Các loại thép không gỉ: Hướng dẫn toàn diện

Giới thiệu

Thép không gỉ là một vật liệu được sử dụng rộng rãi được biết đến với các đặc tính đặc biệt như độ bền, sức mạnh, và khả năng chống ăn mòn.

Nó được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ xây dựng và ô tô đến thiết bị y tế và thiết bị nhà bếp.

Việc lựa chọn loại thép không gỉ thích hợp đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ tối ưu trong các ứng dụng khác nhau. Hướng dẫn này cung cấp cái nhìn tổng quan sâu sắc về các loại thép không gỉ khác nhau, đặc điểm của họ, và ứng dụng phù hợp.

1. Thép không gỉ là gì?

Thép không gỉ là hợp kim được làm chủ yếu từ sắt và ít nhất là 10.5% crom, mang lại cho nó khả năng chống ăn mòn đặc biệt. Việc bổ sung crom cho phép hình thành một lớp mỏng, lớp oxit bảo vệ trên bề mặt thép, ngăn chặn rỉ sét và quá trình oxy hóa.

Các nguyên tố khác như niken, molypden, và mangan cũng có thể được thêm vào để tăng cường các đặc tính cụ thể như độ bền, độ dẻo, và khả năng chịu nhiệt và hóa chất.

Đặc tính chung của thép không gỉ:

• ‌Chống ăn mòn‌: Nguyên tố crom trong thép không gỉ phản ứng với oxy tạo thành lớp natri cromat dày đặc, giúp giảm khả năng ăn mòn một cách hiệu quả và làm cho thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn tốt‌.
• ‌Khả năng chịu nhiệt‌: Thép không gỉ có thể duy trì các tính chất cơ lý tuyệt vời ở nhiệt độ cao, có khả năng chịu nhiệt tốt, và có thể duy trì các tính chất vật lý và hóa học tốt trong các môi trường nhiệt độ khác nhau‌.
• ‌Sức mạnh cao‌: Thép không gỉ có độ bền cao và có thể chịu được áp lực và sức căng lớn hơn‌.
• ‌An toàn và vệ sinh‌: Thép không gỉ không chứa chất phóng xạ và sẽ không gây hại cho cơ thể con người. Nó phù hợp cho các thiết bị sản xuất thực phẩm hoặc dây chuyền sản xuất và các thiết bị khác.
• ‌Bề mặt đẹp‌: Bề mặt inox sáng bóng, dễ dàng để làm sạch, và có chi phí bảo trì thấp‌1.
• ‌Khả năng gia công tốt‌: Thép không gỉ có thể được hình thành và gia công theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như hàn, chế biến lạnh, xử lý chính xác, vân vân.
• ‌Khả năng tái chế: Vật liệu thép không gỉ có thể tái chế và ít ảnh hưởng đến môi trường.
• ‌Độ đàn hồi và dẻo tốt: Chất liệu thép không gỉ có độ đàn hồi, dẻo tốt và không dễ bị gãy‌.

Những đặc điểm này làm cho thép không gỉ được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như máy móc, hàng không, công nghiệp quân sự, công nghiệp hóa chất, vân vân.

2. Các loại thép không gỉ

Thép không gỉ được chia thành 5 họ chính, mỗi loại có cấu trúc vi mô và thành phần hóa học độc đáo mang lại những đặc tính riêng biệt. Hiểu các phân loại này là rất quan trọng để lựa chọn vật liệu phù hợp cho các ứng dụng khác nhau, từ thiết bị nhà bếp đến linh kiện hàng không vũ trụ. Dưới đây là một cái nhìn sâu sắc về từng loại:

1. Thép không gỉ Austenitic

Kết cấu:
Thép không gỉ Austenitic có hình khối đặt ở giữa mặt (FCC) cấu trúc tinh thể, ổn định ở nhiệt độ phòng. Cấu trúc này làm cho nó không có từ tính và có độ dẻo cao.

Thành phần:
Những loại thép này thường chứa 16-26% crom và 6-22% niken, với một số loại còn chứa molypden hoặc nitơ để tăng cường khả năng chống ăn mòn. Hàm lượng carbon thấp (thường ít hơn 0.1%) ngăn chặn lượng mưa cacbua, có thể gây ăn mòn giữa các hạt.

Của cải:
Thép không gỉ Austenitic được biết đến với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, đặc biệt là trong môi trường axit và giàu clorua. Chúng cung cấp khả năng định hình và khả năng hàn tốt, làm cho chúng phù hợp với hình dạng phức tạp và cấu trúc lớn. Tuy nhiên, chúng không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt; thay vì, chúng thường được gia công nguội để tăng độ bền.

Các lớp phổ biến:

• 304: Còn được gọi là 18/8 thép không gỉ, đây là loại được sử dụng rộng rãi nhất do tính linh hoạt và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.
• 316: Chứa molypden, mang lại khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở vượt trội trong môi trường biển và hóa chất.
• 310: Thép chịu nhiệt độ cao dùng trong các bộ phận lò nung và bộ trao đổi nhiệt.

Ứng dụng:
Thép không gỉ Austenitic được tìm thấy trong nhiều loại sản phẩm, bao gồm bồn rửa nhà bếp, thiết bị chế biến thực phẩm, bể chứa hóa chất, và mặt tiền kiến ​​trúc.

