18-8 thép không gỉ: Thành phần, Hiệu suất & Công dụng

1. Tóm tắt điều hành

“Thép không gỉ 18-8” là tên gọi chung của một họ thép không gỉ austenit có đặc tính gần như 18% crom Và 8% niken (do đó “18-8”).

Thành viên nổi tiếng nhất là Kiểu 304 (Hoa Kỳ S30400 / TRONG 1.4301). 18-8 hợp kim là đặc trưng của công nghệ không gỉ vì chúng kết hợp khả năng chống ăn mòn rộng, khả năng định hình tuyệt vời, Độ cứng cao, và chế tạo đơn giản.

Họ không phải, Tuy nhiên, sự lựa chọn tốt nhất cho môi trường clorua khắc nghiệt hoặc các ứng dụng rão ở nhiệt độ cao - trong những trường hợp đó là hợp kim có thêm molypden, cấu trúc vi mô ổn định hoặc song công, hoặc hợp kim gốc niken được ưu tiên.

2. “18-8” nghĩa là gì - định nghĩa và phạm vi

“18-8” là một cách không chính thức, mô tả lịch sử chỉ định thép không gỉ với khoảng 18 trọng lượng% crom Và 8 trọng lượng % niken—thành phần không gỉ austenit cổ điển được giới thiệu vào đầu thế kỷ 20.

Nó thường đề cập đến 300-loạt austenit gia đình: chủ yếu Kiểu 304 và các biến thể của nó (304L, 304H), cộng với các lớp ổn định liên quan (ví dụ., 321, 347) có chung 18–20% Cr / 8–Bazơ Ni 10% nhưng thêm titan hoặc niobi để kiểm soát lượng mưa cacbua.

Điểm mấu chốt:

• “18-8” là một cách viết tắt thực tế - chỉ định lớp chính xác (ví dụ., 304, 304L, 321) trong mua sắm.
• Cấu trúc vi mô austenit được ổn định bởi Ni; Cr mang lại tính thụ động và khả năng chống oxy hóa.

3. Các lớp và tiêu chuẩn điển hình

Được sử dụng thương mại phổ biến 18-8 các biến thể bao gồm:

• Kiểu 304 (Hoa Kỳ S30400 / TRONG 1.4301) - tiêu chuẩn 18-8 không gỉ; Mục đích chung.
• Loại 304L (S30403 / 1.4306) - biến thể carbon thấp (≤0,03% c) để giảm độ nhạy trong quá trình hàn.
• Loại 304H (S30409 / 1.4307) - cacbon cao hơn (≈0,04–0,10%) để cải thiện sức mạnh ở nhiệt độ cao.
• Kiểu 321 (S32100 / 1.4541) — Được ổn định bằng Ti để có khả năng chống ăn mòn giữa các hạt tốt hơn sau khi tiếp xúc ở phạm vi 450–850 °C.
• Kiểu 347 (S34700 / 1.4550) - Nb-ổn định tương đương với 321.

Các tiêu chuẩn bao gồm các lớp này bao gồm ASTM A240 / A240M (đĩa, tờ giấy), ASTM A276 (thanh), ASME/ASME II, và tương đương EN/ISO. Luôn tham khảo tiêu chuẩn chính xác và số UNS/EN trong thông số kỹ thuật.

4. Thành phần hóa học của 18-8 thép không gỉ

5. Tính chất cơ học của 18-8 thép không gỉ

Bảng dưới đây đưa ra các đặc tính cơ học đại diện cho các loại điển hình 18-8 thép không gỉ austenit (ví dụ., Kiểu 304 gia đình) trong dung dịch ủ / điều kiện ủ.

6. Thuộc vật chất & Tính chất nhiệt

• Tỉ trọng: ≈ 7.9 g·cm⁻³.
• Mô đun đàn hồi (E): ≈ 193–200 GPa.
• Độ dẫn nhiệt: tương đối thấp đối với kim loại, ≈ 14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ Tại 100 °C (giảm theo nhiệt độ).
• Hệ số giãn nở nhiệt: ≈ 16–17×10⁻⁶ K⁻¹ (20Mạnh100 ° C.) - cao hơn thép carbon, quan trọng đối với thiết kế khớp nhiệt.
• phạm vi nóng chảy: SOLIDUS ~ 1375Mạnh1400 ° C., chất lỏng ~ 1400–1450°C (phụ thuộc vào thành phần).
• Hành vi từ tính: Thiết yếu không có từ tính trong điều kiện ủ; gia công nguội hoặc hình thành martensite tạo ra tính sắt từ nhẹ.

Giới hạn dịch vụ nhiệt độ: sử dụng liên tục lên đến ~400–800 °C có thể tùy thuộc vào hợp kim và môi trường; cẩn thận vùng nhạy cảm (~425–850 °C) và quá trình cacbon hóa/oxy hóa ở nhiệt độ cao.

Để duy trì cường độ T cao, hãy xem xét 304H, 309, 310 hoặc các hợp kim nhiệt độ cao khác.

