Thép không gỉ Ferritic dùng để chỉ thép không gỉ có ferit khối tập trung vào cơ thể làm cấu trúc ma trận ở nhiệt độ cao và nhiệt độ bình thường. Thép không gỉ Ferritic có sắt và crom là nguyên tố chính, thường không chứa niken và một số chứa một lượng nhỏ molypden, titan hoặc niobi và các nguyên tố khác. Nó có khả năng chống oxy hóa tốt, chống ăn mòn và chống nứt ăn mòn clorua. Ngoài ra, thép không gỉ ferritic còn có đặc tính dẫn nhiệt lớn, hệ số giãn nở nhỏ, khả năng chống oxy hóa tốt và khả năng chống ăn mòn ứng suất tuyệt vời. Nó chủ yếu được sử dụng để sản xuất các bộ phận có khả năng chống ăn mòn khí quyển, hơi nước, nước và axit oxy hóa. Các loại thép không gỉ ferit tiêu biểu là: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) theo tiêu chuẩn ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, theo tiêu chuẩn EN...vv.
Thép không gỉ Ferritic có thể được chia thành crom thấp, crom trung bình và crom cao theo hàm lượng crom. Theo độ tinh khiết của thép, đặc biệt là hàm lượng tạp chất carbon và nitơ, nó có thể được chia thành thép không gỉ ferritic thông thường và thép không gỉ ferritic siêu tinh khiết. Thép không gỉ ferritic thông thường có nhược điểm là độ giòn ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ phòng, độ nhạy khía, xu hướng ăn mòn giữa các hạt cao và khả năng hàn kém. Mặc dù loại thép này đã được phát triển trước đó nhưng ứng dụng công nghiệp của nó vẫn còn hạn chế rất nhiều. Những thiếu sót này của thép không gỉ ferritic thông thường có liên quan đến độ tinh khiết của thép, đặc biệt là hàm lượng cao các nguyên tố xen kẽ như carbon và nitơ trong thép. Chỉ cần hàm lượng cacbon và nitơ trong thép đủ thấp thì về cơ bản có thể khắc phục được những khuyết điểm trên.
So vớithép không gỉ austenit, thép không gỉ ferritic có khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt và khả năng xử lý tốt hơn. Vì pha ferit khó hòa tan cacbon nên ferit có đặc tính mềm và dễ biến dạng. Giống như thép không gỉ martensitic, vì cấu trúc mạng là cấu trúc hình khối lấy vật thể làm trung tâm nên nó có tính thuận từ, do đó thép không gỉ ferit có từ tính. Thép không gỉ Austenitic không có từ tính vì có cấu trúc hình khối đặt chính giữa mặt.
Giá thép không gỉ ferritic không chỉ tương đối thấp và ổn định mà còn có nhiều tính năng và ưu điểm độc đáo. Người ta đã chứng minh rằng thép không gỉ ferritic là một vật liệu thay thế rất tuyệt vời.
Thép không gỉ ferritic thông thường
Các loại thép này bao gồm hàm lượng crom thấp, trung bình và cao. Thép không gỉ ferritic hàm lượng crom thấp chứa khoảng 11% đến 14% crom, chẳng hạn như 00Cr12 và 0Cr13Al ở Trung Quốc. AISI 400, 405, 406MF-2 của Mỹ. Loại thép này có độ dẻo dai, dẻo dai, biến dạng nguội và có khả năng hàn tốt. Vì thép có chứa một lượng crom và nhôm nhất định nên có khả năng chống oxy hóa, chống gỉ tốt. 405 có thể được sử dụng làm tháp lọc dầu, lót bể, lưỡi tuabin hơi, thiết bị chống ăn mòn lưu huỳnh ở nhiệt độ cao, v.v. 400 cho các thiết bị gia dụng và văn phòng, v.v. 409 được sử dụng cho các thiết bị hệ thống giảm âm ô tô và ống nước lạnh và ấm, v.v ... Thép không gỉ ferritic crom trung bình, hàm lượng crom từ 14% đến 19%, chẳng hạn như 1Cr17 và 1Cr17Mo ở Trung Quốc. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 tại Hoa Kỳ. Loại thép này có khả năng chống gỉ và ăn mòn tốt hơn. Hệ số làm cứng của nó nhỏ (n≈2) và có hiệu suất vẽ sâu tốt, nhưng độ dẻo kém. Thép không gỉ ferritic AISI 430 được sử dụng để trang trí kiến trúc, trang trí ô tô, thiết bị nhà bếp, đầu đốt gas và các bộ phận của thiết bị công nghiệp axit nitric, v.v. AISI 434 được sử dụng để trang trí ngoại thất ô tô và các tòa nhà. 439 được sử dụng làm ống cho máy nước nóng khí, đường ống dẫn than và khí đốt, v.v. Thép không gỉ ferritic crom cao chứa 19% đến 30% crom, chẳng hạn như Cr18Si2 và Cr25 ở Trung Quốc, AISI 442, AISI 443 và AISI 446 ở Hoa Kỳ Hoa Kỳ. Những loại thép như vậy có khả năng chống oxy hóa tốt. AISI 442 được sử dụng liên tục trong khí quyển, nhiệt độ giới hạn trên là 1035°C và nhiệt độ tối đa để sử dụng liên tục là 980°C. Thép không gỉ ferritic AISI 446 có khả năng chống oxy hóa tốt hơn.
