BÀI TIỂU LUẬN THÉP KHÔNG GỈ

BÀI THAM KHẢO DÀNH CHO SINH VIÊN CƠ KHÍ

Đề tài: Thép Không Gỉ

Sơ lược về nội dung:

1/ Sơ lược về thép không gỉ

1.1/ Khái niệm

1.2/ Nguyên nhân thép bị gỉ

1.3/ Đánh giá tính không gỉ của thép

1.4/ Công dụng của các nguyên tố trong thép không gỉ

1.5/ Kí hiệu

2/ Phân loại

2.1/ Thép không gỉ 1 pha

2.2/ Thép không gỉ 2 pha

1/ Sơ lược về thép không gỉ

Do ăn mòn hóa học: thép tác dụng với oxy ngoài môi trường sinh ra phản ứng oxy hóa trên bề mặt tạo lớp oxit kim loại, oxy tiếp tục khuếch tán vào trong dẫn đến ăn mòn thép Vì vậy người ta cho

Crom > 12% và một số nguyên tố khác, crom tác dung oxy sẽ tạo thành Cr2O3 bám chặt trên bề mặt ngăn không cho oxy khuyết tán vào trong

1.3/ Đánh giá tính không gỉ của thép

 Trong môi trường ăn mòn mạnh (dd muối, axit )

-Nếu tốc độ ăn mòn bé hơn 0,1mm/năm → thép chịu axit, muối

-Nếu tốc độ ăn mòn 1mm/năm → thép bị gỉ

1.4/ Công dụng của một số nguyên tố:

 Crom: Nhờ có crom nên thép không gỉ chịu

được tác dụng mòn hoá và gỉ oxy hoá thông

thường xảy ra với thép cacbon không được bảo

vệ Một khi hàm lượng crom ở mức tối thiểu thì có một lớp mặt không tan bám chặt hình

thành ngay ngăn chặn sự khuyếch tán oxy hoá trên mặt và ngăn oxid hoá sắt Mức Crom càng cao thì mức chống gỉ càng cao.

 Niken: Sự có mặt của Niken hình thành cấu trúc ostenit làm cho mác thép này có độ bền, tính dẻo

và dai, ngay cả ở nhiệt độ hỗn hợp làm nguội

Niken cũng là chất không từ tính Trong khi vai trò của Niken không có ảnh hưởng trực tiếp lên

sự phát triển của lớp oxit crom trên mặt, niken cải thiện đáng kể việc chịu được acid tấn công, đặc biệt là với acid sulfuric.

 Molybden (Mo) : Chất phụ gia Molybden thêm vào thép ferit sẽ tăng tính chống mòn lỗ chỗ

cục bộ và chống mòn kẻ nứt tốt hơn( trong kết cấu hàn) Molybden giúp chống tác động clorua đối với thép ostenit Lượng Molybden càng cao thì mức chịu clorua càng cao

 Mangan (Mn): Thông thường Mangan thêm

vào thép không gỉ giúp khử oxy hoá, trong khi nấu chảy để ngăn việc hình thành chất bẩn

sunfua sắt có thể tạo ra vỡ nứt và cũng là chất làm ổn định mác thép ostenit

Lưu huỳnh: thường được giữ ở mức thấp do có thể tạo ra sunfua bẩn Lưu huỳnh dùng để cải thiện

khả năng gia công (trong đó chất bẩn giữ nhiệm vụ

"bẻ phoi") Tuy nhiên, lượng lưu huỳnh dư làm

giảm khả năng chống mòn lỗ chỗ

1.5/ Kí hiệu của thép không gỉ:

Theo TCVN: (xCryAzBw )

• Trong đó:

A, B: là các nguyên tố khácx: là % C theo tỉ lệ 1/10.000

y: là % của Cr

z: là % của nguyên tố A

w: là % của nguyên tố B

Theo tiêu chuẩn JIS( Nhật): tương tự như ASTM

nhưng thêm kí hiệu SUS trước 2xx, 3xx, 4xx

Một số loại thép không gỉ theo tiêu chuẩn Mỹ

13,0 17,0 25,0

17,0 19,0 17,0

- - -

- -

-7,0 9,0 12,0

- -

-0.2Al -

<0,25N

- 2,5Mo

-Tôi và Ram ở 400◦C Ủ

Ủ

700 1375 1900

275 345 350

275 250 290

1000 760 1950

450 650 560

750 580 580

20 10 3

25 25 20

50 55 50

2/ Phân loại: Thép không

2.1/ Nhóm thép không gỉ 1 pha:

2.1.1 Thép không gỉ ferit

Nhóm thép chứa 13%Cr, C < 0,08%, cho thêm 0,2% Al sẽ

ngăn cản sự tạo thành ostenit và nâng cao tính hàn Dùng

nhiều trong công nghiệp dầu mỏ

Nhóm thép chứa 17% Cr (12Cr17, ) là loại thép ferrit được

dùng nhiều nhất vì có thể thay thế thép không gỉ ostenit trong nhiều trường hợp Dùng nhiều trong sản xuất HNO3, hóa thực phẩm,… Nhược điểm là khó hàn

Nhóm chứa 20-30%Cr (15Cr25Ti) có tính chống oxy hóa cao

 Tính chất chung của ferit:

Giới hạn đàn hồi cao, khả năng gia công áp lực tốt, mức độ hóa bền do biến dạng dẻo thấp nên phù hợp gia công biến dạng nguội

Làm việc trong môi trường nước biển, axit

Một số sản phẩm từ thép không gỉ ferrit.

2.1.2/ Thép không gỉ ostenit:

Lượng cabon trong loại thép này rất thấp

Ở loại thép ferit pha γ không tồn tại hoặc chỉ tồn tại ở nhiệt độ cao.Nếu cho thêm Ni với lượng

thích hợp sẽ có tổ chức ostenit ngay cả ở nhiệt độ thường

Một số loại thép không gỉ ostenit theo TCVN

C Cr Ni Ti Mn Si P S

Không lớn hơn 12Cr18Ni9

-2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

0,035 0,035 0,035 0,035 0,035 0,035 0,035

0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02

Công dụng và tính chất của ostenit:

Ưu điểm:

 Tính chống ăn mòn cao, ổn định trong nước sông, biển, hơi nước bão hòa và quá nhiệt trong cac dung dịch muối, ổn định trong HNO3, H2SO4, HCL → dùng trong công nghiệp hóa dầu, sản xuất axit, công nghiệp thực phẩm

Tính dẻo ( δ = 45 – 60%) dễ cán, gò, rập ở trạng thái nguội → phù hợp chế tạo các thiết bị hóa học, có thể

sử dụng ở nhiệt độ thấp

Cơ tính bảo đảm: ở trạng thái ủ có độ dẻo cao, độ bền thấp ( σb = 750MPa, σ0.2 = 250MPa) nhưng sau khi biến cứng bằng biến dạng nguội có thể đạt độ bền rất cao (σb = 1000 Mpa, σ0.2 = 750MPa) → đáp ứng yêu cầu chịu tải các thiết bị hóa học

Thép ostenit được sử dụng nhiều nhất

Nhược điểm:

Đắt tiền do chứa nhiều Ni

Khó cắt gọt do thép dẻo, phoi khó gãy

Dễ bị ăn mòn theo biên hạt ở vùng ảnh hưởng nhiệt ở mối hàn, hoặc chi tiết thường xuyên làm việc ở 400- 800°C

Để làm việc được trong môi trường ion Cl- phải thêm 2-4%Mo Còn trong môi trường H2SO4 và H3PO4

nóng thép thường hợp kim them Mo, Ti, Cu,Nb…

Một số ứng dụng của ostenit

2.2/ Thép không gỉ 2 pha:

2.2.1 Thép không gỉ mactenxit:

 Thành phần hóa học:

Lượng Cr trong loại thép này từ 12 – 17%

Nếu lượng Cr ở mức độ giới hạn dưới 12,5-13% thì lượng C < 0,4% để không làm giảm tính chống gỉ

(12Cr13, 20CR13, 30Cr13,…)

Nếu tăng lượng Cr tới 17% thì lượng C có thể đạt tới 0,9 – 1,1% để tăng độ cứng mà vẫn bảo đảm chống gỉ ( 90Cr18)

 Đặc điểm về nhiệt luyện:

 Nhiệt luyện thép không gỉ loại này bao gồm nung để đạt tổ chức ostenit, tôi và ram

Nhiệt độ ostenit hóa cao 950 - 1100°C và phải hòa tan cacbit crom vào γ do lượng Cr cao nên thép này có thể làm nguội trong dầu hoặc không khí mà vẫn giữ được

tổ chức mactenit

Loại cacbon cao hơn do

có độ cứng(HRC 40 – 55)

và giới hạn đàn hồi cao

dùng làm lò xo không gỉ, dụng cụ đo, chi tiết máy, dụng cụ y tế….( 30Cr13, 40Cr13… )

Giản đồ schaeffler

α α+M

M+α

γ+α γ+α+M

α M+α

Một số ứng dụng thép trong cuộc sống

So sánh một số tính chất của các loại thép không gỉ

Nhóm thép không

gỉ

Từ tính Chịu ăn mòn Tính hàn Tính dẻo

Xin c m n th y và ả ơ ầ