiệt độ cũng làm giảm tính bền hóa học do sự ăn mòn hóa học -oxy hóa thép trong khí chát khô. Sự tạo thành lớp vảy oxit và sự phát triển nhanh của nó sẽ làm giảm tiết diện chịu tải và làm giảm độ bền. Khi làm việc ở nhiệt độ lớn hơn 570 oC sự tạo thành vảy oxit trở nên đột ngột do cấu trúc chủ yếu FeO xốp, không có tính bảo vệ. Vì vậy cần hợp kim hóa thép bằng crom, molipden, silic để tạo nên các oxit tương ứng với cấu trúc xít chặt có tính bảo vệ cao, nhiệt độ làm việc càng cao lượng các nguyên tố hợp kim đặc biệt là crom càng phải cao. Xét trên khía cạnh này, các thép không gỉ cũng là thép bền nóng

Một trong những ứng dụng của thép bền nhiệt là chế tạo  xupap xả trong động cơ đốt trong. Xupap xả là chi tiết làm việc trong các điều kiện nặng nhất: tải trọng cao, chịu nhiệt độ cao 650-700 oC do khí chát thải ra và bị ăn mòn ở đuôi và cạnh vát khi va đập. Để chế tạo nó người ta dùng hai loại mác thép mactenxit và austenit với lượng cacbon khoảng 0,4-0,5% để đảm bảo tính chống mài mòn nhất định.

2. Thành phần và tính chất và nhiệt luyện thép bền nhiệt

Thép bền nhiệt theo tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Mỹ SAE: HNV-1 (0.5-0.6% C, 7.5-8.5%Cr, 0.2-0.6Mn, 1.25-1.75 Si, 0.6-0.9%Mo). NHV-3  (0.4-0.5% C, 8-9%Cr,0.2- 0.6Mn, 3-3.5% Si). EV-9 (0.35-0.5%C, 12-15%Cr, 1%Mn, 0.3-0.8%Si, 0.2-0.5%Mo, 12-15%Ni, 1.5-3%W).

Nhưng trong bài viết này chúng tôi sẽ trình bày theo tiêu chuẩn Nhật, hiện nay đang được dùng phổ biến ở Việt Nam. Vì đây là mác thép thường để chế tạo xupap do đó sẽ được phân loại theo loại xupap

2.1. Thép bền nhiệt chế tạo đầu nạp

Thành phần mác thép chế tạo van nạp theo bảng 1 dưới đây

Bảng 1.Thành phần thép bền nhiệt chế tạo van nạp theo tiêu chuẩn Nhật

Đây là các mác Thép chứa crom cao 8-11% và silic 2%, ngoài ra có thể thêm molipđen, đó là các nguyên tố vừa nâng cao tính chống ăn mòn hóa học (tạo lớp oxit Cr2O3 và SiO2 bền, xít chặt) vừa có tính chống ram tốt để không bị giảm độ bền, độ cứng khi làm việc ở nhiệt độ cao.

Thép chứa crom cao 8-11% và 2%Si, ngoài ra có thể thêm Molipden, đó là các nguyên tố vừa nâng cao tính chống ăn mòn hóa học (tạo lớp vảy oxit Cr2O3, SiO2 xit chặt) vừa có khả năng chống Ram tốt để không làm giảm độ bền, độ cứng khi làm việc ở nhiệt độ cao-tính cứng nóng. Các mác này theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ là HNV-1 và HNV-3, tương đương mác thép theo tiêu chuẩn nhật bản là SUH-1 và SUH-3, đây là các mác thép tự tôi. Nhiệt luyện bao gồm tôi (1000-1100 oC) + ram (700-750 oC) với các lưu ý sau:

-Nhiệt độ ram cao hơn nhiệt độ làm việc, do đó khi làm việc cơ tính không bị xấu đi

-Mác théo HNV-1 (SUH1) bị giòn ram loại II khá mạnh, sau khi ram phải làm nguội trong nước

2.2.Thép bền nhiệt chế tạo van xả

Thép làm xupap phải có cacbon trung bình 0.35-0.5%, Crom cao và niken cao mở rộng vùng Austenit. Thé này có nhược điểm là độ cứng thấp HB 160-200 và không thể nâng cao bằng cách tôi, nên đầu mút xupap được thấm nito, cạnh vát được hàn đắp bằng stêlit (loại hợp kim cứng nấu chảy có 35%Cr, 1-2%C, còn lại Co)

Tài liệu Tham khảo:

1.Vật liệu học Nghiên Hùng -Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 2002

2.http://www.tohokusteel.com/en/business/product/specialsteel/specialsteel_04.html

Share0

Tweet

Share

Bên cạnh những loại thép thông thường làm việc trong điều kiện nhiệt độ không cao. Thì còn có các loại thép làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao. Đòi hỏi thép phải có độ bền nhiệt và các đặc tính phù hợp. Trong bài viết này chúng tôi sẽ trình bày nhóm thép đặc biệt này

1.Thép chế tạo tuabin, nồi hơi

Hiện nay các nồi hơi của các nhà máy nhiệt điện thường hoạt động với các thông số: nhiệt độ hơi nước 540⁰C với áp suất 250at hoặc nhiệt độ 560⁰C với áp suất 160at. Sự hạn chế này không phải do kỹ thuật mà do không có thép bền nóng tương đối rẻ để nồi hơi có thể làm việc lâu dài (hơn 100000h) ở nhiệt độ và áp suất cao hơn.

Về công dụng, các thép này chia làm hai nhóm: nhóm thép nồi hơi và thép bắt chặt.

Nhóm thép nồi hơi: Với nồi hơi áp suất tring bình và thấp (dưới 60at) với nhiệt độ làm việc không vượt quá 450⁰C có thể dùng thép cacbon thấp CT34, CT38, C15, C20. Các ống quá nung hơi, ống dẫn hơi làm việc ở nhiệt độ cao hơn 540⁰C phải dùng thép hợp kim cacbon thấp loại peclit như 12CrMo, 12CrMoV. Đuôi cánh tuốc bin hơi làm việc ở (540-560)⁰C phải dùng thép hợp kim cao hơn như mactenxit, như 15Cr12WniMoV. 12Cr1315Cr11MoV. Các nồi hơi áp suất phải dùng thép austenit như 9Cr14Ni19W2NbB.