Thép không gỉ ferritic có độ tinh khiết caol
Loại thép này chứa hàm lượng carbon, nitơ cực thấp; hàm lượng crom cao, molypden, titan, niobi và các nguyên tố khác. Chẳng hạn như 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2 của Trung Quốc. Loại thép này có đặc tính cơ học tốt (đặc biệt là độ dẻo dai), khả năng hàn, chống ăn mòn giữa các hạt, chống ăn mòn rỗ, chống ăn mòn kẽ hở và khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất tuyệt vời. Ví dụ, thép không gỉ ferritic 18-2 có khả năng chống ăn mòn tốt trong axit nitric, axit axetic, NaOH, khả năng chống ăn mòn rỗ trong 3% NaCl và FeCl3 tương đương hoặc vượt quá thép không gỉ austenit 18-8, thép 26CrMo trong nhiều môi trường. , đặc biệt là trong axit hữu cơ, axit oxy hóa và kiềm mạnh. Nó có khả năng chống ăn mòn rỗ tốt trong môi trường clorua mạnh. Không xảy ra hiện tượng nứt do ăn mòn ứng suất trong clorua, hydro sunfua, axit sunfuric quá mức và kiềm mạnh. 30Cr-2Mo có khả năng chống ăn mòn rỗ và ăn mòn kẽ hở cao hơn trong khi vẫn duy trì khả năng chống ăn mòn ứng suất.
Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ ferritic
(1) Ăn mòn đồng đều.
Crom là nguyên tố dễ thụ động nhất. Trong môi trường khí quyển, hợp kim sắt-crom có hàm lượng crôm lớn hơn 12% có thể tự thụ động. Trong môi trường oxy hóa, hàm lượng crom có thể bị thụ động nếu lớn hơn 17%. Trong một số môi trường ăn mòn, có thể thêm crom và molypden, niken, đồng và các nguyên tố khác cao để có được khả năng chống ăn mòn tốt.
(2) Ăn mòn giữa các hạt.
Thép không gỉ Ferritic, giống như thép không gỉ austenit, bị ăn mòn giữa các hạt, nhưng việc xử lý độ nhạy và xử lý nhiệt để tránh sự ăn mòn này thì ngược lại. Thép không gỉ Ferritic dễ bị ăn mòn giữa các hạt do làm lạnh nhanh trên 925°C và trạng thái (trạng thái nhạy cảm) dễ bị ăn mòn giữa các hạt có thể được loại bỏ sau một thời gian ủ ngắn ở 650-815°C. Sự ăn mòn giữa các hạt của thép ferit cũng là kết quả của sự suy giảm crom do kết tủa cacbua. Do đó, việc giảm hàm lượng carbon và nitơ trong thép và bổ sung các nguyên tố như titan và niobi có thể làm giảm khả năng bị ăn mòn giữa các hạt.
(3) Ăn mòn rỗ và kẽ hở.
