Thứ Bảy, 16 tháng 7, 2016

HÀN THÉP KHÔNG GỈ - Phần 8 : Lựa chọn các thép không gỉ

Chương 5 : Lựa chọn các thép không gỉ

5.1 Các đặc tính vật lý và cơ học của thép không gỉ

5.1.1 Các đặc tính vật lý

Các tính chất vật lý trung bình cho mỗi nhóm chính của thép không gỉ được liệt kê trong Bảng 1. Chúng bao gồm mô đun đàn hồi, mật độ, hệ số giãn nở nhiệt, độ dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, điện trở suất, độ từ thẩm và phạm vi nhiệt độ nóng chảy. Những giá trị này gần đủ cho hầu hết các mục đích kỹ thuật. Nếu dữ liệu chính xác hơn là cần thiết cho một loại thép không gỉ, nó có thể được tìm thấy trong sổ tay ASM Metals Handbook, Ninth Edition, Volume 3.

5.1.2 Các đặc tính cơ học

Các tính chất cơ học danh nghĩa của thép không gỉ austenit ferrit trong điều kiện tôi luyện (ram ) được liệt kê trong bảng 2 bảng 3 tương ứng. Các thép không gỉ austenit thường có độ bền kéo cao hơn độ giãn dài cao hơn so với các thép không rỉ ferrit nhưng giới hạn chảy thấp hơn. Giảm diện tích là như nhau cho cả hai nhóm. Các tính chất cơ học danh nghĩa của thép không gỉ martensit trong cả hai điều kiện được ram được tôi được liệt kê trong bảng 4. Điều kiện được tôi liên quan đến nung nóng để austenit hóa, làm nguội để hình thành martensit nung nóng lại đến nhiệt độ được chỉ định để tăng độ dẻo dai. Bảng 5 liệt kê các đặc tính cơ học của các thép không gỉ tôi cứng kết tủa như ram hòa tan sau khi xử lý hóa già ở nhiệt độ được chỉ định. Các đặc tính của ba thép không gỉ Duplex bao gồm.

Bảng 1 – Các tính chất vật lý của các nhóm các thép khôn gỉ

Đặc tính
Các loại
Austenit
Các loại
Ferrit
Các loại
Martensit
Các loại
Tôi cứng kết tủa
Modun đàn hồi; 106 psi
                           GPa
28.3
195
29.0
200
29.0
200
29.0
200
Mật độ;    lb./in.3
                 g/cm3
0.29
8.0
0.28
7.8
0.28
7.8
0.28
7.8
Hệ số dãn nở nhiệt: µin./in.°F
                                µm/m°C
9.2
16.6
5.8
10.4
5.7
10.3
6.0
10.8
Độ dẫn nhiệt.;  Btu/hrft. °F
                         w/mk
9.1
15.7
14.5
25.1
14.0
24.2
12.9
22.3
Nhiệt dung riêng; Btu/lb. °F
                             J/k °K
0.12
500
0.11
460
0.11
460
0.11
460
Điện trở suất, µWcm
74
61
61
80
Độ thấm từ (từ thẩm)
1.02
600-1,100
700-1000
95
Phạm vi nóng chảy °F
                               °C
2,500-2,650
1,375-1,450
2,600-2,790
1,425-1,530
2,600-2,790
1,425-1,530
2,560-2,625
1,400-1,440

Bảng 2 – Các tính chất của các thép không gỉ austenit.

Loại
Điều kiện
Độ bền kéo
Giới hạn chảy 0.2%
Giãn dài
R.A.
Độ cứng
Ksi
MPa
Ksi
MPa
%
%
Rockwell
201
Anneal
115
793
55
379
55

B90
201
Full Hard
185
1275
140
965
4

C41
202
Anneal
105
724
55
379
55

B90
301
Anneal
110
758
40
276
60

B85
301
Full Hard
185
1275
140
965
8

C41
302
Anneal
90
620
37
255
55
65
B82
302B
Anneal
95
655
40
276
50
65
B85
303
Anneal
90
620
35
241
50
55
B84
304
Anneal
85
586
35
241
55
65
B80
304L
Anneal
80
552
30
207
55
65
B76
304N
Anneal
85
586
35
241
30