Nhóm thép bắt chặt: Loại thép này dùng để làm các chi tiết bắt chặt thiết bị nồi hơi tuoocbin như bulong, vít cấy… chúng có tác dụng làm kín mặt bích. Yêu cầu cơ bản là có giới hạn chảy cao. Thường dùng các mác sau: 30CrMo, 35CrNi3MoA, 38CrMoAlA, 25Cr2MoVA, 40CrNi2MoA

2. Thép xupap xả

Trong các động cơ đốt trong, xupap xả là chi tiết làm việc trong các điều kiện nặng nhất: chịu tải trọng cao, chịu nhiệt độ cao tới 650-700⁰C, bị ăn mòn và mài mòn trong sản phẩm cháy.

Để chế tạo các xupap xả cho các động cơ oto máy kéo loại nhỏ và vừa, thường dùng thép Cr-Si như các số hiệu 40Cr9Si2, 40Cr10Si2Mo.

Để chế tạo xupap xả cho các động cơ công suất lớn hơn có thể dùng mác 30Cr13Ni7Si2 và tốt nhất là dùng thép bền nóng austenit với mác 45Cr14Ni14W2Mo do độ cứng thấp nên thép phải thấm N cạnh vát xupap được đắp bằng hợp kim stelit.

Xupap nạp có nhiệt độ làm việc không cao nên có thể chế tạo bằng thép 40CrNi

3.  Một số hợp kim chịu nhiệt trên cơ sở không phải nền Fe

+ Hợp kim Nicrom là hợp kim Ni – Cr:    Cr20Ni80 …

+ Nimonic là hợp kim 4 nguyên Ni-Cr-Ti-Al

Tổ chức: nền dung dịch rắn của Cr trong Ni

Pha phân tán: pha liên kết loại  Cr – Ni chịu được nhiệt độ rất cao biến dạng 300⁰C, r lớn dùng làm dây đốt cho các lò nung kim loại Q = I²Rt

Nhược điểm: Sau một thời gian làm việc bị dòn, không chịu được tải trọng va đập.

+ Hợp kim Co: chủ yếu là Co có hợp kim hoà tan bởi Ni, Cr, t⁰ làm việc ~ 1400⁰C  không ổn định hình dáng khi làm việc.

+ Hợp kim Mo

+ Hợp kim W hoặc W nguyên chất: có t⁰ làm việc cao nhất

+ Vật liệu chịu nhiệt phi kim loại

Dùng dưới dạng SiC có r lớn, T⁰ làm việc ~ 1300⁰C dùng làm các thanh đốt cho lò nung kim loại công suất lớn.

Có thể bạn quan tâm: Nhiệt luyện thép bền nóng

Share0

Tweet

Share

Hiện nay thép họ thép bền nóng được sử dụng trong các ứng dụng làm việc trong điều kiện nhiệt độ trung bình và cao. Ví dụ trong lò hơi và các ứng dụng khác của PVQ. Mác thép hiện nay đang được sử dụng trong thương mại với tên Thép chịu nhiệt A515. Trong bài viết này chúng tôi sẽ trình bày các đặc tính của mác thép này.

Tổng quan về thép chịu nhiệt A515

Thép bền nhiệt A515 được sử dụng trong điều kiện làm việc rất cao và được ứng dụn trong nhiều lĩnh vực.

*Elements represented in percentage

Yêu cầu giới hạn bền

Dạng cung cấp phôi thép A515

Thường được sản xuất thành các tấm có kích thước như sau:

• Độ dày: 6mm, 8mm, 10mm, 12mm, 14mm, 16mm…..300mm.
• Chiều dài: 1000mm, 6000mm, 9000mm, 12000mm.
• Chiều ngang: 1000mm, 1250mm, 1500mm, 2000mm, 2500mm, 3000mm.

Lưu ý khi mua thép A515

Đến thời điểm hiện tại của bài viết (19-11-2021), thép chịu nhiệt A515 vẫn chưa được sản xuất tại Việt Nam. Do đó đều phải nhập khẩu từ nước ngoài. THT không có khả năng cung cấp các sản phẩm này. Nhưng để xác định, kiểm tra thành phần mác thép và cơ tính thì chúng tôi có dịch vụ này. Vì thép A515 thường chế tạo các chi tiết làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, do đó cần tính an toàn cao như nồi hơi. Chỉ cần sai xót nhỏ sẽ gây hậu quả nghiệm trọng, nên bạn nên tìm tới các công ty thép Uy tín để mua sản phẩm này.

Hợp kim chịu nhiệt 

Hợp kim chịu nhiệt đề cập đến các hợp kim dựa trên sắt, niken hoặc coban có thể được sử dụng ở nhiệt độ cao từ 600 oC trở lên và ứng suất cụ thể cho công việc lâu dài. Các hợp kim này kết hợp độ bền nhiệt độ cao, chống oxy hóa và chống ăn mòn tốt, độ mỏi tốt và đặc tính dẻo dai gãy xương. Theo nguyên tố hợp kim, khả năng chịu nhiệt có thể được chia thành cơ sở Fe, cơ sở niken, cơ sở coban và các siêu hợp kim khác. Hợp kim chịu nhiệt dựa trên Fe được sử dụng dưới nhiệt độ có thể đạt tới 750 ~ 780oC, trong trường hợp đó đòi hỏi các bộ phận nhiệt độ cao hơn, niken và kim loại chịu lửa như hợp kim dựa trên coban có thể là lựa chọn tốt hơn.

+ Thép không gỉ chịu nhiệt

Một vật liệu hợp kim dựa trên Fe có thêm một lượng Ni, Cr và các nguyên tố hợp kim khác cho nhiệt độ cao. Thép hợp kim chịu nhiệt có thể được chia thành thép chịu nhiệt martensite, austenite, Pearlitic và ferritic theo yêu cầu chuẩn hóa của chúng. Các hợp kim này thường được sử dụng trong ngành hóa dầu, ô tô, sản xuất điện và công nghiệp đốt như nhà máy lọc dầu, bộ phận bẻ khóa xúc tác chất lỏng, thanh treo, ống đốt nóng. Hợp kim 321 , 316Ti, 309, 310S , 310S là thép không gỉ Austenitic được sử dụng phổ biến nhất được phát triển để sử dụng trong các ứng dụng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao.

+ Hợp kim chịu nhiệt dựa trên niken

Hợp kim chịu nhiệt dựa trên niken có hơn một nửa hàm lượng niken làm cho nó có độ bền cao ở nhiệt độ cao và phù hợp với nhiệt độ làm việc từ 1000oC trở lên. Quá trình giải pháp rắn và lão hóa có thể cải thiện đáng kể sức đề kháng leo và cường độ năng suất nén. Nhiều turboengine sử dụng hợp kim dựa trên niken cho lưỡi tuabin, buồng đốt và thậm chí cả bộ tăng áp. Nhiệt độ cao cho vật liệu động cơ máy bay thay đổi từ 750oC thành 200 oC, cũng thúc đẩy công nghệ xử lý đúc phát triển nhanh và phủ bề mặt, v.v. Hợp kim 718, 706, 800 H, 600, 601 625 thường được gọi là hợp kim chịu nhiệt và được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao khác nhau.