7. Hành vi ăn mòn - điểm mạnh và hạn chế

Điểm mạnh

• Kháng ăn mòn chung tốt trong môi trường oxy hóa và nhiều hóa chất (axit/bazơ) ở nhiệt độ môi trường xung quanh.
  Màng Cr₂O₃ thụ động mang lại tiện ích rộng rãi trong thực phẩm, môi trường kiến ​​trúc và nhiều quy trình.
• Khả năng vệ sinh và làm sạch tốt, đó là lý do tại sao 18-8 được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, đồ uống và thiết bị y tế.

Hạn chế

• Ăn mòn rỗ và kẽ hở trong clorua: không có Mo, 18-8 dễ bị tấn công cục bộ trong môi trường chứa clorua (nước biển, nước muối) đặc biệt là ở nhiệt độ cao hoặc trong các kẽ hở.
  Nếu có mặt clorua, Kiểu 316 (với Mo) hoặc hợp kim song công thường được lựa chọn.
• nứt ăn mòn ứng suất (SCC): austenit 18-8 thép dễ bị SCC do clorua gây ra dưới ứng suất kéo và nhiệt độ cao; tránh sự kết hợp của ứng suất kéo + clorua + nhiệt độ.
• Ăn mòn giữa các hạt (mẫn cảm): xảy ra sau khi tiếp xúc với nhiệt độ 425–850 °C trừ khi nhiệt độ thấp C (304L) hoặc các lớp ổn định (321/347) được sử dụng.
• Ăn mòn điện: khi kết hợp với các hợp kim cao quý hơn, 18-8 có thể hoạt động như một cực dương trong một số chất điện phân - thiết kế để tránh tiếp xúc với kim loại khác nhau hoặc cung cấp vật liệu cách nhiệt.

Quy tắc lựa chọn thực tế: Đối với dịch vụ chung nơi xảy ra clorua hoặc điều kiện khử nặng, đánh giá 316 (Mo), siêu austenit, hai mặt hoặc hợp kim niken.

8. chế tạo: hình thành, gia công, hàn và nối

hình thành

• Khả năng định dạng tuyệt vời trong điều kiện ủ do độ dẻo cao. Sử dụng công cụ thích hợp để tính toán sự hồi phục (cao hơn thép nhẹ) và thái độ làm việc chăm chỉ mạnh mẽ.
• Vẽ sâu & quay phổ biến cho dụng cụ nấu ăn và tàu thành mỏng.

Gia công

• Nổi tiếng là “kẹo dẻo” so với thép carbon; thép không gỉ austenit cứng lại khi cắt, làm tăng độ mòn dụng cụ. Cách thực hành tốt nhất:

• • Sử dụng dụng cụ cứng nhắc, công cụ cacbua cào tích cực.
  • Sử dụng tốc độ cắt vừa phải, bước tiến cao để gia công thô, và chất làm mát dồi dào để tránh tích tụ cạnh và nhiệt.
  • Sử dụng các cạnh sắc và máy cắt phoi.

Hàn & tham gia

• Khả năng hàn tuyệt vời bằng phương pháp thông thường (GTAW, GMAW, SMAW, FCAW). Điểm mấu chốt:

• • Sử dụng ít carbon (304L) đối với các cụm hàn trong đó vấn đề nhạy cảm sau hàn là mối quan tâm.
  • Sử dụng kim loại phụ thích hợp (ví dụ., 308Chất độn không gỉ L/308 cho 304 kim loại cơ bản) để phù hợp với hóa học và tránh nứt nóng.
  • Kiểm soát nhiệt đầu vào & nhiệt độ giữa; nhiệt độ quá cao mở rộng vùng nhạy cảm.
  • Ủ dung dịch sau hàn (1050Mạnh1100 ° C.) tiếp theo là làm nguội nhanh có thể khôi phục khả năng chống ăn mòn khi thực tế; thường không khả thi đối với các kết cấu lắp ráp.
    Ngoài ra, sử dụng các loại có hàm lượng C thấp hoặc ổn định để tránh nhu cầu PWHT.
  • Cảnh giác với vết nứt đông đặc trong một số cấu hình mối hàn - tuân theo WPS đủ tiêu chuẩn và quy trình thẩm định trước.

Sự tham gia khác

• Khoe khoang, hàn, liên kết dính được sử dụng với chất trợ dung và chất chuẩn bị bề mặt thích hợp. Liên kết dính thường xuyên yêu cầu kích hoạt bề mặt (Ngọn lửa, huyết tương, khắc hóa học).