304LN
Anneal
80
552
30
207



305
Anneal
85
586
37
255
55
70
B82
308
Anneal
85
586
35
241
55
65
B80
308L
Anneal
80
551
30
207
55
65
B76
309
Anneal
90
620
40
276
45
65
B85
310
Anneal
95
655
40
276
45
65
B87
312
Anneal
95
655


20


314
Anneal
100
689
50
345
45
60
B87
316
Anneal
85
586
35
241
55
70
B80
316L
Anneal
78
538
30
207
55
65
B76
316F
Anneal
85
586
35
241
55
70
B80
317
Anneal
90
620
40
276
50
55
B85
317L
Anneal
85
586
35
241
50
55
B80
321
Anneal
87
599
35
241
55
65
B80
347/348
Anneal
92
634
35
241
50
65
B84
329
Anneal
105
724
80
552
25
50
B98
330
Anneal
80
550
35
241
30

B80
330HC
Anneal
85
586
42
290
45
65

332
Anneal
80
552
35
241
45
70

384
Anneal
80
550





Code :    Anneal = Ram
              Full Hard = Cứng hoàn toàn
(Từ ASM Metals Handbook, 8th Edition, Volume 1; and 9th Edition, Volume 3 và ASTM standards)

Bảng 3 – Các đặc tính danh nghĩa của các thép không gỉ ferrit.

Loại
Điều kiện
Độ bền kéo
Giới hạn chảy 0.2%
Giãn dài
R.A.
Độ cứng
Ksi
MPa
Ksi
MPa
%
%
Rockwell
405
Anneal
70
480
40
275
30
60
B80
409
Anneal
65
450
35
240
25

B75M
429
Anneal
71
490
45
310
30
65
B88M
430
Anneal
75
515
45
310
30
60
B82
430F
Anneal
80
550
55
380
25
60
B86
430Ti
Anneal
75
515
45
310
30
65

434
Anneal
77
530
53
365
23

B83M
436
Anneal
77
530
53
365
23

B83M
442
Anneal
80
550
45
310
25
50
B85
444
Anneal
60
415
40
275
20

B95M
446
Anneal
80
550
50
345
23
50
B86
26-1EBrite
Anneal
65
450
40
275
22

B90M
26-1Ti
Anneal
68
470
45
310
20

B95M
29-4
Anneal
80
550
60
415
20

B98M
29-4-2
Anneal
80
550
60
415
20

B98M
18SR
Anneal
90
620
65
450
25

B90
Monit
Anneal
94
650
80
550
20

B100M
Sea-cure/SC-1
Anneal
80
550
55
380
20

B100M
Code :    Anneal = Ram
M = Maximum   
(Từ ASM Metals Handbook, 8th Edition, Volume 1; and 9th Edition, Volume 3)
Bảng 4 – Các đặc tính cơ học của các thép không gỉ martensit
Loại
Điều kiện
Độ bền kéo
Giới hạn chảy
0.2%
Giãn dài
R.A.
Độ cứng
Ksi
MPa
Ksi
MPa
%
%
Rockwell
403
Anneal
75
517
40
276
30
65
B82
403
*Temp. 800°F
195
1344
150
1034
17
55
C41
410
Anneal
75
517
40
276
30
65
B82
410
*Temp. 800°F
195
1344
150
1034
17
55
C41
410S
Anneal
60
414
30
207
22