+ Cobalt dựa trên hợp kim chịu nhiệt

Hợp kim dựa trên coban là một hợp kim nhiệt độ cao dựa trên hơn 60% coban, với Cr, Ni và các yếu tố khác được thêm vào để cải thiện hiệu suất chịu nhiệt. Mặc dù loại hợp kim chịu nhiệt này có hiệu suất chịu nhiệt tốt, nhưng rất khó để hoàn thành sản xuất số lượng vì mức tiêu thụ thấp và khả năng làm việc chăm chỉ. Hợp kim dựa trên coban thường được sử dụng trong các bộ phận hoặc linh kiện dưới nhiệt độ cao từ 600oC đến 1000oC hoặc ứng suất phức tạp trong thời gian dài, ví dụ, lưỡi động cơ máy bay, tuabin, linh kiện nóng và buồng đốt động cơ hàng không vũ trụ, v.v. hiệu suất kháng nhiệt tốt hơn, các yếu tố như W, MO, Ti, Al và Co nên được thêm vào trong điều kiện chung để đảm bảo khả năng chịu nhiệt và chống mỏi tuyệt vời. Các hợp kim rèn dựa trên coban như L605, Alloy 188 và N-155 tiếp tục được sử dụng. Hợp kim S-816 vẫn được sử dụng cho van xả trên động cơ xăng và diesel.

Ứng dụng của thép chịu nhiệt

Sản phẩm sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực, trong đó có thể kể đến như: đóng tàu thuyền, xây dựng, là vật liệu chính để làm bồn chứa xăng dầu, khí đốt. Ngoài ra, nó còn dùng để chế tạo những sản phẩm chịu nhiệt như lò hơi, nồi sấy, tấm chịu nhiệt, bình ga, bình đựng khí đốt. Dùng trong lĩnh vực sản xuất ô tô.

Kim loại chịu nhiệt

Dưới đây là những kim loại chịu nhiệt cao, hợp kim của chúng có thể chế tạo thành các chi tiết chịu nhiệt:

– Iridi (Ir)

Share0

Tweet

Share

Trong bài viết này chúng tôi sẽ giới thiệu về mác thép P2 theo tiêu chuẩn của Hoa Kỳ. Hay ở Việt Nam cũng được biết tới với  tên Thép 2311 theo tiêu chuẩn Din của Đức. Mác thép này hiện nay đang được biết tới nhiều và phổ biến hơn, đặc biệt trong lĩnh vực chế tạo khuôn nhựa.

THT luôn hướng tới chất lượng và thái độ phục vụ chuyên nghiệp với tiêu chí “Thành tâm trong từng sản phẩm !”. Liên hệ nhiệt luyện thép P20: 0984892487

1.Thép P20 là gì/ Tổng quan về thép P20

Theo tiêu chuẩn AISI của hoa kỳ thì nhóm thép cacbon thấp chế tạo khuôn thuộc nhóm P gồm có các mác thép khác nhau bao gồm các mác thép P2, P3, P4, P5, P6, P20 và P21. Nguyên tố hợp kim trong mác thép này gồm crom và niken. Sự hiện diện của nguyên tố crom và niken đã nâng độ bền và độ cứng cho các mác thép này.

Thành phần nguyên tố:

Thành phần hóa học mác thép P20 theo tiêu chuẩn ASTM đượcc cho trong bảng dưới đây

Thành phần mác thép P20

Một số trang web có cho thành phần khác với chúng tôi, bạn nên cân nhắc và kiểm tra lại

Thép P20 là thép dụng cụ được thấm nito hoặc thấm cacbon.Thép có khả năng gia công cơ khí và chế tạo các chi tiết khuôn lớn, phức tạp. Thép P20 được sử dụng nhiều nhất sau khi thấm cacbon. Thép AISI P20 là loại vật liệu linh hoạt, thép dụng cụ hợp kim thấp có đặc tính có độ dẻo dai và bền tương đối. Mục đích đặc biệt của thép P20 là sử dụng trong các lõi khuôn ép nhựa và các dụng cụ, khuôn đúc kẽm. Thép P20 được cung cấp (bán) dưới dạng đã nhiệt luyện sẵn đạt độ cứng khoảng 300 HRW.

2. Kích thước phôi thép 420 cung cấp

Tùy thuộc vào nhà nhập khẩu thép P20, kích thước phôi thép đa dạng. Tuy nhiên thép P20 chủ yếu được cung cấp ở dạng cây hoăc tấm

Thanh tròn: đường kính 200mm – 1000mm

Tấm: chiều dày 16-100mm x chiều rộng 200-2000mm

Bề mặt thép: Bề mặt đen, được gia công thô. Hoặc được cung cấp theo yêu cầu của khách hàng

3.Mác thép tương đương với thép 420

Thép P20 có các biến thể (mác thép tương đương) đối với các nước và khu vực khác nhau. Ở Châu Âu thông thường sử dụng theo tiêu chuẩn Din hoặc ISO 4957 với mác 1.2311 và 1.2312. Trong khi đó ở Nhật Bản sử mác sử dụng trong công nghiệp lầ PX5. Đối với Hoa Kỳ và các quốc gia Châu Mỹ, mác thép P20 được sử dụng rộng rãi nhất. Ở Trung quốc mác thép 3CrM2Mo là đương đương với mác P20, với tiêu chuẩn GB/T 1200.

4.Tính chất thép P20

Dưới đây là tính chất vật lý cơ bản của thép P20

• khối lượng riêng: 0.284 lb/in3 (7861 kg/m3)
• Trọng lượng riêng: 7.86
• Modun đàn hồi: 30 x 106 psi (207 GPa)
• Hệ số dẫn nhiệt:
• 24 Btu/ft/hr/°F
• 41.5 W/m/°K
• Khả năng gia công cơ khí: Khả năng gia công cơ khí đạt 60-65% của thép 1% cacbon

Tính chất cơ học của thép P20 

Thép P20 được cung cấp ở dạng nhiệt luyện sẵn, với độ cứng tiêu chuẩn khoảng 30 HRC. Dưới đây là bảng liệt kê các thông số cơ bản về cơ tính của thép P20

Tính chất về nhiệt của thép AISI P20 

Hệ số giãn nở nhiệt là một thông số rất quan trọng khi nhiệt luyện và sử dụng thép P20. Vì hệ số giãn nở nhiệt liên quan tới quá trình truyền nhiệt khi nung nóng thép và hệ số co ngót khuôn trong quá trình sử dụng.

