Thép chịu nhiệt dùng để chỉ thép có khả năng chống oxi hóa ở nhiệt độ cao và độ bền ở nhiệt độ cao.Khả năng chống oxi hóa ở nhiệt độ cao là điều kiện quan trọng để đảm bảo phôi làm việc lâu dài ở nhiệt độ cao.Trong môi trường oxy hóa như không khí nhiệt độ cao, oxy phản ứng hóa học với bề mặt thép để tạo thành nhiều lớp oxit sắt.Lớp ôxít rất lỏng lẻo, mất đặc tính ban đầu của thép, dễ rơi ra.Để cải thiện khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của thép, các nguyên tố hợp kim được thêm vào thép để thay đổi cấu trúc oxit.Các nguyên tố hợp kim thường được sử dụng là crom, niken, crom, silic, nhôm, v.v.Khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của thép chỉ liên quan đến thành phần hóa học.
Độ bền nhiệt độ cao đề cập đến khả năng của thép chịu tải cơ học trong thời gian dài ở nhiệt độ cao.Có hai tác dụng chính của thép khi chịu tải trọng cơ học ở nhiệt độ cao.Một là làm mềm, nghĩa là, độ bền giảm khi nhiệt độ tăng.Thứ hai là dão, tức là dưới tác dụng của ứng suất không đổi, lượng biến dạng dẻo tăng dần theo thời gian.Sự biến dạng dẻo của thép ở nhiệt độ cao là do trượt nội nhãn và trượt biên hạt.Để cải thiện độ bền nhiệt độ cao của thép, các phương pháp tạo hợp kim thường được sử dụng.Nghĩa là, các nguyên tố hợp kim được thêm vào thép để cải thiện lực liên kết giữa các nguyên tử và tạo thành một cấu trúc thuận lợi.Thêm crom, molypden, vonfram, vanadi, titan, v.v., có thể tăng cường nền thép, tăng nhiệt độ kết tinh lại và cũng có thể tạo thành cacbua pha tăng cường hoặc các hợp chất liên kim loại, chẳng hạn như Cr23C6, VC, TiC, v.v. Các giai đoạn tăng cường này là ổn định ở nhiệt độ cao, không hòa tan, không kết tụ để phát triển và duy trì độ cứng của chúng.Niken được thêm vào chủ yếu để thu đượcAustenit.Các nguyên tử trong austenit được sắp xếp chặt chẽ hơn ferit, lực liên kết giữa các nguyên tử mạnh hơn, và sự khuếch tán của các nguyên tử khó khăn hơn.Do đó, độ bền nhiệt độ cao của austenit là tốt hơn.Có thể thấy cường độ chịu nhiệt cao của thép chịu nhiệt không chỉ liên quan đến thành phần hóa học, mà còn liên quan đến cấu trúc vi mô.
Hợp kim cao chịu nhiệtđúc thépđược sử dụng rộng rãi trong những trường hợp nhiệt độ làm việc vượt quá 650 ℃.Thép đúc chịu nhiệt dùng để chỉ các loại thép làm việc ở nhiệt độ cao.Sự phát triển của thép đúc chịu nhiệt gắn liền với tiến bộ công nghệ của các lĩnh vực công nghiệp khác nhau như nhà máy điện, lò hơi, tua bin khí, động cơ đốt trong và động cơ aero.Do nhiệt độ và ứng suất khác nhau được sử dụng bởi các máy móc và thiết bị khác nhau, cũng như các môi trường khác nhau, các loại thép được sử dụng cũng khác nhau.
Lớp thép không gỉ tương đương | |||||||||
| CÁC NHÓM | AISI | W-stff | DIN | BS | SS | AFNOR | UNE / IHA | JIS | UNI |
| Thép không gỉ Martensitic và Ferritic | 420 C | 1,4034 | X43Cr16 | ||||||
| 440 B / 1 | 1,4112 | X90 Cr Mo V18 | |||||||
| - | 1.2083 | X42 Cr 13 | - | 2314 | Z 40 C 14 | F.5263 | SUS 420 J1 | - | |
| 403 | 1.4000 | X6Cr13 | 403 S 17 | 2301 | Z 6 C 13 | F.3110 | SUS 403 | X6Cr13 | |
| (410S) | 1.4001 | X7 Cr 14 | (403 S17) | 2301 | Z 8 C 13 | F.3110 | SUS 410 S | X6Cr13 | |
| 405 | 1.4002 | X6 CrAl 13 | 405 S 17 | - | Z 8 CA 12 | F.3111 | SUS 405 | X6 CrAl 13 | |
| 416 | 1.4005 | X12 CrS 13 | 416 S 21 | 2380 | Z 11 CF 13 | F.3411 | SUS 416 | X12CrS13 | |
| 410 | 1.4006 | X 10 Cr 13 | 410 S21 | 2302 | Z 10 C 14 | F.3401 | SUS 410 | X12Cr13 | |
| 430 | 1.4016 | X6 Cr 17 | 430 S 17 | 2320 | Z 8 C 17 | F.3113 | SUS 430 | X8Cr17 | |