Crom và molypden là những nguyên tố hiệu quả nhất để cải thiện khả năng chống ăn mòn rỗ và kẽ hở của thép không gỉ. Khi hàm lượng crom tăng lên, hàm lượng crom trong màng oxit cũng tăng lên và độ ổn định hóa học của màng tăng lên. Molypden được hấp phụ trên bề mặt kim loại hoạt động dưới dạng MoO4, có tác dụng ức chế sự hòa tan của kim loại, thúc đẩy quá trình tái thụ động và ngăn ngừa sự hư hỏng của màng. Do đó, thép không gỉ ferritic crôm và molypden cao có khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở tuyệt vời.
(4) Khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất.
Do đặc điểm của cơ cấu tổ chức, thép không gỉ ferit có khả năng chống ăn mòn trong môi trường mà thép không gỉ austenit tạo ra vết nứt do ăn mòn ứng suất.
Tính chất cơ học của thép không gỉ ferritic
Thép không gỉ Ferritic không thể được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt vì không có sự thay đổi pha. Thông thường, nó được sử dụng sau khi ủ ở 700-800°C. Do kích thước nguyên tử của sắt và crom tương tự nhau nên hiệu quả tăng cường dung dịch rắn nhỏ, cường độ chảy và độ bền kéo của thép không gỉ ferit cao hơn một chút so với thép cacbon thấp và độ dẻo thấp hơn thép cacbon thấp. .
1) Độ giòn ở nhiệt độ phòng của thép không gỉ ferritic thông thường.
Thép không gỉ ferritic thông thường rất nhạy cảm với các vết khía, và nhiệt độ chuyển tiếp giòn cao hơn nhiệt độ phòng ngoại trừ thép không gỉ ferritic có hàm lượng crom thấp. Hàm lượng crom càng cao thì độ giòn lạnh càng lớn. Độ giòn lạnh này có liên quan đến các nguyên tố xen kẽ như carbon và nitơ trong thép, và thép ferritic siêu tinh khiết có hàm lượng carbon rất thấp trong các nguyên tố xen kẽ như carbon và nitơ, do đó nó có thể có được độ dẻo dai tốt và quá trình chuyển đổi giòn. nhiệt độ có thể được hạ xuống dưới nhiệt độ phòng.
2) Độ giòn ở nhiệt độ cao của thép không gỉ ferritic thông thường.
Thép không gỉ ferritic thông thường được nung nóng đến trên 927°C và sau đó làm nguội nhanh đến nhiệt độ phòng, độ dẻo và độ bền giảm đáng kể. Sự giòn ở nhiệt độ cao này có liên quan đến sự kết tủa nhanh chóng của các hợp chất carbon (nitrit) trên ranh giới hạt hoặc sự biến dạng ở nhiệt độ 427-927 °C. Việc giảm hàm lượng carbon và nitơ trong thép (sử dụng công nghệ siêu tinh khiết) có thể cải thiện đáng kể độ giòn này. Ngoài ra, khi thép ferit được nung nóng trên 927°C, công suất hạt sẽ bị thô và hạt thô sẽ làm giảm độ dẻo và độ bền của thép.
3) Sự hình thành pha σ.
Theo sơ đồ pha sắt-crom, khi giữ ở nhiệt độ 500-800°C, hợp kim chứa 40%-50% crom sẽ tạo thành một pha σ, còn hợp kim chứa ít hơn 20% hoặc trên 70% crom sẽ tạo thành cấu trúc hai pha α+σ. Sự hình thành pha σ sẽ làm giảm đáng kể độ dẻo, dai của thép. Do đó, không nên sử dụng thép không gỉ ferritic trong thời gian dài ở nhiệt độ 500-800 ° C.
4) Độ giòn ở 475°C.
Thép ferritic có hàm lượng crôm cao (>15%) sẽ bị giòn mạnh khi được giữ ở nhiệt độ 400-500 °C. Kiểu giòn này mất thời gian ngắn hơn so với sự kết tủa của pha σ. Ví dụ, khi thép không gỉ ferritic 0,080C-0,4Si-16,9Cr được giữ ở 450°C trong 4 giờ, độ bền va đập ở nhiệt độ phòng gần như giảm xuống bằng không. Mức độ giòn tăng khi hàm lượng crom tăng, nhưng độ dẻo dai có thể được phục hồi sau khi xử lý trên 600 ° C. Độ giòn ở 475°C là kết quả của sự kết tủa pha alpha giàu crom. Thép như vậy nên tránh làm nóng ở nhiệt độ gần 475°C.
Thời gian đăng: May-02-2023