5.Ứng dụng chính của thép 420

Thép 20 được ứng dụng làm việc trong điều kiện nhiệt độ thấp bao gồm khuôn phun và khuôn đúc. Thép P20 được cung cấp dưới dạng tấm hoặc thanh.

Khuôn nhựa, giá đỡ khuôn, giá đỡ, giá đỡ cho khuôn ép nhựa, dụng cụ khuôn tạo hình thủy lực. Tấm kẹp, giá đỡ khuôn. Cũng thích hợp cho các ứng dụng khác như đường ray, trục và dải mòn.

6. Nhiệt luyện thép P20

Dưới đây là những dạng nhiệt luyện của thép P20

• Khử ứng suất: Bởi vì thép P20 được cung cấp dưới dạng nhiệt luyện sẵn, quá trình tôi là không cần thiết. Sau khi gia công nên khử ứng suất bằng các nung nóng đên nhiệt độ khoảng 482ºC (900ºF), đồng đều hóa với nguyên tắc giữ 1 giờ cho 1 inch (22,4 cm) và làm nguội trong không khí đến nhiệt độ phòng. Trong một số trường hợp đặc biệt thép AISI cần tôi thì cần ủ trước.
• Tôi cứng

Nhiệt độ giới hạn: Ac1: 1405ºF (763ºC)

Nung phân cấp: Nung với tốc độ không quá 400ºF trên giờ (222ºC trên giờ) đến nhiệt độ1150-1250ºF (621-677ºC) và giữ cân bằng.

Austenit hóa:

Nung thép nhanh đến nhiệt độ 1550ºF (843°C). Giữ khoảng 30 phút đối với 1 inch đầu tiên (25,4 mm) và cứ công thêm 15 phút cho mỗi inch (25.4mm) tiếp theo.

• Quenching

Tôi trong khí hoặc tôi gián đoạn trong dầu đến 150-125ºF (66-51ºC).

Đối với dầu, tôi thép đến khi có màu đen, khoảng  900°F (482°C), sau đó làm nguội trong khí đến 150-125°F (66-51°C). Lựa chọn môi trường tôi dựa vào đường cong chuyển biến TTT dưới đây

Ram

Thép P20 được ram trong khoảng nhiệt độ 482-593°C (900 to 1100°F) khoảng 37 xuống 28 HRC. Lựa chọn nhiệt độ ram tới độ cứng của thép P20 được thể hiện qua hìn vẽ:

Ủ

Thép AISI P20 được ủ trong khoảng 760-788°C (1400 to 1450°F) và sau đó làm nguoi chậm trong lò với tốc độ nhỏ hơn  4°C (40°F) trên giờ.

7. Rèn thép P20

Thép AISI P20 dạng tấm và trụ tròn được rèn ở nhiệt độ 1093°C (2000°F) xuống 899°C (1650°F). Nhiệt độ dưới  871°C (1600°F) không khuyến cáo rèn cho thép P20

8.Độ cứng sử dụng của thép P20

Độ cứng của thép P20 dạng có sẵn trong khoảng 30 HRC, còn nếu nhiệt luyện thì độ cứng của thép P20 phụ thuộc vào nhiệt độ ram và kích thước chi tiết như phần ram đã trình bày ở trê

9. Những câu hỏi và trả lời liên quan tới thép P20

Những câu hỏi thường gặp với thép P20:

• Thép P20 là gì? . Đay là công hỏi rất phổ biến với bạn đọc và các nhà kỹ thuạt còn lạ với thép theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ. Thép tương tự họ thép hàng không vũ trụ crom-mlipden 41xx . Hàm lượng cacbon thường là 0,40% đầy đủ, vì vậy không có gì ngạc nhiên khi P20 là một loại thép cứng bằng dầu, được làm nguội sau khi ngâm kỹ ở 830C. P20 cũng rất linh hoạt và dễ gia công: nó ủ ở 780C và có thể được tôi luyện ở nhiệt độ rất thấp mà vẫn làm mát bằng không khí.
• Mua thép P20 o đâu? Bạn có thể liên hệ các đại lý thép trong khu vựa mình o. Nếu bạn ở Hà Nội hãy gọi cho chúng tôi
• Thép P20 ứng dụng làm gi? Thép P20 như đã đề cập ở trên ứng dụng cho các chi tiết  làm việc ở nhiệt độ thấp. Ứng dụng phổ biến nhất ở Việt Nam là làm khuôn nhựa.+ Khuôn đúc thiết bị gia đình như vỏ ti vi, điện thoại,  máy giặt, vỏ bên trong tủ lạnh, máy lọc nước, máy hút bụi…+ Khuôn ép nhựa dẻo, khuôn ép đùn

  + Đầu lò cho máy ép đùn, các chi tiết máy, trục…

  + Khuôn đúc chi tiết ô tô ( như đèn trước, đèn sau..)

  + Khuôn đúc áp lực cho hợp kim thiếc, chì, kẽm

• Độ cứng thép P20? Thép P20 thường cũng cấp ở dạng đã có độ cứng sẵn khoảng 28-30 HRC. Ngoài ra sau khi nhiệt luyện độ cứng thường lấy tầm 50-53 HRC
• Thep P20 tương đương mác nào? Thép P20 tương đương PX5 của NhẬT bản

Share0

Tweet

Share

Thép H13 là thép dụng cụ được sử dụng rộng dãi trong những dụng cụ làm việc trong điều kiện nhiệt độ thấp và cao. Thép H13 là thép tôi khí với thành phần nguyên tố Crom cao. Tên gọi H13 là theo tiêu chuẩn ASTM của Hoa Kỳ. Mác thép tương đương với mác thép SKD61 theo tiêu chuẩn của Nhật Bản. Có thể nói hiện nay thép H13 là một trong những mác thép quan trọng nhất của công nghệ chế tạo khuôn, và nhiều ứng dụng rộng khác trong công nghiệp.