| 420 | 1.4021 | X20 Cr 13 | 420 S 37 | 2303 | Z 20 C 13 | F.3402 | SUS 420 J1 | X20Cr13 | |
| 420F | 1.4028 | X30 Cr 13 | 420 S 45 | (2304) | Z 30 C 13 | F.3403 | SUS 420 J2 | X30Cr13 | |
| (420) | 1.4031 | X39Cr13 | 420 S 45 | (2304) | Z 40 C 14 | F.3404 | (SUS 420 J1) | - | |
| 431 | 1.4057 | X20 CrNi 17 2 | 431 S 29 | 2321 | Z 15 CNi 16.02 | F.3427 | SUS 431 | X16CrNi16 | |
| 430F | 1.4104 | X12 CrMoS 17 | - | 2383 | Z 10 CF 17 | F.3117 | SUS 430 F | X10CrS17 | |
| 434 | 1.4113 | X6 CrMo 17 | 434 S 17 | 2325 | Z 8 CD 17.01 | - | SUS 434 | X8CrMo17 | |
| 430Ti | 1.4510 | X6 CrTi 17 | - | - | Z 4 CT 17 | - | SUS 430 LX | X6CrTi17 | |
| 409 | 1.4512 | X5 CrTi 12 | 409 S 17 | - | Z 6 CT 12 | - | SUH 409 | X6CrTi12 | |
| Thép không gỉ austenit | 304 | 1.4301 | X5 CrNi 18 9 | 304 S 15 | 2332 | Z 6 CN 18.09 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 |
| 305 | 1.4303 | X5 CrNi 18 12 | 305 S 19 | - | Z 8 CN 18.12 | - | SUS 305 | X8CrNi19 10 | |
| 303 | 1.4305 | X12 CrNiS 18 8 | 303 S 21 | 2346 | Z 10 CNF 18.09 | F.3508 | SUS 303 | X10CrNiS 18 09 | |
| 304L | 1.4306 | X2 CrNiS 18 9 | 304 S 12 | 2352 | Z 2 CN 18.10 | F.3503 | SUS 304L | X2CrNi18 11 | |
| 301 | 1,4310 | X12 CrNi 17 7 | - | 2331 | Z 12 CN 17.07 | F.3517 | SUS 301 | X12CrNi17 07 | |
| 304 | 1,4350 | X5 CrNi 18 9 | 304 S 31 | 2332 | Z 6 CN 18.09 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 | |
| 304 | 1,4350 | X5 CrNi 18 9 | 304 S 31 | 2333 | Z 6 CN 18.09 | F.3551 | SUS 304 | X5CrNi18 10 | |
| 304LN | 1,4311 | X2 CrNiN 18 10 | 304 S 62 | 2371 | Z 2 CN 18.10 | - | SUS 304 LN | - | |
| 316 | 1.4401 | X5 CrNiMo 18 10 | 316 S 16 | 2347 | Z 6 CND 17,11 | F.3543 | SUS 316 | X5CrNiMo17 12 | |
| 316L | 1.4404 | - | 316 S 13/12/14/22/24 | 2348 | Z 2 CND 17,13 | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | ||
| 316LN | 1.4429 | X2 CrNiMoN 18 13 | - | 2375 | Z 2 CND 17,13 | - | SUS 316 LN | - | |
| 316L | 1,4435 | X2 CrNiMo 18 12 | 316 S 13/12/14/22/24 | 2353 | Z 2 CND 17,13 | - | SUS316L | X2CrNiMo17 12 | |
| 316 | 1,4436 | - | 316 S 33 | 2343 | Z 6 CND18-12-03 | - | - | X8CrNiMo 17 13 | |
| 317L | 1.4438 | X2 CrNiMo 18 16 | 317 S 12 | 2367 | Z 2 CND 19,15 | - | SUS 317 L | X2CrNiMo18 16 | |
| 329 | 1.4460 | X3 CrNiMoN 27 5 2 | - | 2324 | Z5 CND 27,05.Az | F.3309 | SUS 329 J1 | - | |
| 321 | 1.4541 | X10 CrNiTi 18 9 | 321 S 12 | 2337 | Z 6 CND 18,10 | F.3553 | SUS 321 | X6CrNiTi18 11 | |
| 347 | 1.4550 | X10 CrNiNb 18 9 | 347 S 17 | 2338 | Z 6 CNNb 18.10 | F.3552 | SUS 347 | X6CrNiNb18 11 | |
| 316Ti | 1.4571 | X10 CrNiMoTi 18 10 | 320 S 17 | 2350 | Z 6 CNDT 17,12 | F.3535 | - | X6CrNiMoTi 17 12 | |
| 309 | 1.4828 | X15 CrNiSi 20 12 | 309 S 24 | - | Z 15 CNS 20.12 | - | SUH 309 | X16 CrNi 24 14 | |
| 330 | 1.4864 | X12 NiCrSi 36 16 | - | - | Z 12 NCS 35,16 | - | SUH 330 | - | |
| Thép không gỉ kép | S32750 | 1,4410 | X 2 CrNiMoN 25 7 4 | - | 2328 | Z3 CND 25,06 Az | - | - | - |
| S31500 | 1.4417 | X 2 CrNiMoSi 19 5 | - | 2376 | Z2 CND 18.05.03 | - | - | - | |
| S31803 | 1.4462 | X 2 CrNiMoN 22 5 3 | - | 2377 | Z 3 CND 22,05 (Az) | - | - | - | |
| S32760 | 1.4501 | X 3 CrNiMoN 25 7 | - | - | Z 3 CND 25,06 Az | - | - | - | |
| 630 | 1.4542 | X5CrNiCNb16-4 | - | - | - | - | - | - | |
| A564 / 630 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
Tiêu chuẩn thép đúc chịu nhiệt ở các nước khác nhau
1) Tiêu chuẩn Trung Quốc
GB / T 8492-2002 "Điều kiện kỹ thuật đối với thép đúc chịu nhiệt" quy định các cấp và đặc tính cơ học ở nhiệt độ phòng của các loại thép đúc chịu nhiệt khác nhau.