B95M
410Cb
Anneal
70
483
40
276
13
45

410Cb
*Temp. (Int.)
125
862
100
689
13
45

414
Anneal
120
827
95
655
17
55
C22
414
*Temp. 800°F
200
1379
150
1034
16
58
C43
414L
Anneal
115
793
80
552
20
60

416 Plus X
Anneal
75
517
40
276
30
60

420
Anneal
95
655
50
345
25
55
B92
420
*Temp. 600°F
230
1586
195
1344
8
25
C50
422
Temp., Int.
140
965
110
758
13
30

431
Anneal
125
862
95
655
20
60
C24
431
*Temp. 800°F
205
1413
155
1069
15
60
C43
440A
Anneal
105
724
60
414
20
45
B95
440A
*Temp. 600°F
260
1793
240
1655
5
20
C51
440B
Anneal
107
738
62
427
18
35
B96
440B
*Temp. 600°F
280
1931
270
1862
3
15
C55
440C
Anneal
110
758
65
448
13
25
B97
440C
*Temp. 600°F
285
1965
275
1896
2
10
C57
Code :    Anneal = Ram
             Temp. = Nhiệt độ
M = Maximum                                                    (600°F = 315°C)
Int. = Tôi luyện trung gian kết thúc                  (800°F = 427°C)
* Được ram sau khi austenit hóa và làm nguội tới nhiệt độ phòng.
(Từ ASM Metals Handbook, 8th Edition, Volume 1; and 9th Edition, Volume 3)

Bảng 5 – Các đặc tính cơ học danh nghĩa của các thép không gỉ tôi cứng kết tủa và Duplex.

Loại
Điều kiện
Độ bền kéo
Giới hạn chảy 0.2%
Giãn dài
R.A.
Độ cứng
Ksi
MPa
Ksi
MPa
%
%
Rockwell
Các loại tôi cứng kết tủa
Ph13-8 Mo
H950
220
1517
205
1413
8
45
C45
15-5PH
H900
190
1310
170
1172
10
35
C44
15-5PH
H1150
135
931
105
724
16
50
C32
17-4PH
Sol. Ann.
150
1034
110
758
10
45
C33
17-4PH
H900
200
1379
178
1227
12
48
C44
17-7PH
Sol. Ann.
130
896
40
276
35

B85
17-7PH
RH950
235
1620
220
1517
6

C48
PH15-7 Mo
Sol. Ann.
130
896
55
379
35

B88
PH15-7 Mo
RH950
240
1655
225
1551
6
25
C48
17-10P
Sol. Ann.
89
613
37
255
70
76
B82
17-10P
H1300
143
986
98
676
20
32
C32
A286
H1350
130
896
85
586
15


AM350
Sol. Ann.
160
1103
55
379
40

B95
AM350
DA
195
1344
155
1069
10.5

C41
AM355
Sol. Ann.
175
1207
65
448
30

B95
AM355
DA
195
1344
155
1069
10

C41
Custom 450
Anneal
125
862
95
655
10
40
C30
Custom 450
H900
180
1241
170
1172
10
40
C40
Custom 455
H900
235
1620
220
1517
8
30
C47
Không gỉ W
Sol. Ann.
120
827
75
517
7

C30
Không gỉ W
H950
195
1344
180
1241
7
25
C46
 Các loại Duplex
2205

120
827
65
448
25


2304

110
758
60
414
25


255

110
758
80
552
15


2507

116
800
80
550
15


Code :    Anneal/Ann. = Ram
                Sol. = Hòa tan
Từ ASM Metals Handbook, 8th Edition, Volume 1; and 9th Edition, Volume 3

5.2. Lựa chọn thép không gỉ

Việc lựa chọn một loại thép không gỉ sẽ phụ thuộc vào những gì được yêu cầu của ứng dụng. Trong hầu hết các trường hợp, xem xét chính là chống ăn mòn, giảm sức đề kháng hoặc khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ tăng cao. Ngoài những yêu cầu này, thép không gỉ được lựa chọn phải có một số tính chất cơ học tối thiểu như độ bền, độ dẻo dai, độ dẻo và độ bền mỏi. Các loại và các cấp độ khác nhau của thép không gỉ có thể cung cấp năng chống ăn mòn và đặc tính cơ học cần thiết. Trong trường hợp này việc lựa chọn cuối cùng sẽ được thực hiện trên cơ sở chi phí thấp nhất hợp kim có sẵn mà sẽ thực hiện đầy đủ các yêu cầu dịch vụ. Nói chung, sự lựa chọn các loại thép không gỉ được thực hiện bởi các nhà thiết kế thiết bị hoặc bộ phận dựa trên cơ sở kiến ​​thức, kinh nghiệm của họdữ liệu về diễn biến ăn mòn của các hợp kim khác nhau trong môi trường hoạt động. Trách nhiệm của các kỹ sư hàn thường không bao gồm lựa chọn các hợp kim cơ bản, chỉ lựa chọn các vật liệu điền đầy, quá trình hàn và qui trình hàn