Khi tìm hiểu về một mác thép đầu tiên là cần hiểu ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim có trong mác thép này (tính C là một nguyên tố hợp kim). Thép H13 hay SKD61 có thành phần cacbon trung bình do đó đảm bảo độ cứng và độ bền cho thép. Thành phần cao Vanadium nâng cao và cung cấp khả năng chịu nhiệt. Hay nói cách khác chi tiết chế tạo từ thép H13 có thể làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao. Nguyên nhân là do thép thường ram ở 550-600 oC và do đó nhiệt độ làm việc thấp hơn nhiệt độ này sẽ không làm thay đổi tổ chức, từ đó thay đổi tính chất của thép H13. Vấn đề nhiệt luyện thép H13 yêu  cầu phải có kiến thức, kinh nghiệm và đặc biệt là thiết bị (lò tôi chân không) mới có thể đạt yêu cầu cao. Ở Việt Nam hiện nay (năm 2021), nghành nhiệt luyện Việt Nam vẫn chỉ dừng lại ở mức thấp. Thông thường là lấy độ cứng, nhưng bản thân độ cứng chưa phản ánh hết được chất lượng của thép sau nhiệt luyện.

THT cung cấp dịch vụ nhiệt luyện thép H13 chuyên nghiệp nhất !. Xin vui lòng liên hệ: 0984892487 để được tư vấn

Các dụng cụ chế tạo từ thép H13 có ưu điểm là có khả năng tránh nứt vỡ cao. Thông thường sau nhiệt luyện thép H13 được thấm N với chiều dày khoảng 0.30 mm (tương đương 0.012″) chiều sâu.

Ứng dụng chính của thép H13 : Thép H13 có ứng dụng chính để chế tạo khuôn rèn và dập, khuôn đùn (nhôm), khuôn đúc áp lực cao, dụng cụ đục, dụng cụ đệm…

Dạng cung cấp thép 13 của các hãng thép: thép H13 được cung cấp dưới dạng thành phẩm dạng tấm, dạng trụ trò…và có thể cung cấp theo yêu cầu của khách hàng. Thông thường thép H13 được cung cấp dưới dạng Ủ, nhưng một số đại lý hoặc công ty nhiệt luyện như THT cung cấp thép ở dạng đã nhiệt luyện. Nguyên nhân do trong một số trường hợp yêu cầu ổn định kích thước cao, tránh thay đổi kích thước sau nhiệt luyện. Việc gia công này đòi hỏi phải có dao cụ tốt và chi phí thông thường khá cao.

Dưới đây là thành phần hóa học cơ bản của mác thép H13

Nung nóng thép H13 đến nhiệt độ ram, giữ nhiệt theo quy trình. Ram thép H13 tối thiểu 2 lần hoặc 3 lần. Nhiệt độ Ram thép H13 trong khoảng 530-650°C tùy thuộc vào yêu cầu độ cứng và điều kiện làm việc của chi tiết. Khi ram cần yêu cầu đồng đều nhiệt trong lò ram.

Độ cứng của thép H13/SKD61 ?

Tra bảng nhiệt độ và độ cứng dưới đây:

Share0

Tweet

Share

Thép SKD11 là loại thép được sử dụng phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo với ứng dụng chủ yếu cho các loại dụng cụ biến dạng nguội mà điển hình là khuôn dập. Đây là loại hình dụng cụ sử dụng để biến dạng dẻo thép ở nhiệt độ thường; có kích thước lớn, hình dạng khuôn phức tạp. Tuổi thọ của khuôn làm bằng mác thép này nếu xử lý nhiệt đúng quy cách và áp dụng các phương pháp xử lý bề mặt phù hợp có đạt đến hàng triệu sản phẩm hoặc hơn nữa trên một đầu khuôn.

1.Giới thiệu về thép SKD11

Thành phần hóa học của thép SKD11 và một số mác thép tương đương (D2, X12M) được trình bày ở bảng 1.1.

Ảnh hưởng của các nguyên tố trong thép SKD11:

Qua bảng 1.1, ta thấy thép SKD11 là thép hợp kim cao do có tổng hàm lượng các nguyên tố trong thép là 14,35-17,35%. Đây là thép thuộc họ thép lêđêburit với lượng cacbit lớn, sau xử lý nhiệt có thể đạt độ cứng cao, khả năng chống mài mòn tốt. Các nguyên tố hợp kim có tác dụng tạo ra cacbit hợp kim giúp cho thép nâng cao khả năng chống mài mòn; ngoài ra chúng làm austenit trong thép ổn định hơn, vì vậy làm cho đường cong chữ C dịch chuyển sang phải, làm giảm tốc độ nguội tới hạn đồng thời làm tăng độ thấm tôi cho thép. Nhìn chung, khi hàm lượng các nguyên tố hợp kim tăng thì độ bền, độ cứng của thép tăng còn độ dẻo, độ dai va đập giảm. Ảnh hưởng cụ thể của các nguyên tố được nêu ra sau đây:

Cacbon: là nguyên tố quan trọng nhất quyết định để tổ chức và tính chất của thép. Cacbon tồn tại trong thép dưới hai dạng: dung dịch rắn xen kẽ trong mạng tinh thể sắt và dạng liên kết trong hợp chất Fe₃C (Xêmentit). Các pha dung dịch rắn có độ dẻo cao, độ bền thấp trong khi pha xêmentit là pha cứng và giòn. Sự kết hợp pha này sẽ cho các tổ chức khác nhau của thép ứng với từng thành phần và trạng thái cụ thể. Với yêu cầu thép làm khuôn dập nguội cần có độ cứng và tính chống mài mòn cao, thép SKD11 có thành phần C cao ≈1,5%.

Crôm: Trong thép, Cr liên kết với cacbon tạo cacbit phức tạp dễ hòa tan vào autenit khi nung lên trên 900 ^oC. Giống như Mn và Si, Cr cũng có tác dụng tăng độ thấm tôi với hệ số 3,2. Do tạo các loại cacbit phân tán nhỏ mịn nên Cr có tác dụng chống ram, nâng cao độ bền nóng cho thép. Cũng với nguyên nhân này, Cr có tác dụng làm tăng mạnh khả năng chống mài mòn cho thép, do đó được đưa vào thành phần thép SKD11 với hàm lượng ≈ 12%.

Molypden: Mo tăng mạnh độ thấm tôi, cải thiện tính chống ram do nguyên tố này tạo cacbit nhỏ mịn phân tán khi ram ở nhiệt độ cao, làm giảm sự nhạy cảm đối với giòn ram. Molypden cùng với Crom có ái lực hóa học mạnh với C, tạo cacbit dạng Me₆C, giữ cacbit lại bên trong mactenxit làm cho thép nâng cao tính chịu nhiệt độ cao, tính bền nóng và tính cứng nóng. Ngoài ra, Mo còn giúp tránh giòn ram loại 2 cho thép.