2. Thép không gỉ Ferritic

Kết cấu:
Thép không gỉ Ferritic có hình lập phương tập trung vào cơ thể (BCC) kết cấu, tương tự như thép carbon, làm cho nó có từ tính và kém dẻo hơn các loại austenit.

Thành phần:
Thường chứa 10.5-30% crom và carbon rất thấp (ít hơn 0.1%), những loại thép này có ít hoặc không có niken, làm cho chúng tiết kiệm chi phí hơn so với các giống austenit.

Của cải:
Thép không gỉ Ferritic có khả năng chống ăn mòn tốt và có khả năng chống nứt ăn mòn do ứng suất. Chúng có độ dẫn nhiệt tốt hơn các loại austenit nhưng ít thích hợp hơn cho việc hàn và tạo hình..

Các lớp phổ biến:

• 430: Thường được sử dụng trong các tấm trang trí ô tô và bảng thiết bị do khả năng chống ăn mòn và khả năng định hình tốt.
• 409: Chứa hàm lượng crom thấp hơn, cung cấp khả năng chống ăn mòn vừa phải, thường được sử dụng trong hệ thống ống xả ô tô.

Ứng dụng:
Thép không gỉ Ferritic thường được sử dụng trong các ứng dụng ô tô, thiết bị công nghiệp, và trang trí trang trí.

3. Thép không gỉ Martensitic

Kết cấu:
Thép không gỉ Martensitic có hình tứ giác tập trung vào cơ thể (BCT) kết cấu. Nó có từ tính và có thể được xử lý nhiệt để đạt được độ bền và độ cứng cao.

Thành phần:
Các loại thép này chứa 12-18% crom, 0.1-1.2% cacbon, và rất ít hoặc không có niken. Hàm lượng carbon cao cho phép chúng được làm cứng và tôi luyện.

Của cải:
Thép không gỉ Martensitic được đặc trưng bởi độ bền cao, độ cứng, và khả năng chống ăn mòn vừa phải. Chúng có thể được xử lý nhiệt để đạt được nhiều tính chất cơ học nhưng giòn hơn và ít chống ăn mòn hơn các họ thép không gỉ khác.

Các lớp phổ biến:

• 410: Loại đa năng có khả năng chống ăn mòn tốt và độ bền cơ học cao.
• 420: Thường được sử dụng làm dao kéo do khả năng đánh bóng đạt độ sáng bóng cao và giữ được các cạnh sắc nét.
• 440C: Hàm lượng carbon cao giúp nó phù hợp cho các ứng dụng có độ mài mòn cao.

Ứng dụng:
Thép không gỉ Martensitic được sử dụng làm lưỡi dao, dụng cụ phẫu thuật, trục, và van.

4. Thép không gỉ song công

Kết cấu:
Thép không gỉ song có cấu trúc vi mô hỗn hợp của austenite và ferrite, thông thường trong một 50:50 tỷ lệ. Cấu trúc hai pha này mang lại cho nó những đặc tính độc đáo.

Thành phần:
Thép song công thường chứa 18-28% crom, 4.5-8% niken, và lên đến 5% molypden, với hàm lượng carbon thấp. Thành phần cân bằng làm giảm khả năng bị nứt ăn mòn do ứng suất và tăng độ bền cơ học.

Của cải:
Những loại thép này kết hợp các thuộc tính tốt nhất của các loại austenit và ferritic, cung cấp sức mạnh cao, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, và khả năng hàn tốt. Chúng hoạt động tốt trong môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như những người tiếp xúc với clorua và axit sulfuric.

Các lớp phổ biến:

• 2205: Loại song công được sử dụng rộng rãi nhất, được biết đến với độ bền cao và khả năng chống nứt ăn mòn do ứng suất.
• 2507: Lớp siêu song công cung cấp độ bền và khả năng chống ăn mòn cao hơn.

Ứng dụng:
Thép không gỉ song công được sử dụng trong xử lý hóa chất, ngành công nghiệp dầu khí, ứng dụng hàng hải, và trao đổi nhiệt.

5. Lượng mưa làm cứng (PH) thép không gỉ

Kết cấu:
Thép không gỉ PH có cấu trúc vi mô độc đáo cho phép chúng được xử lý nhiệt để đạt được độ bền và độ dẻo dai cao. Chúng bắt đầu ở dạng austenit hoặc martensitic và trải qua quá trình đông cứng kết tủa để tạo thành các hạt mịn giúp tăng cường độ bền..

Thành phần:
Những loại thép này được hợp kim với các nguyên tố như nhôm, đồng, và titan, tạo thành các hợp chất liên kim loại kết tủa trong quá trình xử lý nhiệt.

Của cải:
Thép không gỉ PH mang lại sự kết hợp giữa độ bền cao, chống ăn mòn tốt, và tính chất cơ học tuyệt vời. Chúng có thể được xử lý nhiệt ở nhiều mức độ bền khác nhau, làm cho chúng trở nên linh hoạt cho nhiều ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

Các lớp phổ biến:

• 17-4 PH: Loại PH được sử dụng rộng rãi nhất, kết hợp cường độ cao và khả năng chống ăn mòn vừa phải.
• 15-5 PH: Cung cấp độ dẻo dai được cải thiện hơn 17-4 PH và thường được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ.

Ứng dụng:
Thép không gỉ PH được sử dụng trong các linh kiện hàng không vũ trụ, van hiệu suất cao, bánh răng, và các bộ phận kỹ thuật chính xác khác.