Nếu nó trở nên cần thiết cho các kỹ sư hàn để chọn một hợp kim bản, thông tin phải được thu thập trên cơ sở môi trường làm việc, tuổi thọ của bộ phận và mức độ ăn mòn đó là chấp nhận được. Để hỗ trợ trong việc lựa chọn này, bảng 6 liệt kê khả năng chống ăn mòn của một số loại thép không gỉ tiêu chuẩn với một số môi trường có tính ăn mòn. Điều này cho thấy rằng các loại austenit và các loại crom cao hơn thường có nhiều khả năng chống ăn mòn cao hơn so với các martensit các loại ferrit crom thấp hơn. Một lượng lớn các dữ liệu thử nghiệm đã được tạo ra trên các diễn biến ăn mòn của nhiều kim loại và hợp kim trong nhiều môi trường có tính ăn mòn. Thông tin này về các thép không gỉ có sẵn từ nhiều nguồn được liệt kê như tài liệu tham khảo.

Bảng 6 – Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ trong môi trường khác nhau.

Loại
Không khí
Nước ngọt
Nước muối
Chất
bẩn
Hóa
chất
Công nghiệp
Gần
biển
Thành
phố
Nông
thôn
Các loại Austenit               
201
5
2
1
1
1

3
7
202
5
2
1
1
1

3
7
205
5
2
1
1
1

3
7
301
5
2
1
1
1

3
7
302
5
2
1
1
1

3
7
302B
5
2
1
1
1

3
7
303
5
2
1
1
1

3
7
303Se
5
2
1
1
1

3
7
304
5
2
1
1
1
3
3
7
304H
5
2
1
1
1
3
3
7
304L
5
2
1
1
1
3
3
7
304N
5
2
1
1
1
3
3
7
305
5
2
1
1
1

3
7
308
5
2
1
1
1

3
7
309
5
2
1
1
1
3
3
7
309S
5
2
1
1
1
3
3
7
310
5
2
1
1
1
3
3
7
Các loại Austenit               
310S
5
2
1
1
1
3
3
7
314
5
2
1
1
1


7
316
3
1
1
1
1
3
1
7
316F
3
1
1
1
1
3
1
7
316H
3
1
1
1
1
3
1
7
316L
3
1
1
1
1
3
1
7
316N
3
1
1
1
1
3
1
7
317
3
1
1
1
1
3
1
7
317L
3
1
1
1
1
3
1
7
321
5
2
1
1
1
3
3
7
321H
5
2
1
1
1
3
3
7
329
3
2
1
1
1
1
3
7
330
3
1
1
1
1

3
7
347
5
2
1
1
1
3
3
7
347H
5
2
1
1
1
3
3
7
348
5
2
1
1
1
3
3
7
348H
5
2
1
1
1
3
3
7
384

2
1
1
1

3
7
 Các loại Ferrit

405
6
4
2
1
3
6
6
7
409
6
4
2
1
3
6
6
7
429
3
4
2
1
1
6
6
7
430
3
4
1
1
1
6
6
7
430F
3
4
1
1
1
6
6
7
430FSe
3
4
1
1
1
6
6
7
434
3
4
1
1
1


7
436
3
4
1
1
1


7
442
3
2
1
1
1


7
446
3
2
1
1
1
3

7
 Các loại Martensit
403
6
4
2
1
3
6
6
7
410
6
4
2
1
3
6
6
7
414
6
4
2
1
3
6
6
7
416
6
4
2
1
3
6
6
7
416Se
6
4
2
1
3
6
6
7
420
6
4
2
1
3
6
6
7
Code:
1 – Không gỉ, biến màu hoặc ăn mòn lỗ (rỗ),
2 – Gỉ hoặc biến màu nhẹ, không ăn mòn lỗ,
3 – Gỉ hoặc biến màu nhẹ, ăn mòn lỗ nhẹ,
4 – Gỉ bao phủ hoặc bị biến màu,
5 – Gỉ bao phủ và bị ăn mòn lỗ,
6 – Gỉ và ăn mòn lỗ nghiêm trọng,
7 – Ăn mòn và ăn mòn lỗ trong môi trường hóa học thay đổi rất lớn vơi môi trường, nồng độ, nhiệt độ và sự khuấy trộn môi trường. Tham khảo tài liệu và sổ tay cho dữ liệu trên ứng dụng cụ thể.