 Mangan : Mangan hoà tan vào Ferrit và hoá bền pha này. Mangan có tác dụng hạ thấp nhiệt độ chuyển biến dẻo – giòn khi hàm lượng nhỏ (<0,2 %) và làm tăng nhiệt độ này khi hàm lượng tương đối cao (>0,5 %). Mn có tác dụng tăng độ thấm tôi mạnh với hệ số tăng độ thấm tôi là 4 (nghĩa là đường kính tôi tới hạn lý thuyết khi cho thêm 1% Mn tăng gấp 4 lần khi thép không có Mn), do đó làm khuôn có cơ tính cao và đồng nhất trong tiết diện. Mn là nguyên tố tạo cacbit yếu, không tạo cácbit riêng biệt mà thay thế Fe tạo thành xêmentit hợp kim. Nhược điểm của Mn là nếu nung trong thời gian dài, nhiệt độ cao dễ làm lớn hạt, dễ làm thép giòn và giảm độ dai. Trong thép SKD11, lượng Mn nhỏ, có thể coi là tạp chất.

Silic: Silic không tạo cacbit và có xu hướng làm thoát cácbon có trong thép. Khi nung thép có chứa Si, cần chú ý các biện pháp bảo vệ tránh thoát Cacbon. Si có tác dụng làm tăng độ thấm tôi là 1,7, đảm bảo cho thép được tôi thấu trong dầu. Si có tác dụng làm tính ổn định ram. Si còn có tác dụng chống ôxi hóa cho thép ở nhiệt độ cao và tăng độ bền chống dão cho thép crôm, đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật của vật liệu thép làm khuôn.

Vanadi: Vanadi là nguyên tố tạo cacbit mạnh, cacbit VC tạo thành có độ cứng rất cao, nhỏ mịn, nằm ở biên giới hạt ngăn cản sự lớn lên của austenit khi nung. Vanadi tăng tính chống ram và tăng khả năng chống mài mòn cho thép. Cacbit VC khó tan (hầu như không hòa tan) vào trong austenit ở nhiệt độ austenit hóa, khi lượng Vanadi tăng tính chống mài mòn tăng và tính mài giảm.

Phôtpho và Lưu huỳnh:

Hai nguyên tố này đi vào thành phần của thép qua con đường quặng sắt và nhiên liệu (than cốc khi luyện gang).

Phôtpho là nguyên tố có khả năng hòa tan vào Ferit và làm xô lệch rất mạnh mạng tinh thể pha này làm tăng mạnh tính giòn. Khi lượng phôtpho vượt quá giới hạn hòa tan nó sẽ tạo nên Fe₃P cứng và giòn, do đó P là nguyên tố gây ra hiện tượng giòn nguội hay bở nguội (ở nhiệt độ thường). []

Do P là nguyên tố thiên tích rất mạnh nên lượng P trong thép phải nhỏ hơn 0.04% để tránh giòn.

Khác với P, S hoàn toàn không hòa tan trong Fe (cả Fe-α và Fe-γ) mà tạo nên hợp chất FeS. Cùng tinh (Fe+ FeS) tạo thành ở nhiệt độ thấp (998 ^oC), kết tinh lại sau cùng do đó nằm ở biên giới hạt, khi nung thép để gia công biến dạng (cán, rèn, dập) biên giới hạt bị chảy ra, làm thép dễ bị đứt, gãy  gây giòn thép. Người ta gọi đây là hiện tượng giòn nóng hay bở nóng.

Với mác thép SKD11, để đảm bảo cơ tính đồng nhất trên toàn bộ chi tiết, các nguyên tố P và S được hạn chế ở mức rất thấp (≤0.03) do chúng tạo ra những pha mềm hoặc các phần tử giòn làm giảm độ bền mỏi.

Để khắc phục hiện tượng này người ta đưa thêm Mn vào để tạo nên hợp chất MnS để tạo nên hợp chất MnS (pha này kết tinh ở nhiệt độ cao, có tính dẻo nhất định nên không bị chảy hoặc đứt gãy):

Các tạp chất khí : H₂, O₂, N₂,… có mặt trong thép với lượng chứa rất nhỏ mà các phương pháp phân tích thông thường không thể phát hiện ra. Các tạp chất này nói chung là có hại.

Tính chất vật lý của thép SKD11

Qua bảng 1.2 có thể nhận thấy rằng, thép SKD11 có hệ số giãn nở nhiệt và hệ số dẫn nhiệt nhỏ, vì vậy cần lưu ý trong quá trình nung và làm nguội, cần áp dụng nung phân cấp với tốc độ nâng nhiệt chậm khi tôi; làm nguội thép trong môi trường có tốc độ nguội nhỏ để tránh hiện tượng biến dạng hoặc nứt.

Các chỉ tiêu cơ tính cho thép làm khuôn:

 Độ cứng

Độ cứng là tính chất quan trọng của vật liệu kim loại nói chung và vật liệu làm khuôn dập nguội nói riêng. Độ cứng có những đặc điểm sau:

– Biểu thị khả năng chống mài mòn của vật liệu: độ cứng càng cao thì khả năng chống mài mòn càng tốt.

– Đối với vật liệu đồng nhất, độ cứng có quan hệ xác định với độ bền và khả năng gia công cắt: độ cứng càng cao giới hạn bền càng cao và khả năng gia công cắt càng kém.

– Đo độ cứng có thể dễ dàng thực hiện trên mẫu nhỏ và đơn giản, nhiều trường hợp có thể đo trực tiếp trên sản phẩm.

– Độ cứng phản ánh khá đầy đủ và trung thực tính chất vật liệu của sản phẩm, do đó thường được lấy làm chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm sau xử lý nhiệt và xử lý bề mặt.

Ở trạng thái ủ, vật liệu thép SKD11 có độ cứng trung bình khoảng 40 HRC, đây là độ cứng cho phép gia công cơ khí thuận lợi. Thông thường sau khi tôi, người ta tiến hành ram để điều chỉnh độ cứng trong khoảng 58-62 HRC với đa số các loại khuôn, vượt quá 62 HRC vật liệu sẽ trở nên giòn. Với những khuôn có yêu cầu mẻ dập lớn (lên đến hàng triệu sản phẩm) thì cần áp dụng các công nghệ xử lý bề mặt như phủ màng cứng, thấm nitơ hay phun phủ cacbit để nâng cao độ cứng cũng như tính chất của khuôn.