2) Tiêu chuẩn Châu Âu
Tiêu chuẩn thép đúc chịu nhiệt EN 10295-2002 bao gồm thép không gỉ chịu nhiệt austenit, thép không gỉ chịu nhiệt ferritic và thép không gỉ chịu nhiệt kép Austenitic-ferritic, cũng như các hợp kim dựa trên niken và hợp kim dựa trên coban.
3) Tiêu chuẩn Hoa Kỳ
Thành phần hóa học được quy định trong ANSI / ASTM 297-2008 "Thép đúc công nghiệp chung sắt-crom, gang-crôm-niken chịu nhiệt" là cơ sở để chấp nhận và thử nghiệm tính năng cơ học chỉ được thực hiện khi người mua yêu cầu tại thời gian đặt hàng.Các tiêu chuẩn khác của Mỹ liên quan đến thép đúc chịu nhiệt bao gồm ASTM A447 / A447M-2003 và ASTM A560 / 560M-2005.
4) Tiêu chuẩn Đức
Trong tiêu chuẩn DIN 17465 "Điều kiện kỹ thuật đối với thép đúc chịu nhiệt", thành phần hóa học, tính chất cơ học ở nhiệt độ phòng và đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao của các loại thép đúc chịu nhiệt khác nhau được quy định riêng biệt.
5) Tiêu chuẩn Nhật Bản
Các cấp trong JISG5122-2003 "Thép đúc chịu nhiệt" về cơ bản giống với Tiêu chuẩn Mỹ ASTM.
6) Tiêu chuẩn Nga
Có 19 loại thép đúc chịu nhiệt được quy định trong GOST 977-1988, bao gồm thép chịu nhiệt crom trung bình và crom cao.
Ảnh hưởng của thành phần hóa học đến tuổi thọ của thép chịu nhiệt
Có khá nhiều nguyên tố hóa học có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của thép chịu nhiệt.Những tác dụng này được thể hiện trong việc tăng cường sự ổn định của cấu trúc, ngăn ngừa quá trình oxy hóa, hình thành và ổn định austenit, chống ăn mòn.Ví dụ, các nguyên tố đất hiếm, là nguyên tố vi lượng trong thép chịu nhiệt, có thể cải thiện đáng kể khả năng chống oxy hóa của thép và thay đổi tính dẻo nhiệt.Các vật liệu cơ bản của thép và hợp kim chịu nhiệt thường chọn các kim loại và hợp kim có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao, năng lượng kích hoạt tự khuếch tán cao hoặc năng lượng lỗi xếp chồng thấp.Các loại thép chịu nhiệt và hợp kim nhiệt độ cao khác nhau có yêu cầu rất cao đối với quá trình nấu chảy, bởi vì sự có mặt của tạp chất hoặc một số khuyết tật luyện kim trong thép sẽ làm giảm giới hạn độ bền của vật liệu.
Ảnh hưởng của công nghệ tiên tiến như xử lý bằng dung dịch đối với tuổi thọ của thép chịu nhiệt
Đối với vật liệu kim loại, việc sử dụng các quy trình xử lý nhiệt khác nhau sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc và kích thước hạt, do đó làm thay đổi mức độ khó hoạt hóa nhiệt.Trong phân tích hư hỏng đúc, có nhiều yếu tố dẫn đến hỏng hóc, chủ yếu là hiện tượng mỏi nhiệt dẫn đến hình thành và phát triển vết nứt.Tương ứng, có một loạt các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và lan truyền của các vết nứt.Trong số đó, hàm lượng lưu huỳnh là cực kỳ quan trọng vì các vết nứt phần lớn phát triển dọc theo sunfua.Hàm lượng lưu huỳnh bị ảnh hưởng bởi chất lượng của nguyên liệu thô và quá trình nấu chảy của chúng.Đối với vật đúc làm việc trong môi trường bảo vệ của hydro, nếu trong hydro có chứa hydro sunfua thì vật đúc sẽ bị sunfua hóa.Thứ hai, việc xử lý dung dịch đầy đủ sẽ ảnh hưởng đến sức bền và độ dẻo dai của vật đúc.