Các yếu tố khác phải được xem xét trong việc lựa chọn một thép không gỉ là khả năng chống rỗ (ăn mòn lỗ loét), ăn mòn khe hở sự tấn công giữa các hạt (ăn mòn biên giới hạt). Sự tấn công giữa các hạt là do carbid kết tủa trong các vùng bị ảnh hưởng nhiệt mối hàn các phương pháp ngăn chặn vấn đề này đã được thảo luận trước đó. Nếu ứng dụng liên quan đến làm việc ở nhiệt độ tăng cao, nếu nhiệt độ tăng cao các đặc tính học như độ bền trườn dão, ứng suất độ bền đứt gãy (dòn) và khả năng chống oxy hóa phải được xem xét.

Với các dữ liệu thử nghiệm ăn mòn và quá trình oxy hóa tìm được từ các cuốn sổ tay các tài liệu tham khảo khác, thép không gỉ hoặc hợp kim khác có thể được lựa chọn cho một ứng dụng cụ thể. Một khi thép không gỉ được chọn, trách nhiệm kỹ sư hàn thiết kế các liên kết, chọn kim loại điền đầy, quá trình hàn qui trình hàn.

Hình 1 : Biểu đồ De Long cho các thép không gỉ.

5.3 So sánh các thép tiêu chuẩn hóa

Số thép theo tiêu chuẩn EN
Tên thép theo tiêu chuẩn EN
SAE grade
UNS

1.4109
X65CrMo14
440A
S44002
1.4112
X90CrMoV18
440B
S44003
1.4125
X105CrMo17
440C
S44004


440F
S44020
1.4016
X6Cr17
430
S43000
1.4408
G-X 6 CrNiMo 18-10
316

1.4512
X6CrTi12
409
S40900


410
S41000
1.4310
X10CrNi18-8
301
S30100
1.4318
X2CrNiN18-7
301LN

1.4307
X2CrNi18-9
304L
S30403
1.4306
X2CrNi19-11
304L
S30403
1.4311
X2CrNiN18-10
304LN
S30453
1.4301
X5CrNi18-10
304
S30400
1.4948
X6CrNi18-11
304H
S30409
1.4303
X5CrNi18-12
305
S30500

X5CrNi30-9
312

1.4841
X22CrNi2520
310
S31000
1.4845
X 5 CrNi 2520
310S
S31008
1.4541
X6CrNiTi18-10
321
S32100
1.4878
X12CrNiTi18-9
321H
S32109
1.4404
X2CrNiMo17-12-2
316L
S31603
1.4401
X5CrNiMo17-12-2
316
S31600
1.4406
X2CrNiMoN17-12-2
316LN
S31653
1.4432
X2CrNiMo17-12-3
316L
S31603
1.4435
X2CrNiMo18-14-3
316L
S31603
1.4436
X3CrNiMo17-13-3
316
S31600
1.4571
X6CrNiMoTi17-12-2
316Ti
S31635
1.4429
X2CrNiMoN17-13-3
316LN
S31653
1.4438
X2CrNiMo18-15-4
317L
S31703
1.4362
X2CrNi23-4
2304
S32304
1.4462
X2CrNiMoN22-5-3
2205
S31803/
S32205
1.4501
X2CrNiMoCuWN25-7-4
J405
S32760
1.4539
X1NiCrMoCu25-20-5
904L
N08904
1.4529
X1NiCrMoCuN25-20-7

N08926
1.4547
X1CrNiMoCuN20-18-7
254SMO
S31254


Không có nhận xét nào:

/*********************************************** Bắt đầu bỏ từ đây ***********************************************/ /*********************************************** Kết thúc bỏ từ đây ***********************************************/