 Độ bền

Độ bền là tập hợp các đặc trưng cơ học phản ánh sức chịu đựng tải trọng cơ học tĩnh của vật liệu. Độ bền cao sẽ đảm bảo cho khuôn có khả năng chịu ứng suất lớn mà không bị phá hủy. Độ bền và độ cứng có quan hệ với nhau, thông thường độ cứng cao thì độ bền cũng cao, tuy nhiên nếu độ cứng cao quá thì vật liệu sẽ trở nên giòn. Thường thì độ cứng và độ dai va đập là hai thông số được kiểm tra sau khi xử lý nhiệt; trong khi độ bền phải xác định trên mẫu thử, độ cứng là thông số kiểm tra thường xuyên nhất do dễ dàng thực hiện.

 Đô dai va đập

Khuôn dập nguội cần có độ dai va đập nhất định, nhất là các khuôn đột dập, các khuôn này yêu cầu độ dai va đập cao hơn, trong khi các khuôn dập vuốt, dập sâu yêu cầu độ dai va đập thấp hơn. Thép được coi là chịu va đập khi có độ dai va đập ≥ 1000N.m/cm². Cũng như độ bền, độ dai va đập phụ thuộc nhiều vào độ cứng. Trong khoảng độ cứng thường sử dụng, vật liệu làm khuôn có độ dai đáp ứng yêu cầu làm việc. Độ cứng càng cao thì độ dai va đập càng thấp []. Đây là một đặc điểm quan trọng, cần phải biết thỏa hiệp giữa độ cứng và độ dai va đập để vật liệu có được tính chất tổng hợp tốt nhất phù hợp với yêu cầu sử dụng.

Khả năng chống mòn

Mòn là tính chất rất quan trọng của vật liệu chế tạo khuôn, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và tuổi thọ của khuôn dập nguội. Khuôn có thể bị mòn abrasive (mài mòn), mòn adhesive (mòn dính) hoặc đồng thời cả hai cơ chế [2].

Mòn Abrasive

Cơ chế mòn này xuất hiện chủ yếu khi vật liệu gia công cứng hoặc chứa các hạt cứng như hạt cacbit hay oxit. Các hạt cứng này mài mòn bề mặt khuôn. Trong trường hợp này, để đảm bảo tuổi thọ cao, khuôn phải có các tính chất chống lại sự mài mòn này như:

• Độ cứng bề mặt cao
• Hàm lượng % cacbit cao, độ cứng cacbit cao và kích thước lớn

Mòn adhesive

Nguồn gốc của cơ chế mài mòn này là do vật liệu gia công dính vào bề mặt khuôn. Khi có sự chuyển động tương đối giữa khuôn và vật liệu gia công sẽ xẩy ra hiện tượng bong tróc khuôn. Cơ chế này xuất hiện khi gia công các loại vật liệu mềm như nhôm, đồng, thép không gỉ và thép cacbon thấp. Để hạn chế độ mài mòn này khuôn cần phải có các tính chất sau:

• Độ cứng bề mặt cao
• Hệ số ma sát giữa bề mặt khuôn với vật liệu gia công thấp
• Độ dẻo dai cao

Một trong những phương pháp phổ biến để hạn chế mòn với khuôn là sử dụng lớp phủ cứng tổng hợp bằng công nghệ PVD. Với những đặc tính ưu việt như độ cứng bề mặt cao, hệ số ma sát nhỏ, tính trơ hóa học cao, các loại màng này tỏ ra hiệu quả trong việc nâng cao cơ tính, từ đó tăng tuổi thọ làm việc của khuôn dập nguội.

2.Xử lý nhiệt thép SKD11

Tìm hiểu các dạng nhiệt luyện của thép: khái niệm nhiệt luyện thép

Tùy theo mỗi chế độ làm việc của khuôn dập mà vật liệu làm khuôn có những yêu cầu cơ tính khác nhau, từ đó thép SKD11 cũng có nhiều chế độ xử lý nhiệt khác nhau. Việc chọn đúng chế độ xử lý nhiệt là rất quan trọng: nó quyết định chất lượng chi tiết sản xuất ra trên khuôn, chất lượng khuôn cũng như tuổi thọ làm việc của khuôn. Thông thường muốn xác định chế độ xử lý nhiệt cho thép cần căn cứ vào các yếu tố như hình dạng, kích thước của chi tiết và sự phân bố cacbit trong tổ chức của thép ban đầu. Khuôn dập làm bằng thép SKD11 nếu áp dụng chế độ xử lý nhiệt tôi và ram hợp lý có thể đạt độ cứng cao (nhưng vẫn giữ được độ dai nhất định) trong khoảng từ 58 – 60 HRC.

Xử lý nhiệt sơ bộ

Rèn nóng: Ở trạng thái cung cấp, tổ chức của thép SKD11 có thể có nhiều cacbit dạng xương cá rất thô, giòn khó hòa tan trong quá trình tôi. Ranh giới giữa vùng tập trung nhiều và ít cacbit dễ xuất hiện nhiều vết nứt. Trong trường hợp này cần tiến hành rèn để phá vỡ cacbit hình xương cá thành các hạt đa cạnh và phân bố đều. Điều này đảm bảo cho thời gian giữ nhệt khi tôi ngắn mà vẫn hòa tan được phần lớn cacbit, tránh được hiện tượng lớn hạt do phải nâng cao nhiệt độ tôi hoặc giữ nhiệt với thời gian dài mà vẫn không thể hòa tan được cacbit sơ cấp.

Ủ: sau khi rèn nếu chế độ giữ nhiệt tốt có thể đem gia công cơ ngay, nếu phôi bị biến cứng phải tiến hành ủ để làm mềm thép, đồng thời khử triệt để ứng suất sau rèn. Phương pháp thực hiện là ủ đẳng nhiệt để nhận được tổ chức cân bằng.

2.2. Quá trình tôi

            Tôi thép nhằm mục tiêu đạt được cơ tính cao sau tôi, có nghĩa là mactenxit bão hòa cacbon và các nguyên tố hợp kim nhưng không làm thô hạt và giòn. Lượng cacbon và các nguyên tố hợp kim trong thép SKD11 cao, do vậy có nhiều cách tôi. Các thông số cần quan tâm trong quá trình tôi bao gồm: nhiệt độ tôi, thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi và môi trường tôi

Phương pháp nung, nhiệt độ tôi

Thép được nung đến nhiệt độ austenit hóa (1020 – 1050 ^oC). Ở nhiệt độ này, cacbit được hòa tan thành mactenxit, ferit cũng chuyển biến thành austenit. Khi tôi, austenit chuyển biến thành mactenxit đồng thời cũng tồn tại một phần austenit chưa chuyển biến (austenit dư). Trong quá trình nung thường xuất hiện 2 loại ứng suất: loại thứ nhất là ứng suất nhiệt sinh ra do do thay đổi nhiệt độ, thay đổi càng đột ngột thì ứng suất này càng lớn; loại thứ hai là ứng suất tổ chức sinh ra do biến đổi tổ chức khi thay đổi nhiệt độ. Ứng suất lớn có khả năng làm mẫu bị biến dạng, thậm chí có thể dẫn tới nứt vỡ, do đó cần tiến hành nung phân cấp nhằm hạn chế ảnh hưởng của ứng suất trong thép. Ngoài ra nung phân cấp cũng giúp tránh lớn hạt khi tôi.