9. Xử lý nhiệt & xử lý nhiệt

• Không thể làm cứng bằng cách làm nguội & tính khí (austenit 18-8 không hình thành martensite thông qua xử lý nhiệt như thép carbon).
• Giải pháp ủ: điển hình ở 1010–1120 ° C tiếp theo là làm nguội nhanh (Nước) để hòa tan cacbua và khôi phục khả năng chống ăn mòn và độ dẻo. Được sử dụng sau khi hàn/làm việc nguội nặng khi khả thi.
• Ủ giảm căng thẳng: lợi ích hạn chế; nếu được thực hiện, tránh nhiệt độ trong phạm vi nhạy cảm trừ khi tiếp theo là ủ dung dịch.
• Lão hóa: tiếp xúc kéo dài với 475 °C (475 độ giòn °C) trong một số hợp kim sắt-niken-crom có ​​thể làm giòn vật liệu - không điển hình cho 304, nhưng hãy thận trọng khi tiếp xúc trong thời gian dài.

10. Bề mặt hoàn thiện, thụ động và làm sạch

• Hoàn thiện cơ khí: 2B, cử nhân, số 1, Số 4 (chải) vân vân. Chọn kết thúc cho ứng dụng: đánh bóng để vệ sinh, mờ cho kiến ​​trúc.
• dưa chua & sự thụ động: tẩy hóa chất loại bỏ màu nhiệt và sắt nhúng; sự thụ động (phương pháp điều trị bằng axit nitric hoặc citric) phục hồi và tăng cường màng thụ động—quan trọng sau khi hàn hoặc chế tạo.
  Sự thụ động của axit citric ngày càng được ưa chuộng vì lý do an toàn và môi trường.
• đánh bóng điện: giảm độ nhám bề mặt và cải thiện khả năng chống ăn mòn (hữu ích trong ngành dược phẩm/thực phẩm).
• Vệ sinh: tránh chất tẩy rửa có chứa clo; thích chất tẩy rửa có tính kiềm nhẹ hoặc chất tẩy rửa sau đó rửa sạch bằng nước uống được. Để sử dụng vệ sinh quan trọng, xác nhận chế độ làm sạch.

11. Ứng dụng điển hình của 18-8 thép không gỉ

• Dịch vụ thực phẩm và thiết bị chế biến: bồn rửa, băng tải, bể chứa - hợp vệ sinh, dễ dàng làm sạch.
• Bề mặt kiến ​​trúc và trang trí: bền bỉ, hoàn thiện chống ăn mòn.
• Hàng gia dụng: dao kéo, dụng cụ nấu ăn, tấm thiết bị.
• Thiết bị xử lý hóa học (dịch vụ nhẹ nhàng): đường ống, van cho môi trường không có clorua.
• Chốt, lò xo (khi gia công nguội), thiết bị: sử dụng công việc làm cứng cho chức năng cơ học.
• Thiết bị y tế và cấy ghép (chọn lớp, sản xuất có kiểm soát): vì tính tương thích sinh học và khả năng khử trùng (nhưng không phải tất cả 18-8 các biến thể là cấp y tế).

12. So sánh với các hợp kim liên quan

13. Phần kết luận

18-8 thép không gỉ đại diện cho một trong những hệ thống vật liệu cân bằng và được áp dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật hiện đại.

Bằng cách kết hợp khoảng 18% crom và 8% niken, nó đạt được cấu trúc vi mô austenit ổn định mang lại sự kết hợp đặc biệt giữa khả năng chống ăn mòn, độ tin cậy cơ khí, khả năng định hình, và khả năng hàn.

Những đặc điểm này giải thích sự thống trị lâu dài của nó trong lĩnh vực chế biến thực phẩm., thiết bị hóa học, công trình kiến ​​trúc, bình chịu áp lực, và các ứng dụng công nghiệp nói chung.

 

Câu hỏi thường gặp

“18-8” có nghĩa là gì trong thép không gỉ?

“18-8” dùng để chỉ thành phần hóa học danh nghĩa xấp xỉ 18% crom và 8% niken.

Chế phẩm này ổn định cấu trúc austenit, cung cấp khả năng chống ăn mòn, độ dẻo, và hành vi không từ tính trong điều kiện ủ.

Là 18-8 thép không gỉ giống như loại 304?

Kiểu 304 là lớp tiêu chuẩn hóa phổ biến nhất trong 18-8 gia đình.

Trong khi “18-8” là thuật ngữ chung của ngành, Kiểu 304 (và các biến thể của nó như 304L và 304H) đại diện cho một đặc điểm kỹ thuật được xác định chính xác theo tiêu chuẩn quốc tế.

Là 18-8 thép không gỉ từ tính?

Trong điều kiện ủ dung dịch, 18-8 thép không gỉ về cơ bản là không có từ tính. Tuy nhiên, gia công nguội có thể tạo ra sự biến đổi martensitic một phần, dẫn đến phản ứng từ tính nhẹ.

Ưu điểm chính của 18-8 thép không gỉ trên thép không gỉ song?

18-8 thép không gỉ mang lại khả năng định hình vượt trội, hàn dễ dàng hơn, độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn, và giảm chi phí vật liệu và chế tạo.

Thép không gỉ song cung cấp độ bền cao hơn và khả năng chống clorua được cải thiện nhưng đòi hỏi khắt khe hơn khi xử lý.