Thép SKD11 được nung phân cấp 2 lần, lần 1 ở 650-700 ^oC, lần 2 ở 850-900 ^oC bởi đây là 2 khoảng nhiệt độ nhạy cảm của thép.

Ở nhiệt độ phân cấp thứ nhất 650^oC là vùng nhiệt độ thép có tính đàn hồi cao mà tính dẻo lại thấp nên chi tiết rất dễ bị nứt. Thép cần được nung với tốc độ chậm đến nhiệt độ 650 ^oC, giữ nhiệt đủ lâu để đồng đều nhiệt trên toàn bộ chi tiết.

Khi nâng đến nhiệt độ phân cấp lần 2, có thể nung với tốc độ lớn hơn do ở nhiệt độ cao, thép có hệ số dẫn nhiệt tốt hơn nên dễ đồng đều nhiệt trên toàn bộ mẫu. Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ phân cấp thứ 2 thường là 2 phút/ mm chiều dày vật nung. Khi giữ nhiệt ở 850 ^oC cacbit ở dạng (Fe, Cr)₃C bắt đầu được hòa tan, điều này có ý nghĩa là giảm bớt được thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi (để hòa tan cacbit), tránh được hiện tượng lớn hạt.

Nhiệt độ tôi được chọn để hòa tan phần lớn cacbit vào austenit, cacbit trong SKD11 chủ yếu là cacbit ở dạng (Fe,Cr)₇C₃ và (Cr,Fe)₂₃C₆, do vậy nhiệt độ tôi phải được chọn trên 1000 ^oC , tốt nhất trong khoảng 1020-1100 ^oC, không nên lớn hơn. Tốc độ nung từ lần phân cấp thứ 2 tới nhiệt độ tôi có thể lớn hơn chút ít; chú ý cần nung với tốc độ đủ lớn tránh tạo điều kiện cho hạt lớn lên.

Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi

Không có công thức chính xác về thời gian này vì nó phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ tôi, kích thước, số lượng sản phẩm. Thông thường thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi (1000-1100 ^oC) của thép SKD11 được chọn dựa trên kinh nghiệm: khi đạt được nhiệt độ tôi trên trên toàn bộ sản phẩm, tiến hành giữ nhiệt 30 phút rồi mới tôi. Tuy nhiên đối với các sản phẩm mỏng hay nhiệt độ tôi cao thì thời gian này có thể giảm xuống còn 15 phút hay thậm chí ít hơn

Quá trình làm nguội và môi trường tôi

Làm nguội thép cần căn cứ vào giản đồ C-C-T của thép đó. Tốc độ làm nguội, cũng giống như sự đồng đều nhiệt độ, có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất cơ lý của sản phẩm. Khi biết được tốc độ nguội tới hạn, có thể chọn được môi trường tôi thích hợp để thu được tổ chức tế vi đáp ứng yêu cầu làm việc.

Với thép SKD11, từ giản đồ C-C-T có thể thấy đường cong chữ C dịch chuyển nhiều sang phải vì vậy tốc độ nguội tới hạn nhỏ. Cần chọn tốc độ nguội hợp lý để tránh tạo ra tổ chức một phần peclit có độ cứng thấp, làm giảm chất lượng sản phẩm.

Môi trường tôi sử dụng với thép hợp kim thông thường là dầu. Để có được khả năng làm nguội tốt nhất, dầu tôi nên có nhiệt độ 60 – 80 ^oC để tăng độ linh động của dầu đồng thời làm giảm bớt ứng suất nhiệt trong chi tiết tôi.

Quá trình ram

Sau khi tôi thông thường chi tiết được đưa vào ram ngay để tránh nứt vỡ và ổn định tổ chức sau tôi. Trong quá trình ram sẽ xảy ra sự phân hủy mactenxit tôi, chuyển biến austenit dư, giảm bớt ứng suất sinh ra khi tôi, tùy thuộc vào nhiệt độ tiến hành có thể đạt được các yêu cầu cơ tính khác nhau phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết.

Tùy theo mục đích và yêu cầu nghiên cứu sau nhiệt luyện mà có thể có các chế độ ram khác nhau. Đồi với thép SKD11, có thể chọn nhiệt độ ram để đạt được độ cứng yêu cầu (hình 1.5).

Do áp dụng chế độ tôi ở 1020-1100 ^oC, thời gian giữ nhiệt không đủ dài để hoà tan phần lớn cacbit sơ cấp (cacbit ban đầu), lượng austenit dư sau tôi ít, độ cứng cao, nếu sau đó tiến hành ram ở nhiệt độ thấp (150-200 ^oC) thì sẽ nhận được độ cứng cao gần như không thay đổi so với sau khi tôi (chỉ giảm 1-2 HRC) do nhiệt độ thấp chỉ khử bỏ một phần ứng suất, còn mactenxit và austenit dư hầu như chưa chuyển biến. Với yêu cầu của vật liệu làm khuôn, có thể chọn nhiệt độ ram trong khoảng 540 – 560 ^oC để đạt giá trị độ cứng cực đại (độ cứng thứ 2), độ cứng này do cacbit tiết ra khi ram ở dạng phân tán, nhỏ mịn. Đồng thời ở nhiệt độ này austenit dư phân hủy gần như hoàn toàn thành mactenxit ram nên độ cứng thô đại tăng lên

Tìm đọc bài viết về thép SKD11 của chúng tôi:

• Sản phẩm thép SKD11 của THT
• Nhiệt luyện thép SKD11
• Sử dụng thép SKD11 chế tạo khuôn mẫu
• Sử dụng thép SKD11 chế tạo dao
• So sánh thép SKD11 và thép S45C
• Độ cứng và cơ tính của thé SKD11
• Ứng dụng chính của thép SKD11

Share0

Tweet

Share